變電所綜合自動化系統(tǒng)探討
2012-12-31 00:00:00喻吉府
【摘 要】35kV變電所綜合自動化系統(tǒng)主要為無人值班形式，其設(shè)計應(yīng)服從電網(wǎng)調(diào)度自動化的總體設(shè)計，其配置、功能包括設(shè)備的布置應(yīng)滿足電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行以及信息分層傳輸、資源共享的原則。
【關(guān)鍵詞】變電所；綜合自動化；微機保護
0.概述
變電站及配電所在配電網(wǎng)中具有十分重要的地位。它既是變壓器側(cè)配電網(wǎng)中的負荷，又是下一級配電網(wǎng)的電源，其自動化程度的高低直接反映了配電自動化的水平。1995年，國家調(diào)度中心要求現(xiàn)有35kV～110kV變電站在條件具備時逐步實現(xiàn)無人值班變電站，新建變電站可根據(jù)調(diào)度和管理需要以及規(guī)劃要求，按無人值班設(shè)計。欲實現(xiàn)無人值班變電站，其中變電站的綜合自動化程度很重要。
變電站自動化系統(tǒng)作為電網(wǎng)調(diào)度自動化的一個子系統(tǒng)，應(yīng)服從電網(wǎng)調(diào)度自動化的總體設(shè)計，其配置、功能包括設(shè)備的布置應(yīng)滿足電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行以及信息分層傳輸、資源共享的原則。因此本次設(shè)計我們將以此作為設(shè)計指導原則展開設(shè)計工作。
按我國的實際情況，目前變電站還不大可能完全實現(xiàn)無人值班，即使是無人值班，也有一個現(xiàn)場維護、調(diào)試和應(yīng)急處理的問題，因此設(shè)計時應(yīng)考慮遠方與就地控制操作并存的模式。同樣，保護單元亦應(yīng)具有遠方、就地投切和在線修改整定值的功能，以遠方為主，就地為鋪，并應(yīng)從設(shè)計、制造上保證同一時間只允許其中一種控制方式有效。
要積極而慎重地推行保護、測量、控制一體化設(shè)計，確保保護功能的相對獨立性和動作可靠性。保護、測量、控制原則上可合用電壓互感器，對電量計費、功率總加等有精度要求的量可接量測電流互感器，供監(jiān)測用的量可合用保護電流互感器。
變電站自動化系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)優(yōu)先采用交流采樣技術(shù)，減輕電流互感器和電壓互感器的負載，提高測量精度。同時可取消以前經(jīng)常采用的光字牌屏和中央信號屏，簡化控制屏，由計算機承擔信號監(jiān)視功能，使任一信息做到一次采集、多次使用，提高信息的實時性、可靠性，節(jié)約占地空間，減少屏柜，二次電纜和設(shè)計、安裝、維護工作量。
1.負荷分級及供電要求
根據(jù)負荷資料可知：由用戶確定主要為一、二級負荷，根據(jù)《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊》一書我們可以很清楚地看到一級負荷應(yīng)由兩個電源供電，這樣當一個電源發(fā)生故障時，另一個電源不致同時受到損壞，以維持繼續(xù)供電。
一級負荷中特別重要的負荷，除上述兩個電源外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源。常用的應(yīng)急電源有發(fā)電機組、干電池、蓄電池或供電網(wǎng)絡(luò)中有效地獨立于正常電源的專用饋電線路。
同樣，我們也可以看到二級負荷也需要有兩個電源供電。做到當發(fā)生電力變壓器故障或電力線路常見故障時不致中斷供電或中斷后能迅速恢復(fù)。
根據(jù)所給的資料可知，當?shù)毓╇姴块T可提供兩個35kV供電電源，分別來自距離用戶4km外的220/35kV地區(qū)變電所和5.5km外的110/35kV地區(qū)變電所。
從用電容量、用電設(shè)備特性、供電距離、供電線路的回路數(shù)、當?shù)仉娋W(wǎng)現(xiàn)狀等多方面的因素考慮，對于該用戶的變電所設(shè)計，我們擬訂35/10kV降壓變電所一座，供電給8個35/10kV車間變電所，這樣我們就可以兼顧到一、二級負荷的要求了。采用這中做法還有一個好處就是：使高壓電源深入負荷中心，減小配電半徑，降低電纜投資，提高供電質(zhì)量。
2.35kV變配電所主接線方案確定
