變電站工程電氣二次設(shè)計(jì)分析研究

杜旭輝

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，數(shù)字化技術(shù)和智能化設(shè)備的使用已經(jīng)成為電網(wǎng)領(lǐng)域提升自身工作效率的主要發(fā)展趨勢(shì)，技術(shù)人員要充分做好變電站的建設(shè)工作，根據(jù)變電站的實(shí)際選擇使用最適合的數(shù)字化技術(shù)，在短時(shí)間內(nèi)構(gòu)建最適合后續(xù)發(fā)展的工作網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)智能電網(wǎng)的順利建成，促進(jìn)電網(wǎng)在運(yùn)作的過(guò)程中發(fā)揮出其最大的效率。

關(guān)鍵詞：變電站;電氣二次設(shè)計(jì);負(fù)載校驗(yàn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1064（2021）07-083-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.07.041

工業(yè)化進(jìn)程的快速發(fā)展切實(shí)促進(jìn)了社會(huì)生產(chǎn)力水平的不斷提升，百姓生活質(zhì)量也在這一背景下得到了顯著完善，各種功能和型號(hào)的電氣設(shè)備被廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)，社會(huì)各界對(duì)于電力資源的需求量也呈現(xiàn)出逐年增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。在電力操作系統(tǒng)中，變電站可以對(duì)現(xiàn)有電壓進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，確保社會(huì)各部門(mén)都可以使用最適宜電壓的電力資源，使電力運(yùn)輸長(zhǎng)期保持安全穩(wěn)定的狀態(tài)，具有十分重要的作用。在變電站運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，電氣二次設(shè)計(jì)具有極為重要的價(jià)值，其主要功能表現(xiàn)在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變電站工作狀態(tài)，記錄和測(cè)量各種數(shù)據(jù)信息，工作人員也能夠根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整狀態(tài)，保證數(shù)字化變電站的順利建成和使用。

1 電氣二次設(shè)計(jì)的應(yīng)用原則

1.1 基本原則

對(duì)于數(shù)字化變電站而言，以往的電氣二次設(shè)備主要由繼電保護(hù)裝置、故障錄波裝置、遠(yuǎn)動(dòng)裝置等裝置組成。這些復(fù)雜的電氣二次設(shè)計(jì)工作在實(shí)施過(guò)程中，需要相關(guān)設(shè)計(jì)人員依照原本的模塊實(shí)施設(shè)計(jì)工作，每類(lèi)設(shè)備之間要經(jīng)過(guò)高速網(wǎng)絡(luò)的連接。電氣二次設(shè)計(jì)工作在實(shí)施時(shí)不會(huì)重復(fù)出現(xiàn)具有相似功能的接口，很多常規(guī)功能裝置可以在電氣二次設(shè)計(jì)工作的支持下轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂嗅槍?duì)性功能的操作系統(tǒng)[1]。數(shù)字化變電站的技術(shù)人員所使用的互感器能夠輸出電子信號(hào)，這種互感器在處理電壓信號(hào)的過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)任何誤差，保證各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息的真實(shí)度，整個(gè)系統(tǒng)的工作精度都可以在原有基礎(chǔ)上得到顯著提升。數(shù)字化變電站的數(shù)據(jù)往往通過(guò)光纖進(jìn)行傳輸，從根本上排除其他因素信號(hào)對(duì)數(shù)據(jù)信息真實(shí)程度的干擾。變電器的基本參數(shù)信息如表1所示。

1.2 同期合閘

在變電站的運(yùn)行過(guò)程中，技術(shù)人員通常采用同期合閘的操作方式，對(duì)變電站的工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，保證同期合閘操作的順利進(jìn)行，有效減少變電站工作中出現(xiàn)的安全隱患，使系統(tǒng)在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中具備更高的穩(wěn)定性。技術(shù)人員不僅要提升工作效率，更重要的是保證操作環(huán)節(jié)在安全穩(wěn)定的環(huán)境中順利開(kāi)展，每個(gè)同期裝置都必須具備相應(yīng)的閉鎖功能，從根本上杜絕出現(xiàn)操作上的誤差。

