220kV及以下綜合自動(dòng)化變電站二次設(shè)計(jì)及問(wèn)題分析

黃和文

杭州汽輪工程股份有限公司， 浙江杭州 310020

0 引言

變電站是給大用戶提供用電服務(wù)，變電站的綜合自動(dòng)化不僅僅可以使它的運(yùn)行更加的安全可靠，而且還能夠降低維護(hù)的成本，顯著提高經(jīng)濟(jì)效益。但目前的綜自設(shè)備的技術(shù)比較成熟，但個(gè)別廠家綜自設(shè)備依然存在問(wèn)題，需要我們通過(guò)設(shè)計(jì)去完善。如果花巨資去購(gòu)置智能設(shè)備顯然是不經(jīng)濟(jì)的，我們可以把費(fèi)用用來(lái)購(gòu)置一些必要的二次設(shè)備，并加強(qiáng)綜合自動(dòng)化變電站二次設(shè)計(jì)工作持續(xù)改進(jìn)，對(duì)其中存在的問(wèn)題進(jìn)行認(rèn)真考慮分析。使自動(dòng)化變電站的安全高效運(yùn)行成為可能。

1 二次設(shè)備選型的問(wèn)題

1.1 零序保護(hù)

在高于110KV 電壓等級(jí)的系統(tǒng)之中，發(fā)生單相接地的故障率很高，甚至可以占到總故障的90%以上。在實(shí)際的線路保護(hù)的過(guò)程中，一般采用零序電流去快速的切除單相接地的故障。零序電流3I0 與零序電壓3U0 共同構(gòu)成的方向元件是在零序電流保護(hù)中經(jīng)常使用的。

1.2 線路過(guò)流保護(hù)裝置

為了防止因并列運(yùn)行的變壓器提供迂回短路電流而致使發(fā)生類似過(guò)電流保護(hù)無(wú)選擇行動(dòng)作，高壓復(fù)閉過(guò)流保護(hù)的時(shí)間級(jí)差應(yīng)大于低壓側(cè)過(guò)電流保護(hù)的最小動(dòng)作時(shí)限。此時(shí)，可改變過(guò)流保護(hù)動(dòng)作的第一時(shí)限，并將斷路器跳開，將迂回短路電流切斷，以避免導(dǎo)致相應(yīng)母線失電，縮小停電范圍。

1.3 母線電壓的切換

對(duì)于一個(gè)存在雙母線接線的變電站而言，所有的間隔距離保護(hù)都需要一定的電壓和電源，而對(duì)二次母線電壓和直流電源進(jìn)行切換，應(yīng)經(jīng)過(guò)母線側(cè)隔離刀閘的輔助接點(diǎn)處進(jìn)行。而當(dāng)其在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)因接觸不良而使距離保護(hù)失壓，甚至?xí)?dǎo)致距離保護(hù)的錯(cuò)誤操作。為了防止在切換過(guò)程中切換不到位，部分廠家將電壓切換箱里的切換繼電器改成了雙位置繼電器，而切換不到位的問(wèn)題就迎刃而解了。當(dāng)繼電器在I 母運(yùn)行時(shí)，I 母刀閘與ZJ1 的常開接點(diǎn)都會(huì)閉合。而雙位置繼電器的動(dòng)作線圈是帶電的，保護(hù)裝置采用的是I 母電壓。而當(dāng)運(yùn)行過(guò)程中，I 母刀閘的常開接點(diǎn)接觸不好，ZJ1 的動(dòng)作線圈就會(huì)失去電量，但是ZJ1 的常開接點(diǎn)是不會(huì)返回的。

1.4 變電站的后臺(tái)系統(tǒng)

后臺(tái)監(jiān)控機(jī)的選型是在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中經(jīng)常容易忽略的問(wèn)題。后臺(tái)監(jiān)控機(jī)需要的一天24 小時(shí)不間斷的運(yùn)行，需要的數(shù)據(jù)吞吐量是比較大的，而且對(duì)于運(yùn)行速度的要求也比較高。要保證后臺(tái)的監(jiān)控系統(tǒng)能夠一直穩(wěn)定的運(yùn)行，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)可以給監(jiān)控系統(tǒng)配上UPS 不間斷的電源；可以選擇交直流逆變器，在正常使用時(shí)將交流電源經(jīng)過(guò)整流逆變，然后形成交流電源供給后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)使用；如果站用電消失了，直流電源便會(huì)啟動(dòng)供給逆變器，經(jīng)過(guò)逆變器的逆變作用后形成交流電源供給監(jiān)控系統(tǒng)。

2 變電站二次設(shè)計(jì)應(yīng)該注意的問(wèn)題

2.1 斷路器控制回路

在目前看來(lái)，110kV（220kV）的斷路器一般采用SF6 斷路器；35KV 的斷路器一般多采用少油斷路器；而10kV 則多采用真空的斷路器，斷路器儲(chǔ)能裝置采用的都是彈簧結(jié)構(gòu)。由于國(guó)產(chǎn)保護(hù)裝置的功能成熟，在電網(wǎng)的正常運(yùn)行過(guò)程中，多不采用斷路器的本體防跳回路，一般使用操作箱里的防跳回路。所以應(yīng)該在投運(yùn)之前將斷路器的本體防跳回路徹底的解除。對(duì)于斷路器而言，它必須要有數(shù)量足夠多的，接觸可靠地輔助接點(diǎn)去滿足保護(hù)裝置以及綜合自動(dòng)化的使用功能。此外，重合閘裝置還需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)投退，當(dāng)遙控與當(dāng)?shù)夭僮骱祥l之后，重合閘便會(huì)自動(dòng)投入，這時(shí)候放電回路不起作用，便會(huì)自動(dòng)斷開。但是，如果遙控與當(dāng)?shù)氐牟僮靼l(fā)生跳閘，它便會(huì)自動(dòng)退出重合閘電源，這時(shí)放電回路工作，重合閘裝置放電。重合閘裝置還應(yīng)有自動(dòng)閉鎖功能，如果低頻的減負(fù)荷裝置以及其它系統(tǒng)的穩(wěn)定裝置發(fā)生跳閘時(shí)，它可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)閉鎖重合。

