智能變電站向量測試組合箱的研制

吳興龍 李少飛

摘要：傳統(tǒng)變電站保護的電壓、電流模擬量都位于同一保護裝置屏后，而智能變電站保護的電壓模擬量位于母線電壓合并單元上，電流模擬量位于各間隔合并單元上，但兩者相距數(shù)米或數(shù)十米。因此，在智能變電站向量測試中，引入基準電壓成為難題。本文針對施放長距離電纜來解決這一難題存在費時、費力、危險等問題，提出了智能變電站向量測試組合箱的設計，分析了其優(yōu)點，結果表明該組合箱將智能變電站向量測試所需工器具、電纜等組合在一起，便于攜帶、轉移與管理，節(jié)省了人力和時間，提高了向量測試的效率，保證了測試人員的安全。

關鍵詞：智能變電站；向量測試；組合箱

中圖分類號： TM 933 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）01（a）-0000-00

引言

變電站新設備投運以及電流二次回路改動過的設備恢復送電時，需要在帶負荷后進行向量測試，即測量三相負荷電流的有效值和相對于基準電壓的相位等并判斷相序，以檢測電流回路接線的正確性，防止繼電保護裝置的誤動作。傳統(tǒng)變電站各間隔保護所用電壓、電流模擬量都集成在該間隔的保護屏端子排上，所以向量測試較為簡單。對于智能變電站，其電壓、電流互感器分為兩種情況[1]：一種為電子式互感器，二次采樣值為數(shù)字量，不存在模擬量；另一種仍然采用傳統(tǒng)互感器，二次采樣值為模擬量，通過電纜傳送到合并單元轉換為數(shù)字量。目前由于電子式互感器技術并不成熟，所以采用電子式互感器的智能變電站并不多，一般都還是采用傳統(tǒng)互感器。文獻[2]闡述了配置電子式互感器的智能變電站向量測試方法，但尚無文獻對配置傳統(tǒng)互感器的智能變電站向量測試予以詳細分析。本文分析了此類智能變電站向量測試存在的問題，并針對這些問題，提出了智能變電站向量測試組合箱的設計，而后分析了其作用和優(yōu)點。

1 向量測試的基本步驟

向量測試一般分為三個步驟：

（1）選取基準電壓模擬量，即將智能三相相位伏安表的電壓測試線插在基準電壓端子上，而后將伏安表的三相鉗形電流互感器分別卡在待測間隔的三相電流電纜芯線上；

（2）讀取伏安表上三相電流模擬量的幅值及相對于基準電壓的相位角，并記錄數(shù)值；

（3）根據(jù)測量數(shù)值，作出待測間隔三相負荷電流向量圖，判斷相序是否正確。

2 智能變電站向量測試的難點

在傳統(tǒng)變電站中，每個保護裝置的電壓模擬量端子和電流模擬量端子都在同一塊屏后，智能三相相位伏安表的電壓試驗線和鉗形電流互感器試驗線的長度完全滿足向量測試的接線要求。而在智能變電站中，各間隔保護的電壓模擬量位于母線電壓合并單元上，電流模擬量位于該間隔合并單元上。以110kV線路保護的采樣回路為例，如圖1所示，母線二次電壓模擬量在母線壓變智能終端柜的合并單元上，線路二次電流模擬量在線路智能終端柜的合并單元上，而保護裝置屏后均為電壓電流數(shù)字量，所以不能像傳統(tǒng)保護一樣，在保護裝置后完成向量測試。若在線路智能終端柜處進行向量測試，那么引入母線壓變智能終端柜上的基準電壓將成為難點。

通過測量某220kV變電站220kV母線壓變智能終端柜到不同220kV線路間隔智能終端柜的距離發(fā)現(xiàn)，最大距離為70m，最小距離為7m，測量110kV母線壓變智能終端柜到不同110kV線路間隔智能終端柜的距離最大為45m，最小為5m，而智能相位伏安表的電壓試驗線一般只有2m，完全不能滿足測量需求。因此，需要采用施放長電纜的方法，引入電壓模擬量。這種方法是可行的，但存在以下幾個問題：

（1）人工施放電纜費時、費力，而且需要多人配合，工作效率低下；

（2）如果變電站間隔較多，電纜施放人員需要來回穿越帶電間隔進行向量測試，安全隱患較大；

（3）電纜長度不宜過長或過短，若過長，則攜帶、施放都不方便；若過短，則在引入長距離電壓模擬量時，需要將幾根電纜的芯線連接起來才能滿足長度要求，如此便增大了工作量；

（4）投運送電現(xiàn)場，一般還需要一些基本用具，如一字起、萬用表、絕緣膠布、記錄筆、記錄本等，這些用具和電纜、智能三相相位表分別攜帶，極為不便，而且擺放在現(xiàn)場，容易造成現(xiàn)場雜亂不堪。

3 智能變電站向量測試組合箱的研制及優(yōu)點

針對智能變電站向量測試存在的問題，設計并研制了智能變電站向量測試組合箱，其CAD設計效果圖如圖2所示。

3.1 基本設計

（1）組合箱箱體分為兩層：儀表層和電纜層，兩層可以分離。儀表層放置智能三相相位伏安表及其配置的鉗形電流互感器、絕緣膠布等，箱蓋背面的工具袋可以放置一字起、記錄筆、記錄紙等。電纜層放置80m長的電纜，用于引入基準電壓。

（2）儀表層中置放伏安表的盒體背后內嵌磁鐵，可以吸附在智能終端柜柜門上。

（3）電纜層設置有帶轉動把手的電纜線盤，用于纏放電纜；在把手側面有電纜轉接線柱；在距離電纜出線端頭合適位置設置直徑大于導線穿出孔的橡膠套環(huán)；在電纜層箱體下部，安裝了四個萬向輪，其中兩個萬向輪帶有剎車功能。

3.2 優(yōu)點分析

組合箱將向量測試所需的基本儀表、用具、電纜等集中在一個箱體內，便于攜帶，便于管理，特別是電纜集中在箱體內，使用轉動把手施放、收拉，大大降低了人力，縮短了工作時間，提高了安全性。此外，組合箱的一些細節(jié)設計的優(yōu)點，如表1所示。

4 結語

智能變電站向量測試組合箱已獲得國家實用新型專利，并在宣城供電公司110kV玉屏變、220kV梓山變和220kV山門變等智能變電站的投運中得到應用，取得了很好的應用效果。組合箱的應用，解決了傳統(tǒng)向量測試方法在配置傳統(tǒng)互感器的智能變電站向量測試中遇到的問題，使保護人員能夠方便地攜帶工器具、轉移工器具、轉移工作地點、進行向量測試等，節(jié)省了測量人員的體力和測量時間，提高了工作效率，并保證了測量人員的安全。

參考文獻

[1] 曹團結，黃國方. 智能變電站繼電保護技術與應用[M]. 北京：中國出版社，2013.

[2] 李鐵成，張兵海，等. 投運前繼電保護向量檢查技術在智能變電站的應用[J]. 河北電力技術，2012，31（4）：1-2.