變 配 電 站 綜 合 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng) 的 電 氣 設(shè) 計(jì)
變配電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在電力系統(tǒng)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，在工業(yè)與民用建筑變配電站也開(kāi)始推廣。變配電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中最先進(jìn)的技術(shù)，它與常規(guī)繼電保護(hù)在電氣設(shè)計(jì)上有著較大的區(qū)別。在推廣與應(yīng)用過(guò)程中，變配電站二次電路設(shè)計(jì)也就出現(xiàn)了一些新的問(wèn)題。
1 變配電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)與常規(guī)繼電保護(hù)電氣設(shè)計(jì)的區(qū)別
1.1變配電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的定義
利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，以一個(gè)配電間隔為單位，將繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、站內(nèi)監(jiān)控與遠(yuǎn)方調(diào)度等功能集中在一起的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)稱(chēng)為變配電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。變配電站的自動(dòng)裝置主要有自動(dòng)重合閘備、用電源互投、有載調(diào)壓、無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償、低周波減載與母線測(cè)量電壓自動(dòng)切換。站內(nèi)監(jiān)控能將變配電站的電流、電壓、功率、電能、頻率與諧波等參數(shù)以及各種事故報(bào)警及時(shí)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。值班人員能隨時(shí)觀察到變配電站的運(yùn)行情況，提高管理水平；并能及時(shí)發(fā)現(xiàn)與處理事故，減少事故停電時(shí)間。并為實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班創(chuàng)造了條件。
在小型變配電站可以不設(shè)置計(jì)算機(jī)，可將變配電站綜合自動(dòng)化裝置有事故與預(yù)告報(bào)警輸出干接點(diǎn)，分別引到值班室中央信號(hào)屏（箱），發(fā)生事故可以及時(shí)進(jìn)行報(bào)警。值班人員可以隨時(shí)到配電室，在變配電站綜合自動(dòng)化裝置液晶顯示屏上，對(duì)變配電站的各種參數(shù)以及事故記錄進(jìn)行觀察。在繼電保護(hù)方面它有自診斷功能，測(cè)量精度高，保護(hù)整定簡(jiǎn)單方便，保護(hù)功能通過(guò)軟件可以擴(kuò)展。能隨時(shí)觀察到各種保護(hù)定值，并可在線整定。隨著產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，價(jià)格不斷下降，其應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛。
1.2變配電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)與常規(guī)繼電保護(hù)電氣設(shè)計(jì)的區(qū)別
常規(guī)繼電保護(hù)電氣設(shè)計(jì)要根據(jù)保護(hù)配置，選擇電流繼電器、電壓繼電器、防跳繼電器、中間繼電器、信號(hào)繼電器等，二次電路設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，雖然有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖可直接選用，如果有變化時(shí)，修改比較麻煩。變配電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的保護(hù)功能由軟件來(lái)完成，各種保護(hù)二次電路區(qū)別不是太大，這就大大簡(jiǎn)化了二次電路的設(shè)計(jì)。
但是目前變配電站綜合自動(dòng)化裝置端子定義各廠家差別太大，給二次電路設(shè)計(jì)造成一定的困難�，F(xiàn)在尚無(wú)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖供參考，許多項(xiàng)目二次電路設(shè)計(jì)由變配電站綜合自動(dòng)化裝置生產(chǎn)廠家來(lái)設(shè)計(jì)，他們對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)范以及圖紙表示方法了解不夠，二次電路的設(shè)計(jì)圖紙存在一定問(wèn)題。
2 變配電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)的內(nèi)容
變配電站綜合自動(dòng)化系電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括保護(hù)功能選擇以及操作電源、測(cè)量回路、控制回路、信號(hào)回路、通信電纜與外部電纜設(shè)計(jì)�？刂苹芈愤�包括備用電源互投、母線測(cè)量電壓自動(dòng)切換與有載調(diào)壓等。
