基于變電站所用電的探討

曲 曉，張旭陽

（南陽供電公司，河南 南陽473000）

1 引言

隨著國家經(jīng)濟(jì)的不斷增強(qiáng)，電網(wǎng)建設(shè)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，對變電站設(shè)計(jì)的要求也越來越嚴(yán)格。變電站所用變系統(tǒng)是確保變電站安全可靠運(yùn)行的重要部分，所用變是比較特殊的設(shè)備，容量較小，人們普遍對所用變保護(hù)的可靠性重視不夠。 近年來因變電站所用電發(fā)生故障而導(dǎo)致電網(wǎng)停電的事故時(shí)有發(fā)生。本文針對該問題并結(jié)合多年工作實(shí)踐，對變電站所用電的若干問題進(jìn)行探討。

2 所用電的接線方式

大多數(shù)變電站設(shè)計(jì)有兩臺容量相同的所用工作變壓器，這兩臺變壓器可采用分列運(yùn)行相互備用或一臺工作一臺備用的運(yùn)行方式。兩臺工作變壓器分列運(yùn)行，可限制故障范圍，提高供電可靠性，也有利于限制低壓側(cè)短路電流以選擇輕型電器，特別是可以避免兩臺并列運(yùn)行時(shí)，一段母線短路或者饋線出口發(fā)生故障而導(dǎo)致越級跳閘，從而引起兩臺所用變同時(shí)失電的全停事故。根據(jù)調(diào)查所用變一臺工作一臺備用的運(yùn)行方式，全停事故率明顯高于兩臺工作變壓器分列運(yùn)行的運(yùn)行方式。因此，變電站所用電的接線宜采用按工作變壓器劃分的單母線接線，即每臺工作變壓器各接一段母線。當(dāng)有兩臺工作變壓器時(shí)，可采用單母線分段接線；當(dāng)有多臺工作變壓器時(shí)，可接成單母線多段接線。在相鄰工作母線間，可設(shè)置分段或聯(lián)絡(luò)斷路器。正常情況下，所用電Ⅰ、Ⅱ段母線分列運(yùn)行（即所用電分段開關(guān)斷開），接線圖如圖1所示。

圖1 Ⅰ、Ⅱ段母線分列運(yùn)行接線圖

現(xiàn)在很多變電站已實(shí)現(xiàn)無人值守，當(dāng)一臺所用變發(fā)生故障時(shí)，手動閉合分段斷路器動作較慢，中斷供電時(shí)間較長，對正常生產(chǎn)有一定的影響，因此往往希望所用電系統(tǒng)能夠自動切換。對于所用變分列運(yùn)行這種接線方式，兩段母線間不宜裝設(shè)自動切換裝置，這主要是為了防止當(dāng)工作母線發(fā)生故障時(shí)裝置自動投入，或裝置自動投入時(shí)間配合不好而引起事故范圍擴(kuò)大。

當(dāng)變電站配有備用變時(shí)，當(dāng)任一臺工作變壓器退出時(shí)，專用備用變壓器應(yīng)能自動切換至失電的工作母線段繼續(xù)供電。這里“專用備用變壓器”并不是指兩臺所用工作變壓器處于備用的那一臺，而是指變電站需要裝設(shè)的一臺從所外可靠電源引接來的專用備用變壓器。所以在兩臺所用變的低壓進(jìn)線側(cè)裝設(shè)自動投入裝置的做法是很不妥當(dāng)?shù)?。因?yàn)樗米円慌_工作一臺備用的接線方式不僅全停事故率高，而且裝設(shè)自投裝置所存在的隱患也同樣會發(fā)生。我們在設(shè)計(jì)所用電時(shí)，要對一些重要負(fù)荷采用分別接在兩段母線上的雙回路的供電方式，這樣，當(dāng)一臺所用變發(fā)生故障時(shí)，仍能保證對主變冷卻裝置、充電機(jī)、消防水泵、斷路器操作負(fù)荷等重要回路的供電，完全沒有必要裝設(shè)自動投入裝置。若必須裝設(shè)，應(yīng)采用兩臺所用變分列運(yùn)行方式，可以向母線分段斷路器裝設(shè)自投裝置。

圖2 重要負(fù)載雙電源供電接線圖

圖3 非重要負(fù)載單電源供電接線圖

3 所用電負(fù)載的接線方式

（1）重要負(fù)載應(yīng)采用雙電源供電，如主變冷卻器電源、加熱器電源、開關(guān)儲能電源、直流充電器電源、自動化監(jiān)控設(shè)備逆變電源、通訊電源等等。

采用雙回路供電的回路，Ⅰ、Ⅱ段電源之間除備有自投裝置外，都裝有分段開關(guān)或分段閘刀，以防止低壓電源Ⅰ、Ⅱ段因相位差非同期并列而引起所用變之間造成環(huán)流。環(huán)流會造成所用變?nèi)萘坎荒艹浞掷茫?dāng)所用電負(fù)載大時(shí)，會造成所用變過載、發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)龎乃米?，因此在所用電運(yùn)行情況下，千萬不能并列運(yùn)行。一般運(yùn)行方式是為了保證所用電操作方便，雙電源回路只允許投入Ⅰ段或Ⅱ段電源開關(guān)，雙回路中的分段開關(guān)或分段閘刀只需在所用電室進(jìn)行操作即可，不必到現(xiàn)場。接線圖如圖2所示。

