110 kV智能變電站電氣一次系統(tǒng)及繼電保護研究

謝灣灣

（晉城無煙煤礦業(yè)集團有限責任公司，山西 晉城 048000）

0 引 言

隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，社會生產(chǎn)和人們的日常生活對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提出了更高的要求。電力系統(tǒng)不僅是其他各行各業(yè)發(fā)展的基礎，而且關系著人們的物質和文化生活水平，其中110 kV智能變電站在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。變電站是整個電力系統(tǒng)的樞紐，承擔著變換電壓、匯集和分配電能等作用。在長期的運行中，110 kV智能變電站易發(fā)生安全故障，且存在先進設備性能和整個電力系統(tǒng)中滯后設備性能不匹配的現(xiàn)象。變電站的持續(xù)穩(wěn)定運行直接影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全，因此人們更加關注電氣一次系統(tǒng)以及繼電保護的運行裝置設備能否提高電氣供應的安全性和穩(wěn)定性[1]。為此，負責電力工作的相關人員應該逐步提高電氣一次系統(tǒng)在使用時的整體效果與質量，提高繼電保護的維護工作效果，以滿足當前的發(fā)展需求。

1 110 kV智能變電站電氣一次系統(tǒng)的設計

隨著城市化進程的不斷加快，人們的用電需求越來越大，需不斷提高供電工程的建設水平。國內(nèi)工程建設中最重要的就是電氣一次系統(tǒng)設計。電氣一次系統(tǒng)設計過程涉及的環(huán)節(jié)眾多且范圍廣泛，增大了電氣一次系統(tǒng)的設計難度。每一次供電工程設計結束后，需要投入大量且充足的資金來提高供電工程施工時的整體效果，同時需選擇最合適的配電裝置[2]。電氣一次設計系統(tǒng)設計完成后，應實時監(jiān)測與管理整體電能、運輸狀況以及運輸狀態(tài)等，有效提高電能第一次系統(tǒng)設計的整體質量，防止在使用過程中存在大量有待解決的問題。

電力系統(tǒng)中最核心的部位是智能變電站。智能變電站以設備全智能化和測控全智能化為基礎，實現(xiàn)供電安全的在線預警、變電設備的智能監(jiān)控以及自動識別薄弱環(huán)節(jié)等功能。智能變電站的運行效果直接關系該區(qū)域的供電成果、質量以及穩(wěn)定性[3]。如果智能變電站在設計施工時質量出現(xiàn)問題，那么在后續(xù)使用過程中該地區(qū)的供電穩(wěn)定性也會逐步下降。此外，智能變電站中包括很多電氣一次設備，應在施工前多層次和多角度進行考慮，不斷優(yōu)化設計，準確核實與設計相關設備，保證電氣一次設備在使用時的效果較佳，從而保障110 kV變電站電氣一次系統(tǒng)處于安全且穩(wěn)定的運行狀態(tài)。

在設計110 kV智能變電站的電氣一次系統(tǒng)時，根據(jù)當?shù)匕l(fā)展的實際情況及需要選擇合適的變壓器是設計的要點。變壓器是電力供應的重點，選擇變壓器時需要考慮智能供電站的整體狀況。智能供電站使用時存在多種狀況，面對這些狀況需增加變壓器的數(shù)量，盡可能選擇兩個或兩個以上的變壓器。

第一，當智能變電站的電路存在過多的一級或二級負荷時，要保證整個智能變電站在使用時的安全性，需要采用兩個或者兩個以上的變壓器。但是，過量的一級或二級負荷會直接導致供電中斷，情節(jié)嚴重時甚至還會引發(fā)觸電事故。一旦發(fā)生事故，將帶來巨大的經(jīng)濟損失，且電力企業(yè)的發(fā)展速度也會隨之下降[4]。

第二，智能變電站所在地區(qū)不同，季節(jié)變化情況也不相同。如果該地區(qū)本身的季節(jié)變化非常明顯，那么對變電站的影響將比較明顯。例如，雨季時地網(wǎng)接地電阻及地表跨步電壓減小，將導致接觸電壓增加；設備在炎熱的夏季容易出現(xiàn)發(fā)熱和過載等情況，因此需要做好每年夏季的防汛工作，處理好排水，防止電纜溝進水等；秋季早晚溫差較大，會影響設備運行；冰凍季節(jié)會導致地網(wǎng)接地電阻增加等。因此，需要考慮到由季節(jié)變化給變電站帶來的影響，盡可能采用兩個或兩個以上的變壓器。

第三，如果智能變電站在室內(nèi)，且室內(nèi)采用的用電系統(tǒng)負荷較大且電源系統(tǒng)本身沒有施工接地，一定要選擇多個變壓器才能確保智能變電站的整體使用效果。選擇變壓器時還要分析高壓配電裝置的選擇是否合理，尤其是對110 kV的智能變電站而言?？傊?，在110 kV智能變電站的設計與使用時，應綜合該地區(qū)的地理狀況和環(huán)境條件，確定高壓配電裝置的選擇是否合理。

