變電站電氣二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

候杰

摘 要：近年來(lái)我國(guó)加大了電力系統(tǒng)的建設(shè)工作，這也使變電站的數(shù)量不斷增加，變電站作為發(fā)電廠與用戶之間連接的橋梁和紐帶，主要是電流匯集和分配及電壓分配的場(chǎng)所，因此變電站安全、穩(wěn)定的運(yùn)行是電網(wǎng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵所在。為了保證變電站運(yùn)行穩(wěn)定性，則需要合理設(shè)計(jì)變電站電氣二次系統(tǒng)，確保變電站供電安全的重要系統(tǒng)。文章從變電站電氣二次系統(tǒng)概述入手，分析了變電站電氣二次系統(tǒng)的重要作用，并進(jìn)一步對(duì)變電站電氣二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了具體的闡述。

關(guān)鍵詞：變電站；電氣二次系統(tǒng)；作用；設(shè)計(jì)

1 變電站電氣二次系統(tǒng)概述

電氣二次系統(tǒng)作為變電站的重要系統(tǒng)之一，具有復(fù)雜性，主要包括各類(lèi)電氣設(shè)備及控制、調(diào)節(jié)、信號(hào)和測(cè)量回路、繼電保護(hù)裝置、安全自動(dòng)裝置、直流操作電源等，變電站電氣二次系統(tǒng)可以稱為變電站的神經(jīng)系統(tǒng)，其合理性和可靠性是確保變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵所在，因此對(duì)變電站二次系統(tǒng)進(jìn)行深入分析，可以為變電站及電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性提供重要的保障。

1.1 繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置

在變電站電氣二次系統(tǒng)中，繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置作為重要組成部分，在變電站運(yùn)行過(guò)程中，一旦發(fā)生系統(tǒng)故障，繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置能夠第一時(shí)間動(dòng)作并發(fā)出告警，或是跳閘，以此來(lái)有效的保護(hù)變電站運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

1.2 控制回路

控制回路主要作用是控制變電站內(nèi)各類(lèi)設(shè)備，即在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)繼電保護(hù)發(fā)出跳閘指令后，控制回路執(zhí)行跳閘指令，對(duì)各類(lèi)開(kāi)關(guān)設(shè)備進(jìn)行跳閘操作。

1.3 信號(hào)回路

信號(hào)回路是變電站電氣二次設(shè)備運(yùn)行的重要基礎(chǔ)，二次信號(hào)回路能夠?qū)σ淮卧O(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確采集，從而為運(yùn)行人員運(yùn)行和維護(hù)工作提供重要的依據(jù)。

1.4 調(diào)節(jié)回路

變電站內(nèi)部變壓器主設(shè)備，需要利用調(diào)節(jié)回路來(lái)對(duì)其工作參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，維持其運(yùn)行的穩(wěn)定性。

1.5 其他回路

變電站二次系統(tǒng)中其他一些回路，如絕緣檢測(cè)回路、系統(tǒng)同期回路、操作電源回路等，作為輔助回路，在變電站功能實(shí)現(xiàn)過(guò)程中發(fā)揮著輔助作用。

2 變電站電氣二次系統(tǒng)重要作用

近年來(lái)我國(guó)加大了電網(wǎng)建設(shè)的進(jìn)程，電網(wǎng)也加快向超高壓、遠(yuǎn)距離輸電及智能化的方向發(fā)展，這也對(duì)電網(wǎng)輸電的安全性和穩(wěn)定性提出了更高的要求，而且要求電網(wǎng)運(yùn)行也要更具經(jīng)濟(jì)性。二次設(shè)備作為變電站內(nèi)的重要組成部分，主要服務(wù)于一次設(shè)備的安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。而電氣二次系統(tǒng)是對(duì)整個(gè)二次設(shè)備進(jìn)行控制的重要系統(tǒng)，其在變電站運(yùn)行中發(fā)揮著非常重要的作用。特別是近年來(lái)變電站加快了現(xiàn)代化、便利店化和微機(jī)化的發(fā)展步伐，再加之社會(huì)發(fā)展過(guò)程中對(duì)供電需求量不斷提高，而電氣設(shè)備輸電和配電過(guò)程中存在較多的安全隱患，極易發(fā)生各種故障及安全事故。因此為了有效的保證變電站一次回路、設(shè)備的安全，則需要合理進(jìn)行電氣二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，綜合考量各方面因素，提高電氣二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性，而且進(jìn)一步優(yōu)化電氣二次系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)一次電氣設(shè)備的有效保護(hù)，為變電站整體運(yùn)行的安全奠定良好的基礎(chǔ)。

3 變電站電氣二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

3.1 變電站主接線的相關(guān)設(shè)計(jì)