對(duì)于差頻同期而言，技術(shù)人員需要保證系統(tǒng)角差值為零的時(shí)候進(jìn)行合閘，這種操作方式能夠減弱系統(tǒng)產(chǎn)生的沖擊。在電場(chǎng)中，并網(wǎng)起到了發(fā)電機(jī)的作用，要求其工作效率較高，這樣才能夠準(zhǔn)確捕捉第一次零角度合閘，切實(shí)保證所有電力資源能夠得到合理應(yīng)用，不會(huì)產(chǎn)生電力資源浪費(fèi)的情況。在數(shù)字化變電站運(yùn)營(yíng)的過(guò)程中，系統(tǒng)應(yīng)該具備自動(dòng)識(shí)別功能，才能在第一時(shí)間了解并網(wǎng)的性質(zhì)，并在較短的時(shí)間內(nèi)了解服務(wù)對(duì)象的類(lèi)別，根據(jù)實(shí)際情況采取多條路線共用的工作方式。

變電站可以應(yīng)用自動(dòng)化的電腦系統(tǒng)操作同期選線器，通過(guò)控制上位機(jī)，選擇最為適合的同期點(diǎn)?？刂破髟诠ぷ鬟^(guò)程中可以根據(jù)實(shí)際情況使用最適合的數(shù)學(xué)模型，精確捕捉差頻并網(wǎng)中首次出現(xiàn)的相差信號(hào)，切實(shí)保證無(wú)沖擊并網(wǎng)工作的順利進(jìn)行，需要相關(guān)技術(shù)人員注重使用這種嶄新的技術(shù)，在執(zhí)行工作任務(wù)時(shí)拓寬思路[2]。

2 電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容

2.1 測(cè)量

數(shù)字化變電站在運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)設(shè)置雙方向的電度表。在10kV的線路中設(shè)置三相四線的有功電度表，在電容器線路中應(yīng)設(shè)置無(wú)功的三相四線電度表。在最核心的電度表上，技術(shù)人員要根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置適當(dāng)數(shù)量的電壓檢測(cè)儀，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每個(gè)電壓路線的實(shí)際運(yùn)作情況。

2.2 電能采集

技術(shù)人員要根據(jù)實(shí)際情況，為變電站配置一套適合的電能采集裝置，并配置一面組屏，采集裝置的使用能夠讓技術(shù)人員更好地利用監(jiān)控系統(tǒng)接口，保證內(nèi)部數(shù)據(jù)信息都可以得到精準(zhǔn)采集，并依照既定的指令記錄和存儲(chǔ)所有定量數(shù)據(jù)，防止出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的情況[3]。

2.3 直流系統(tǒng)

整個(gè)變電站需要設(shè)置一套配套的直流系統(tǒng)，技術(shù)人員需要按照雙重雙饋的原則選擇配置，這套配置能夠更好地服務(wù)于變電站內(nèi)部的電氣二次設(shè)備，并且能夠更好地為通信自動(dòng)化系統(tǒng)提供電力能源。直流系統(tǒng)一般情況下需要采用110V電壓，并且需要選擇使用300A時(shí)的蓄電池組，根據(jù)實(shí)際需要選擇適合數(shù)量的蓄電池，平均將其分配為兩組，按照兩小時(shí)的指標(biāo)考慮事故停電產(chǎn)生的時(shí)長(zhǎng)。直流系統(tǒng)一般情況下會(huì)采用單母線的方式實(shí)施分段接線，每個(gè)工作節(jié)點(diǎn)需要設(shè)置分段開(kāi)關(guān)，每一段母線都需要在電路中配備相應(yīng)的充電裝置和蓄電池組。充電裝置在使用的過(guò)程中會(huì)選用高頻開(kāi)關(guān)電源，工作模塊需要按照N+1的指標(biāo)進(jìn)行配備。每組充電機(jī)需要選擇和使用4個(gè)模塊，在選用蓄電池的時(shí)候，應(yīng)該采用閥控是蜜蜂鉛酸電池，這種電池在使用的時(shí)候需要利用專門(mén)的蓄電池。每套系統(tǒng)在使用的時(shí)候，他應(yīng)該配備一套微機(jī)絕緣檢測(cè)裝置，并且需要配以一套蓄電池的容量監(jiān)測(cè)儀器，這樣能夠更好地采用混合型供電系統(tǒng)。110kV的變電站一般情況下都會(huì)利用放射性供電裝置，每隔一段時(shí)間，電路系統(tǒng)會(huì)按照雙回路的方式直接從直流虧相平裝置當(dāng)中獲取相應(yīng)的電力資源。對(duì)于10kV的工作部分，需要采用相應(yīng)電壓，10kV的母線實(shí)施分段設(shè)置，每一段母線在使用的過(guò)程當(dāng)中，都需要依照雙回路的形式來(lái)配置。

