淺談變電站電氣二次系統(tǒng)設計

關鍵詞：變電站；二次系統(tǒng)；電氣主結線；計算

前言

變電站二次系統(tǒng)是整個變電站控制和監(jiān)視的神經(jīng)系統(tǒng)，二次回路是否合理可靠，直接關系到整個變電站乃至系統(tǒng)能否安全可靠運行。從國內外的事故經(jīng)驗分析來看，釀成系統(tǒng)事故的根本原因往往在回路上，有的是由回路本身有缺陷造成；有的是因為系統(tǒng)故障時，因回路原因不能及時切除故障造成。因此，變電站二次和保護回路的合理性和正確性有著至關重要的作用。

1變電站主結線電氣計算設計

1.1可靠性定量指標計算式電氣主結線可視為由可修復元件組成的系統(tǒng)，有2個工作狀態(tài)：正常與故障，按兩態(tài)馬爾柯夫過程，可得出以下近似算式：fc=Σλji（1）式中：fc———主結線系統(tǒng)事故導致主變壓器停運事件發(fā)生的頻次，次/a；λji———相關結線元件故障率（i=1，2，……n）。1.2其他相關計算式主結線故障元件強迫停運時間Tjgi：Tjgi=fcTcg（2）無備用電源自動投入裝置的事故限電量△Akqi：△Akqi=Sqin1Tkqi（3）有備用電源自動投入裝置的事故限電量△Akqi：△Akqi=（Sqizn1-Syn2）（4）Tkqi限電經(jīng)濟損失△U：△U=△AkqiK（5）式中：Tcg———故障元件的修復時間，h/次；Sqi———事故停運主變的容量，萬kVA；z———主變負載率，%；n1———同時事故停運的主變臺數(shù)；Sy，n2———分別為仍在運行的主變熱備容量及臺數(shù)，萬kVA；Tkqi———主變事故強迫停運的時間，h，若經(jīng)切換操作可恢復供電時，它等于判明事故及處理事故的時間，取1h；若需等待故障元件修復，才恢復供電，則Tkqi=Tjqi；K———單位電度損失計算系數(shù)，若按限電減少的國民純收入計，根據(jù)研究資料取1.5元/kWh，若按停電綜合損失計，參考國外資料取10～30倍電價。因此,在選擇主結線時，一定要根據(jù)上面的可靠性定量指標，經(jīng)過計算之后，才可以確定主結線。