變配電站供電方案確定后，便可進(jìn)行一次單線系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)，選擇開(kāi)關(guān)柜與操動(dòng)機(jī)構(gòu)型號(hào)。然后即可進(jìn)行變配電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的二次電路設(shè)計(jì)，它首先要滿足一次供電方案以及所選的開(kāi)關(guān)柜與操動(dòng)機(jī)構(gòu)技術(shù)要求。變配電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)不會(huì)影響到一次供電方案以及開(kāi)關(guān)柜與操動(dòng)機(jī)構(gòu)選擇。
3 保護(hù)功能選擇
變配電站綜合自動(dòng)化裝置保護(hù)功能比較全。電流保護(hù)有速斷、過(guò)流與過(guò)負(fù)荷三段保護(hù)，過(guò)負(fù)荷有定時(shí)限與反定時(shí)限保護(hù)。電壓保護(hù)有過(guò)電壓、低電壓以及失壓（無(wú)電壓與電流）保護(hù)。單相接地保護(hù)（安裝零序電流互感器后可以實(shí)現(xiàn)單相接地保護(hù)報(bào)警并跳閘）。變壓器的瓦斯與溫度保護(hù)。電動(dòng)機(jī)的睹轉(zhuǎn)與熱保護(hù)以及工藝故障跳閘。電容器的不平衡電流與不平衡電壓保護(hù)。自動(dòng)裝置有自動(dòng)重合閘、備用電源互投與母線測(cè)量電壓自動(dòng)切換等。變配電站綜合自動(dòng)化裝置保護(hù)功能完全由軟件來(lái)完成，在其液晶顯示屏上可以利用輸入鍵進(jìn)行設(shè)置，不需要完全由二次電路設(shè)計(jì)來(lái)保證，這樣就大大簡(jiǎn)化了二次電路設(shè)計(jì)。
4 括操作電源與中央信號(hào)設(shè)計(jì)
4.1變配電站操作電源種類(lèi)
變配電站操作電源有直流操作與交流操作兩種。直流操作電壓有220V、110V與48V三種。交流操作要采用UPS或EPS電源作為后備電源，由于UPS與EPS電源的輸出電壓為220V，所以交流操作電壓也為220V。直流48V用于弱電集控，采用變配電站綜合自動(dòng)系統(tǒng)后，弱電集控已經(jīng)淘汰，直流48V不在使用。
4.2變配電站操作電源接地系統(tǒng)
變配電站操作電源為不接地系統(tǒng)，并應(yīng)設(shè)計(jì)對(duì)地絕緣監(jiān)視。直流操作電源輸出不接地就可形成不接地系統(tǒng)。交流操作需要采用UPS或EPS電源作為后備電源時(shí)，必須在UPS或EPS電源輸出端加220V/220V隔離變壓器后形成不接地系統(tǒng)，并設(shè)置對(duì)地絕緣監(jiān)視。
4.3變配電站綜合自動(dòng)化裝置的供電電源
變配電站綜合自動(dòng)化裝置的供電電源電壓為交直流兩用，電壓有直流220V與110V以及交流220V三種，功耗不大于10W，供電電源可引自交、直流電源屏。信號(hào)回路電壓有直流220V、110V與24V以及交流220V四種。為24V時(shí)，24V電源由變配電站綜合自動(dòng)化裝置提供。
4.4直流操作電源
直流操作電源由蓄電池作為后備電源，可靠性高，可實(shí)現(xiàn)無(wú)延時(shí)切換。變配電站綜合自動(dòng)化裝置的供電電源取此直流屏，操作電源設(shè)計(jì)沒(méi)比較簡(jiǎn)單。采用彈簧儲(chǔ)能與永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)后，由于其合分閘以及儲(chǔ)能電源電流都很小，直流操作電源電壓應(yīng)選110V。
4.5交流操作電源
交流操作電源可由電壓互感器、所用變或低壓柜供電。常規(guī)繼電保護(hù)采用交流操作時(shí)，事故跳閘由操動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部的電流脫扣器來(lái)完成。反時(shí)限與交流操作電源無(wú)關(guān)，定時(shí)限交流操作電源消失后，仍然可以無(wú)延時(shí)跳閘，保護(hù)不會(huì)拒動(dòng)。采用變配電站綜合自動(dòng)化裝置后，事故跳閘由操動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部的分勵(lì)脫扣器來(lái)完成，對(duì)交流操作電源切換時(shí)間要求很高。有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)與二次接線標(biāo)準(zhǔn)圖要求采用在線式UPS不間斷電源供電。
仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn)，變配電站綜合自動(dòng)化裝置內(nèi)部電源選用開(kāi)關(guān)電源，大容量的濾波電容可保證變配電站綜合自動(dòng)化裝置供電電源中斷0.5S不會(huì)死機(jī)。變配電站綜合自動(dòng)化裝置跳閘的固有時(shí)間為35mS。假如交流操作電源切換時(shí)間為20mS變配電站綜合自動(dòng)化裝置在25mS內(nèi)不會(huì)死機(jī)，35mS后才能發(fā)出跳閘指令給操動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部的分勵(lì)脫扣器，此時(shí)交流操作電源已恢復(fù)，繼電保護(hù)跳閘不會(huì)受到影響。所以選用的UPS或EPS不間斷電源供電切換時(shí)間不大于20mS就可以了,但必須為低電壓切換，不能選用失壓切換。如果所選用的UPS或EPS不間斷電源供電切換時(shí)間大于35mS，就會(huì)對(duì)繼電保護(hù)造成影響。