（2）不重要負(fù)載采用單電源供電，也稱輻射型供電。接線圖如圖3所示。

4 所用電的保護(hù)

（1）所用電的一次保護(hù)分為高壓側(cè)保護(hù)和低壓側(cè)保護(hù)兩部分。大家往往認(rèn)為所用電的容量較小，保護(hù)很簡單，沒有引起足夠的重視。傳統(tǒng)的所用電的高壓側(cè)一次保護(hù)通常使用熔斷器，低壓側(cè)采用斷路器進(jìn)行保護(hù)。目前許多設(shè)計(jì)部門系統(tǒng)圖中對于所用變柜的圖紙都比較簡單，幾乎一模一樣（高壓側(cè)和低壓側(cè)一次保護(hù)接線示意圖分別如圖4（a）、4（b）所示），甚至不會在明細(xì)里給出熔斷器和斷路器的參量，給成套廠和用戶帶來了許多困惑。

圖4 所用電一次保護(hù)接線示意圖

高壓側(cè)選用熔斷器進(jìn)行保護(hù)有其優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)也是顯而易見的。傳統(tǒng)的保護(hù)只是單只熔斷器各自保護(hù)一相，往往造成所用變斷相運(yùn)行，這樣給系統(tǒng)造成很大的危害。同樣低壓側(cè)由于單相負(fù)荷經(jīng)常變化，三相不均勻也會使高壓側(cè)處于單相運(yùn)行狀態(tài)。如果有一相熔斷器因各種原因熔斷，是不會切斷另外兩相的。

熔斷器熔絲容量的選擇因?yàn)闋可娴皆S多因素，實(shí)際選擇應(yīng)用時(shí)也比較困難。按常規(guī)，100kVA 以下的變壓器，高壓側(cè)熔絲可按其1.5～3 倍額定電流值選擇。但由于小容量熔絲的機(jī)械強(qiáng)度差，往往難以承受合閘時(shí)的涌流沖擊而熔斷，所以建議此容量以下的所用電全部選用10A 的熔絲作為變壓器內(nèi)部或高壓側(cè)發(fā)生短路故障時(shí)的保護(hù)措施。所用電過負(fù)荷保護(hù)由低壓側(cè)空氣斷路器上的過載元件或熔斷器來執(zhí)行。在運(yùn)行過程中，常因熔斷器或斷路器選擇不當(dāng)，會出現(xiàn)變壓器因故障已燒毀，但熔斷器熔絲還沒有熔斷或斷路器沒有斷開或熔斷器熔絲頻繁熔斷而造成損失。因此，如果采用這種保護(hù)方式，熔斷器和斷路器容量的選擇必須相互配合并認(rèn)真進(jìn)行計(jì)算。因此，不能籠統(tǒng)簡單地選擇。熔斷器最好選用知名廠家的產(chǎn)品，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際運(yùn)行的情況進(jìn)行具體地分析和改正。

低壓側(cè)斷路器的選擇同樣非常重要。斷路器最好選擇四極斷路器，額定電流要與低壓側(cè)的負(fù)荷相匹配，不可過大或過小。其短路容量有時(shí)候也很大，不能按通常的斷路器來選擇，最好選擇智能型的塑殼斷路器，其保護(hù)功能可包括長延時(shí)、短延時(shí)、瞬時(shí)過電流保護(hù)、接地故障保護(hù)等，并可將過載、短路、斷路器狀態(tài)等信息上傳。下一級的斷路器也最好不要選用微型斷路器，最好還是選用塑殼斷路器。同時(shí)，負(fù)載的分配要三相均勻，不能讓零線上通過的電流太大。

（2）所用變的二次保護(hù)分為兩個(gè)方面。一是目前采用的微機(jī)綜合保護(hù)裝置，保護(hù)功能主要有過流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、高壓側(cè)零序保護(hù)、低壓側(cè)零序保護(hù)和開關(guān)位置不對應(yīng)重合保護(hù)等等，其具體要求請參見相關(guān)廠家說明。二是變壓器廠家本身自帶的保護(hù)裝置，其主要是通過測溫裝置控制變壓器自帶的或柜體的風(fēng)機(jī)來進(jìn)行強(qiáng)制散熱，并可將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)上傳。

5 結(jié)束語

隨著電網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展，變電站安全運(yùn)行要求越來越高，變電站所用電的安全穩(wěn)定性顯得尤為重要。這就需要我們合理選用設(shè)備，積極運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)，并嚴(yán)格按照規(guī)程要求操作，才能夠保證電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

［1］張 軍，張 澤.變電站所用電系統(tǒng)供電方案分析及改進(jìn)［J］.江蘇電機(jī)工程，2011，（3）.

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［3］鄭永文，李大銀.針對一起變電站所用電自投故障的分析和處理［J］.科技傳播，2010，（24）.

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