2結線方案的比較

上文已經(jīng)確定了重點研究的兩種結線方案，并且已經(jīng)給出了選擇結線的可靠性定量指標的計算方法，下面，重點從經(jīng)濟性的角度對兩種結線方案進行比較，以完成結線的選型工作。忽略時間的影響因素，經(jīng)濟性的計算式為：Z=（CΣ+△UΣ）+XtTz（6）式中：Z———年計算費用，萬元；CΣ———年生產費用，萬元，取投資的5%；△UΣ———年平均停電事故損失，萬元，它等于平均年事故限電量乘單位電度損失計算系數(shù)K；Xt———年投資積壓損失系數(shù)，取10%；Tz———總投資，萬元，包括設備、建安工程、占地補償費。經(jīng)上述計算式分析可以發(fā)現(xiàn)，Ⅰ型方案在設備安裝費、工程占地費等方面較少，因而經(jīng)濟性較高，相對于Ⅱ型，Ⅰ型方案更適合于一般的小型水電站的開關站的設計選擇。從經(jīng)濟性的角度出發(fā)，對上文的兩種結線方案進行了比較，一般而言，可以選擇Ⅰ型方案，布置方案投資最省，在按國民純收入減少或10倍電價計算停電損失時，年計算費用不高，是一種值得提倡的布置類型。當然，也要因地制宜，根據(jù)工程現(xiàn)場的實際情況，結合經(jīng)濟性、技術性綜合考慮，合理的選擇主結線方案。如圖所示，電氣主結線為：1、2號和3、4號機組分別經(jīng)發(fā)電機斷路器和單相變壓器（規(guī)格視具體應用而定），再經(jīng)500kVSF6管道母線連接成2個聯(lián)合單元后，各經(jīng)1回500kV電纜接入SF6全封閉組合電器（GIS），從而形成不同規(guī)格的電氣應用單元，具體規(guī)格需要視具體應用而定；5、6號機組分別與1臺特殊三相變壓器（規(guī)格視具體應用而定）各接成1組發(fā)-變組單元，再經(jīng)110kVSF6管道母線、110kV電纜接入SF6全封閉組合電器（GIS）。在110kVGIS和500kVGIS間設1組聯(lián)絡變壓器（規(guī)格視具體應用而定）。500kV側采用1倍半結線，110kV側采用雙母線結線。3控制方式傳統(tǒng)大中型變電站采用強電一對一控制方式，這種控制方式得到了廣泛的應用。90年代中期，在傳統(tǒng)變電站控制系統(tǒng)的基礎上進行有益的改進，如選用碼賽克控制屏，裝設微機型閃光報警器，選用進口或合資廠強電小開關等，改進后的控制系統(tǒng)雖然在性能上優(yōu)于老式系統(tǒng)，但從根本上沒有大的改進。隨計算機及網(wǎng)絡技術發(fā)展，微機監(jiān)控方式在大中型變電站中開始應用。初期的應用，由于計算機監(jiān)控尚處于試驗探索階段，設計、運行單位對其不大放心，往往是常規(guī)控制和計算機監(jiān)控2種方式并存，這樣做的結果是，由于保留了常規(guī)控制設備，運行人員不去鉆研新設備，仍使用較熟悉的常規(guī)控制方式，使計算機監(jiān)控系統(tǒng)變成了變電站中的擺設。隨著計算機及網(wǎng)絡通信技術飛速發(fā)展，伴隨設計制造、運行部門認識提高和經(jīng)驗積累，對于變電站，尤其是大型變電站，應當廣泛采用計算機監(jiān)控方式。通過工業(yè)以太網(wǎng)絡實現(xiàn)遠程對電氣二次系統(tǒng)的各個設備的工況進行監(jiān)控，建立遠程報警和干預機制，能夠對于各種突發(fā)事故進行有效的干預和報警，真正的實現(xiàn)了計算機網(wǎng)絡化管理監(jiān)控的優(yōu)勢。

4與一次設備的連接問題

電氣二次系統(tǒng)的設備與一次設備之間的連接問題，也是值得電氣工程人員充分重視的問題，常常有因為連接不當或是連接錯誤而導致一些重大事故的發(fā)生。在一些高壓斷路器的機構內，常常帶有電氣防跳回路，而這個并聯(lián)防跳回路與微機保護回路是相沖突的。接上后，會出現(xiàn)微機保護的跳位、合閘監(jiān)視燈同時亮的情況，因此，必須將機構防跳回路斷開，防跳功能由微機保護裝置實現(xiàn)。綜合自動化變電站中的電氣主設備往往也是高檔次的，GIS設備經(jīng)常被采用，GIS主結線設計的原則是簡化結線，利用可靠性，取消可以節(jié)省的元件，以降低成本。電壓互感器的隔離開關在運行中不起任何作用，在檢修電壓互感器TV或現(xiàn)場耐壓試驗時，用它來將電壓互感器TV與主回路分開，對GIS來講，沒有必要將電壓互感器TV與GIS分離檢修與測量。

5結束語

綜上所述，對于變電站的電氣二次系統(tǒng)回路的優(yōu)化改造設計，絕不僅僅限于以上分析的三個方面，其他需要考慮的細節(jié)還有很多，諸如繼電器的布置、電纜的走線、測量儀表的安裝等等。對變電站的電氣二次系統(tǒng)的改造、優(yōu)化設計，對其監(jiān)控、測量和保護采用綜合自動化系統(tǒng)，具有完善的功能，滿足了電氣設備的投運工況、運行管理、二次保護、通信調度等各種要求，同時也減少了安裝的工作量，減少了屏位、電纜及工程初期投資，而且提高了系統(tǒng)運行的安全性和可靠性，更便于維護，實現(xiàn)減人增效,對于提高變電站電氣系統(tǒng)的安全性及自動化水平有一定借鑒意義。

參考文獻：

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