2 110 kV智能變電站電氣一次系統(tǒng)的設計要點

在室內(nèi)安裝高壓配電裝置時，需要符合相關規(guī)定。例如，市區(qū)或環(huán)境惡劣地區(qū)的110 kV智能變電站應采用屋內(nèi)配電裝置，通過建筑物對變電站予以一定的保護。在大城市的中心地區(qū)配置智能配電站，在條件較為惡劣的地區(qū)可配置GIS組合電器的110 kV配電裝置。目前，主要采用的布置方式為中型布置方式和半高型布置方式[5]。在中型布置方式中，需要在母線下布置高壓配電裝置，而半高型布置方式則要求將斷路器、電流互感器等電氣設備布置在母線下面。此外，需要選擇最合適的主接線方式。針對不同的方式和不同的設計要點，應考慮到其設計中的整體內(nèi)涵。設計過程中，需要分析智能變電站的使用目的、效果、地位以及對電力系統(tǒng)帶來的影響，盡可能發(fā)揮其作用，滿足智能變電站對靈活性、可靠性以及經(jīng)濟性的要求。

3 110 kV智能變電站電氣一次系統(tǒng)的應用策略

3.1 提高110 kV智能變電站電氣一次系統(tǒng)的運行效率

為充分提高110 kV智能變電站電氣一次系統(tǒng)的運行效率，保障變電站的良好運行，應充分發(fā)揮繼電器保護裝置的功能。隨著科學技術的不斷發(fā)展，在電氣設備運行過程中要重視運行質量，逐步提升電氣設備的運行效果。在經(jīng)濟飛速發(fā)展的當前，電力事業(yè)的發(fā)展速度直接影響我國經(jīng)濟發(fā)展的質量和社會效益[6]。電力技術人員應不斷增加變電站的保護意識，優(yōu)化變電站運行方式，確保變電站具有高度智能的故障檢測能力和診斷能力。此外，技術人員應定期巡查110 kV智能變電站，及時發(fā)現(xiàn)并處理存在的潛在風險，避免設備發(fā)生運行故障，確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，減少故障發(fā)生頻率。

3.2 110 kV智能變電站過程層的繼電保護

為進一步加強110 kV智能變電站過程層的繼電保護，應提高驗收標準，以全面增強智能變電站的建設質量。在智能變電站的結構構造中，過程層是不可忽略的一部分，其中包括一次設備以及與一次設備相關的附屬組件安裝。使用過程層時應考慮使用目的是防止智能變電站出現(xiàn)短時間的跳閘或相關路線缺乏保護等問題，其中包括線路保護和母線保護。

3.2.1 線路保護

110 kV智能變電站內(nèi)部的整體線路復雜，要求所有工作人員要明確路線連接，提高路線的連接效果，保障智能變電站使用的穩(wěn)定性，并提高其使用效果。要求采用間隔單套配置對所有的線路有效連接，從而對線路進行連接保護。線路之間的保護測控裝置不僅實現(xiàn)一對一連接，而且實現(xiàn)信息之間的交換，可直接將變電站的數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇K端。對變電站進行最有效的監(jiān)測及保護，可提高保護的整體質量[7]。

3.2.2 母線保護

運行過程中會有巨大的電能通過母線，一旦發(fā)生短路，其將承受巨大熱量和電動力。因此，不僅要嚴格選擇母線材料，還要在設計上符合安全經(jīng)濟的要求。對母線的最佳保護措施是選擇間隔保護。110 kV智能變電站的母線保護與其他保護內(nèi)容和保護方式存在一定的區(qū)別，母線保護相比于其他線路保護更加具體，保護性能更高，且保護質量更好。在開展母線保護的過程中，母線線路是整個線路運行的基礎內(nèi)容，一旦母線線路損壞，整體裝置將無法運行。需注意，數(shù)據(jù)采集可以在短時間內(nèi)獲取相關的數(shù)據(jù)信息，有效避免跳閘問題的出現(xiàn)。

3.3 繼電保護運行的不同階段

在繼電保護運行的不同階段展現(xiàn)的效果有著一定區(qū)別。正常供電運行是變電站運行過程的基礎，一個設備能不能正常運行依賴變電站中設備的穩(wěn)定性[8]。整個供電系統(tǒng)的正常運行也關系供電系統(tǒng)的整體使用效果，其中包括各個傳感器的工作狀態(tài)和工作效益。當供電處在不正常階段時，由于電力系統(tǒng)是一個整體，因此一旦智能變電站出現(xiàn)供電故障，將會影響整體系統(tǒng)，從而影響供電的安全性。因此，需要提高對問題的重視程度，否則供電本身帶來的危害性不可估量[9]。

供電異常的情況下，繼電保護設備在用電系統(tǒng)中一旦出現(xiàn)故障，需在可能實現(xiàn)的最短時間和最小區(qū)域內(nèi)自動分離故障設備，或發(fā)出警報至值班人員由其消除異常工況根源。這種方式可以將設備的損害率降到最低，確保工作人員的人身安全，同時提高供電穩(wěn)定性，防止出現(xiàn)供電質量變差和設備頻繁損壞的情況[10]。

4 結 論

隨著科技的飛速發(fā)展，我國電力企業(yè)在供電穩(wěn)定性上有了質的提高，向著更安全和更穩(wěn)定的方向不斷邁進，促使變電站改革效果顯著提升。當前，我國正處于城市電力網(wǎng)和農(nóng)村電力網(wǎng)大規(guī)模改造的過程中，人們的社會生產(chǎn)和日常生活也給電力系統(tǒng)的發(fā)展提出了新要求。在變電站設計施工中，不僅需要技術上的支持和設備的更新?lián)Q代，還需要思維的創(chuàng)新和改善。目前的經(jīng)營管理仍舊存在一定的問題，要以自動化作為變動的主要方向，對其構架和裝置進行改動，進一步提高智能變電站的發(fā)展水平，保障人們?nèi)粘Ｓ秒姷陌踩?/p>