2.2 無(wú)功補(bǔ)償裝置

綜合性的自動(dòng)化最終要實(shí)現(xiàn)的是不需要人站崗值班，所以電容器必須具有自動(dòng)投切的功能。目前，變電所采用有載調(diào)壓變壓器。所以我們應(yīng)該選擇可以對(duì)電容器實(shí)現(xiàn)分級(jí)自動(dòng)投切功能，而且還能實(shí)現(xiàn)主動(dòng)調(diào)檔的自動(dòng)化裝置，通過(guò)這種自動(dòng)化裝置與母線電壓的結(jié)合從而實(shí)現(xiàn)對(duì)有載調(diào)壓主變的檔位調(diào)節(jié)，還可以進(jìn)行電容器開關(guān)的跳合，這樣就可以保持電壓在額定值附近。其中，自動(dòng)電壓控制的AVC 系統(tǒng)，它利用了電網(wǎng)中連續(xù)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)過(guò)程與離散操作的相互作用的特點(diǎn)，以離散的事件作為驅(qū)動(dòng)，把離散的指令與動(dòng)態(tài)過(guò)程結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)電壓無(wú)功自適應(yīng)有序協(xié)調(diào)化的控制；。電壓無(wú)功自動(dòng)控制VQC 系統(tǒng)是AVC 系統(tǒng)的一部分，一般安裝在變電站中，它的無(wú)功的調(diào)節(jié)以及電壓的調(diào)節(jié)只能在局部進(jìn)行，不能達(dá)到電網(wǎng)全局的最優(yōu)。

2.3 接地選線功能

對(duì)于小電流接地系統(tǒng)而言，如果在單相接地的情況下，一般可以運(yùn)行1 個(gè)小時(shí)到2 個(gè)小時(shí)，但是系統(tǒng)在單相接地的情況下，沒(méi)有接地的兩端對(duì)地的電壓將會(huì)升高將近1.73 倍，很有可能在絕緣薄弱的地方發(fā)生擊穿進(jìn)而出現(xiàn)短路，也有可能使電壓互感器的鐵芯飽和，產(chǎn)生電磁振蕩，危害一次系統(tǒng)，且這時(shí)候電壓互感器處于嚴(yán)重過(guò)負(fù)荷狀態(tài)很有可能被燒毀；以往常用的10KV 的饋線保護(hù)一般都會(huì)有接地選線的功能的，我們可以使用零序TA 產(chǎn)生的零序電流，但是一般情況下，零序TA 只能在電纜出線時(shí)使用，如果是架空出線則只能使用自產(chǎn)的3I0。單相接地情況下的故障電流是線路相對(duì)地的電容電流，這個(gè)電流是非常小的，而且故障發(fā)生前后的變化非常微小。單相接地的故障是非常復(fù)雜的，對(duì)于不同的系統(tǒng)而言，他們的饋線長(zhǎng)度以及中性點(diǎn)的接地方式等等都大不相同。而且系統(tǒng)的運(yùn)行方式非常多變的，這樣一來(lái)就對(duì)我們的選線裝置提出了很高的要求，尤其是在靈活性和適應(yīng)性方面，很難確保選線準(zhǔn)確率；因此現(xiàn)在很多新建的變電站都很少投入運(yùn)行，可以通過(guò)其他單體二次裝置來(lái)補(bǔ)償選線功能。

3 結(jié)論

變電站的綜合自動(dòng)化將會(huì)使變電站的運(yùn)行更加的穩(wěn)定，但是智能設(shè)備的價(jià)格昂貴，采用二次設(shè)備能有效節(jié)約成本，提升技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性。值得一提的是，在今后的220kv 及以下綜合自動(dòng)化變電站二次設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)參考各省二次反事故措施，對(duì)可能存在的問(wèn)題進(jìn)行充分分析，并提出針對(duì)措施，以切實(shí)提升自動(dòng)化變電站設(shè)計(jì)質(zhì)量和水平。

[1]鐘漢春.35kV自動(dòng)化變電站二次設(shè)計(jì)及問(wèn)題分析[J].科學(xué)之友：下，2010 (10):30-31.

[2]逯彥紅，張琦.談110kV綜合自動(dòng)化變電站的電氣二次設(shè)計(jì)[J].建材發(fā)展導(dǎo)向，2011，9(19):148-149.

[3]陳晨.對(duì)220kV綜合自動(dòng)化變電站電氣二次設(shè)計(jì)的探討[J].建材與裝飾：下，2012 (10):189-191.

[4]梁衛(wèi)忠.淺談某110kV變電站的二次設(shè)計(jì)[J].廣東科技，2007(10X):110-111.