2.4 站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建

技術(shù)人員在設(shè)置相關(guān)的監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)應(yīng)進(jìn)行多方面的思考，要以間隔的區(qū)間為基本單位，根據(jù)實(shí)施對(duì)象的實(shí)際情況執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作，監(jiān)控系統(tǒng)中的總控制開(kāi)關(guān)應(yīng)積極采用雙機(jī)配置的設(shè)備。整個(gè)系統(tǒng)在建設(shè)時(shí)總共分為兩個(gè)層級(jí)，其一是站級(jí)層，其二是間隔層。設(shè)置網(wǎng)絡(luò)時(shí)要根據(jù)雙網(wǎng)運(yùn)作模式進(jìn)行精細(xì)化考量，通信介質(zhì)需要根據(jù)實(shí)際需要選用適合規(guī)格的雙絞線，也可以根據(jù)實(shí)際情況使用更加適合的光線。站級(jí)層在運(yùn)作時(shí)應(yīng)選用總線型結(jié)構(gòu)，其中包含監(jiān)控設(shè)備、終端以及打印機(jī)等多種設(shè)備輔助日常基本工作的順利進(jìn)行。間隔層在運(yùn)作時(shí)應(yīng)采用總線型網(wǎng)絡(luò)，技術(shù)人員需要根據(jù)實(shí)際需求采用最為適合的10kV的測(cè)控設(shè)備，要設(shè)置10kV規(guī)格的開(kāi)關(guān)柜。主變測(cè)控裝置要具有保護(hù)功，并放置在主控室中。其他智能設(shè)備在使用時(shí)可以通過(guò)通信口或者是相關(guān)智能設(shè)備進(jìn)入到監(jiān)控系統(tǒng)中。使用三級(jí)控制方式也是極為重要的，斷路器的工作狀態(tài)以及監(jiān)控系統(tǒng)都能夠通過(guò)操作保護(hù)屏進(jìn)行調(diào)整[4]。

2.5 繼電保護(hù)裝置及安全自動(dòng)設(shè)備的使用

主保護(hù)為一個(gè)具有二次諧波制動(dòng)功能的電腦系統(tǒng)，以及具備主變本體非電量保護(hù)裝置組合而成，更好地保護(hù)位于動(dòng)作跳變壓器兩側(cè)的斷路器裝置，同時(shí)要配備保護(hù)110kV的復(fù)合電壓過(guò)流保護(hù)裝置，根據(jù)實(shí)際情況，為了能夠讓保護(hù)效果得到提升，還可以在其兩側(cè)設(shè)置零序過(guò)流保護(hù)裝置，無(wú)論是主保護(hù)還是后備保護(hù)裝置都需要放置在同一個(gè)機(jī)箱內(nèi)部。10kV側(cè)應(yīng)該根據(jù)變電站的實(shí)際情況設(shè)置安裝一個(gè)10kV的復(fù)合電壓過(guò)流保護(hù)裝置，作為10kV的母線和饋線設(shè)備的近端故障后備。10kV線路需要采用具有分散式特點(diǎn)的微機(jī)型速斷裝置，還要具有失壓保護(hù)功能，具備過(guò)流保護(hù)功能，并設(shè)置不平衡電流保護(hù)裝置。變電站具有10kV的中性點(diǎn)，技術(shù)人員需要在其附近安裝消弧線圈的接地裝置，這種接地裝置本身需要具備跳閘出口性能，才能對(duì)變電站實(shí)施更加全面的保護(hù)。

3 結(jié)語(yǔ)

電氣二次設(shè)計(jì)工作提出了諸多設(shè)計(jì)思路，促使變電站能夠在更為安全穩(wěn)定的環(huán)境中順利運(yùn)作，保證變電站工作更加可靠穩(wěn)定，并滿足當(dāng)今社會(huì)的實(shí)際需求，提高變電站在執(zhí)行工作任務(wù)時(shí)的效率，為社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域電力資源的高效使用作出重要貢獻(xiàn)，推動(dòng)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)取得長(zhǎng)足進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

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[2] 王寶英.供電110kV變電站的電氣二次設(shè)計(jì)研究[J].中國(guó)高新科技，2020（20）：19-20.

[3] 齊凱.電氣二次設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題探討[J].電子世界，2020（7）：77-78.

[4] 李濤.智能變電站的電氣二次設(shè)計(jì)策略研討[J].科技資訊，2018，16（32）：53，55.