變電站電氣設(shè)備數(shù)量較大，變電站主接線不僅是電氣設(shè)備的重要組成部分，同時(shí)也是電氣二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。變電站主接線主要是將一次設(shè)備和二次設(shè)備有效的連接起來(lái)，具有電流匯集、傳輸和分配的重要功能。在變電站電氣二次系統(tǒng)中，電氣主接線也可稱為主電路，對(duì)其選擇的形式會(huì)對(duì)選擇電氣設(shè)備帶來(lái)直接的影響，同時(shí)還對(duì)制定繼電保護(hù)方案、選擇控制模式和布置配電設(shè)備息息相關(guān)。因此要正確選擇電氣主接線，從而保證電氣二次系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、安全性和可靠性。在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，要對(duì)電氣設(shè)備主接線的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)電氣主接線穩(wěn)定性指標(biāo)來(lái)選擇主接線的型號(hào)，并要對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，確保選擇的主接線的準(zhǔn)確性。在具體設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)供電系統(tǒng)使用的方便性、維護(hù)性和經(jīng)濟(jì)性、后續(xù)升級(jí)等因素進(jìn)行綜合考慮，在滿足用戶回路負(fù)載量的基礎(chǔ)上，盡可能的確保設(shè)計(jì)成本的最低。

3.2 監(jiān)控系統(tǒng)、應(yīng)急系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

監(jiān)控系統(tǒng)作為電氣二次系統(tǒng)的重要組成部分，主要是對(duì)一次設(shè)備和二次設(shè)備進(jìn)行控制，在具體設(shè)計(jì)時(shí)，通常會(huì)采用分布式結(jié)構(gòu)的監(jiān)控系統(tǒng)，同時(shí)還會(huì)選擇雙擊配置，可以對(duì)電動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，同時(shí)還能夠采用三級(jí)模式來(lái)對(duì)短路器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

變電站電氣二次系統(tǒng)中的應(yīng)急系統(tǒng)主要指消除和火災(zāi)應(yīng)急系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)消防報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)置，能夠有效的對(duì)各種突發(fā)狀況進(jìn)行防范。特別是變電站運(yùn)行過(guò)程中容易受到惡劣天氣的影響，一旦發(fā)生雷擊或是超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)引發(fā)火災(zāi)，則應(yīng)急系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠有效的保護(hù)變電站運(yùn)行的安全性和可靠性。

變電站電氣二次系統(tǒng)高效運(yùn)行，及其自動(dòng)化和智能決策作用的發(fā)揮都離不開(kāi)智能控制系統(tǒng)，通過(guò)智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，一旦變電站運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)危險(xiǎn)情況，則該系統(tǒng)能夠根據(jù)所收集到的情況來(lái)做出智能化判斷和決策，并在短時(shí)間內(nèi)做出反應(yīng)，不僅能夠減少損失，而且能夠提高變電站整體運(yùn)行效率。當(dāng)前神經(jīng)智能系統(tǒng)和專家系統(tǒng)在不斷研究過(guò)程中，未來(lái)必然會(huì)在變電站電氣二次系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用。

3.3 直流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在變電站電氣二次系統(tǒng)中，直流系統(tǒng)作為自動(dòng)化控制系統(tǒng)的主要能源支持，是電氣系統(tǒng)采集和控制數(shù)據(jù)信號(hào)的重要基礎(chǔ)，使電路器和照明通訊設(shè)備能夠接收到自動(dòng)化系統(tǒng)傳輸?shù)目刂菩畔ⅲ瑸槠浞€(wěn)定運(yùn)行提供重要保障。為了保證變電站內(nèi)即使出現(xiàn)運(yùn)行中斷還能保證兩個(gè)小時(shí)的安全用電，需要進(jìn)行余量的儲(chǔ)存。在直流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，還可以通過(guò)智能微機(jī)的控制形式來(lái)操控開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)、閉合狀態(tài)，其直流電源采用雙足蓄電池的供電形式。通過(guò)設(shè)置單線單獨(dú)接線，在每條母線上配置蓄電池和充電設(shè)備，在每條母線之間設(shè)置開(kāi)關(guān)，并且使用聯(lián)鎖的方式控制母線與進(jìn)線間的開(kāi)關(guān)，方便蓄電池和充電設(shè)備的并列運(yùn)行。

3.4 繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)

在變電站繼電保護(hù)設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要是對(duì)線路保護(hù)和變壓器保護(hù)的設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)時(shí)，需要針對(duì)不同線路選擇適宜的保護(hù)。如對(duì)于220kv的線路，可以選擇全線速動(dòng)保護(hù)，而且每套保護(hù)均具有完整的后備保護(hù)。對(duì)于110kV線路則配置單套光纖差動(dòng)保護(hù)。在35kV和10kV線路設(shè)置過(guò)流保護(hù)、失壓保護(hù)以及分散式過(guò)壓保護(hù)。在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)于220kV的主變壓器，需要配備雙重化的主保護(hù)與后備保護(hù)一體的電氣量保護(hù)和非電量保護(hù)。對(duì)于110kV主變壓器，需要配置單套的差動(dòng)保護(hù)、高后備保護(hù)、低后備保護(hù)以及非電量保護(hù)。此來(lái)保證電氣二次系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

4 結(jié)束語(yǔ)

電氣二次系統(tǒng)對(duì)于變電站安全穩(wěn)定的運(yùn)行具有不可替代的作用，因此需要科學(xué)、合理進(jìn)行變電站電氣二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中要綜合考慮各種因素，以此來(lái)保護(hù)變電站運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，為電網(wǎng)安全、正常運(yùn)行奠定良好的基礎(chǔ)。

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