通過閱讀各類相關(guān)資料可知，為了降低電能損耗，應(yīng)選用低損耗節(jié)能變壓器。在電壓偏差不能滿足要求時，35kV降壓變電所的主變壓器應(yīng)首先采用有載調(diào)壓變壓器。
35kV變電所主接線應(yīng)根據(jù)變電所在電力網(wǎng)中的地位、進出線回路數(shù)、設(shè)備特點及負荷性質(zhì)等條件確定。并應(yīng)滿足供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、節(jié)約投資和便于擴建等要求。變電所主接線要滿足安全、可靠、靈活、經(jīng)濟的基本要求。其中，安全包括設(shè)備安全及人身安全；可靠應(yīng)滿足一次接線應(yīng)符合一、二級負荷對供電可靠性的要求；靈活即用最少的切換來適應(yīng)各種不同的運行方式，檢修時操作簡便，另外，還應(yīng)能適應(yīng)負荷的發(fā)展，便于擴建。；經(jīng)濟盡量做到接線簡化、投資省、占地少、運行費用低。
在我們這組設(shè)計中35kV變電所主接線一般有單母線、單母線分段、雙母線接線、單元接線、內(nèi)橋式、外橋式方式可以考慮其可行性。具體分析如下：
單母線優(yōu)點是簡單、清晰、設(shè)備少，但可靠性與靈活性不高。一般供三級負荷，兩路電源進線的單母線可供二級負荷。
由于在該設(shè)計中用戶不僅有二級負荷而且還有一級負荷，并且這里我們要考慮到無人值班變電所的因素，可靠性和靈活性顯得尤為重要，鑒于這些方面的原因，單母線的優(yōu)點顯然不足以使用戶滿意，也有背于我們設(shè)計無人值班變電所的基本思想和初衷，因此我們這里不考慮單母線的方式。
單母線分段，母線分段后，可提高供電的可靠性和靈活性。兩路電源一用一備時，分段斷路器接通運行。任一段母線故障，分段斷路器可在繼電保護裝置作用下自動斷開。兩路電源同時工作互為備用時，分段斷路器則斷開運行。任一電源故障，分段斷路器可自動投入。
單母線分段雖然也能供給一級負荷，并且由于采用分段形式，變壓器一用一備，較之單母線確實也在一定程度上大大提高了供電的可靠性和靈活性，與我們的設(shè)計似乎有些相投，但我們也可以看到母線分段后帶來的問題，比如母線分段后，我們需要在母線分段部位采用聯(lián)絡(luò)柜，這樣就增加了投資經(jīng)費，而且也會增加選擇時的計算，并且還要考慮到和母線之間的匹配問題。因此我們再將其它幾種接線方式做一翻討論，看看有沒有那一種接線方式能比單母線分段更出色，既能提高供電的可靠性和靈活性又能使投資建設(shè)經(jīng)費降到最低，使變電所的接線方式盡量在最大程度上滿足設(shè)計要求。
雙母線接線方式能保證所有出線的供電可靠性，用于有大量一、二級負荷的大型變配電所。但我們也知道，我們設(shè)計的變電所并非大型變配電所，而是中小型變配電所，而且雙母線在形式上多了一根母線，這樣也增加了投資成本，這也是用戶所不愿意看到的。因此，即使雙母線能保證可靠性，并且適用于一、二級負荷，這里也不考慮采用。
單元接線，當有兩路電源進線和兩臺主變壓器時，可采用雙回線路-變壓器組單元接線，再配以變壓器二次側(cè)的單母線分段接線，則可靠性大大提高。這種接線方式同樣也與單母線分段方式相同的是投資成本并不會隨著沒有母線的存在而減少，因此我們還有必要繼續(xù)討論橋式接線。
橋式接線，分內(nèi)橋式和外橋式兩種：能實現(xiàn)電源線路和變壓器的充分利用，如變壓器T1故障，可以將T1切除，由電源1和電源2并列給T2供電以減少電源線路中的能耗和電壓損失。但我們也可以從接線圖中看出兩者之間的區(qū)別：內(nèi)橋式，當變壓器發(fā)生故障時，倒閘操作多，恢復(fù)時間長，而當線路發(fā)生故障時，倒閘操作少，恢復(fù)時間短。而外橋式的操作特點則恰恰與內(nèi)橋式相反。因此內(nèi)橋式接線適用于線路較長或不需要經(jīng)常切換變壓器的情況。由本次設(shè)計的基本思想可以看到，我們這里所要設(shè)計的是無人值班邊電所，對于變壓器自然不會有多次的切換操作，而且我們這里35kV總降壓變電所是由供電部門提供的，因此線路長是在所難免的，加上內(nèi)橋式接線是無母線制，這樣可以省去母線的投資費用，在形式上，它比單母線分段又少了分段部分的聯(lián)絡(luò)部分，這樣又可以省去聯(lián)絡(luò)柜，綜合以上多方面的因素，我們認為內(nèi)橋式接線方式基本綜合了前面所述的各種接線方式的優(yōu)點，滿足安全、可靠、靈活、經(jīng)濟的基本要求，因此決定采取內(nèi)橋式的接線方式。
【參考文獻】
[1]唐海主編.建筑電氣設(shè)計與施工.中國建筑工業(yè)出版社，1999.