4.6直流屏
4.6.1 變配電站操作電源采用直流操作時(shí)要選用直流屏。采用彈簧儲(chǔ)能與永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)后，因?yàn)槠浜戏珠l電流小，操作電源電壓應(yīng)優(yōu)先選用直流110V，按照交流電源斷電后蓄電池應(yīng)保證一小時(shí)供電的要求，蓄電池安時(shí)數(shù)可選10～38AH。
4.6.2 直流屏一次系統(tǒng)分為合分閘與控制兩段母線。合分閘母線電壓為蓄電池充電電240V，通過(guò)降壓元件降為220 V再給控制母線供電。如果取消降壓元件，兩段母線分別給變配電站兩段母線開(kāi)關(guān)柜合分閘與控制回路供電，蓄電池充電電壓定為220V時(shí)，蓄電池的放電末期電壓可達(dá)到0.80×220V＝176V。可以將蓄電池的充電電壓定為1.05×220V＝231V，蓄電池的放電末期電壓可為達(dá)到0.80X230V＝184V。不僅可以降低直流屏成本，降壓元件的能耗也不再存在。
4.7交流電源屏
變配電站操作電源采用交流操作時(shí)要選用交流電源屏，電壓為220V， UPS或EPS電源應(yīng)為低電壓切換，切換時(shí)間不大于20mS，蓄電池安時(shí)數(shù)可選10～20AH。
4.8中央信號(hào)
有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的變配電站由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行中央信號(hào)報(bào)警，也可以設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的集中報(bào)警信號(hào)箱作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)報(bào)警的后備。沒(méi)有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的變配電站應(yīng)選用分路報(bào)警的中央信號(hào)箱進(jìn)行中央信號(hào)報(bào)警。設(shè)計(jì)時(shí)優(yōu)先選用帶中央信號(hào)的直流屏與交流電源屏，可簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，節(jié)省投資。
5 測(cè)量回路設(shè)計(jì)
5.1測(cè)量回路設(shè)計(jì)內(nèi)容
測(cè)量回路設(shè)計(jì)分為電流測(cè)量回路與電壓測(cè)量回設(shè)計(jì)。電流測(cè)量回路設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題有三相式電流互感器與兩相式電流互感器以及零序電流互感器選擇。電壓測(cè)量回設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題有V/V型電壓互感器與Y0/Y0/△(開(kāi)口三角形)電壓互感器選擇。另外還應(yīng)考慮是否需要設(shè)計(jì)電能表。
5.2電流測(cè)量回路設(shè)計(jì)
5.2.1電流測(cè)量回路包括計(jì)量回路、測(cè)量回路與保護(hù)回路。
5.2.2 三電流互感器
我國(guó)10kV供電系統(tǒng)為不接地系統(tǒng)。隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，輸配電線路總長(zhǎng)度越來(lái)越長(zhǎng)，同一組變壓器供電的10kV電網(wǎng)的對(duì)地電容電流總和超過(guò)允許值時(shí)，發(fā)生單相接地故障就要求跳閘。10kV供電系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)過(guò)大電阻接地。此時(shí)繼電保護(hù)就要采用三電流互感器。如果需要用變壓器高壓側(cè)過(guò)電流保護(hù)作為低壓側(cè)母干線末端單相接地短路的后備保護(hù)時(shí)，也要求采用三電流互感器。高壓電動(dòng)機(jī)與高壓電容器三相電流不平衡保護(hù)也需要采用三電流互感器。
5.2.3 二電流互感器
同一組變壓器供電的10kV電網(wǎng)的對(duì)地電容電流總和不超過(guò)允許值時(shí)，10kV供電系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地。沒(méi)有上述后備與不平衡保護(hù)要求時(shí)，可采用二電流互感器。
5.2.4 零序電流互感器
10kV供電系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地，發(fā)生單相接地故障后，同一組變壓器供電的10kV電網(wǎng)單相接地一相對(duì)地電容電流為零，其它不接地兩相對(duì)地電容電流增加√3倍，三相電壓仍然平衡（中性點(diǎn)不發(fā)生漂移），不接地兩相對(duì)地電容電流總電流經(jīng)過(guò)單相接地故障回路流向母線，大小為不接地兩相對(duì)地電容電流的向量和，等于正常時(shí)一相對(duì)地電容電流的三倍。安裝零序電流互感器后，就可以判斷出單相接地故障回路。對(duì)于出線回路比較多的大中型變配電站，可安裝零序電流互感器作為單相接地故障保護(hù)。不采用變配電站綜合自動(dòng)化裝置時(shí)，可選用微機(jī)型小電流選線裝置。采用具有單相接地保護(hù)功能的變配電站綜合自動(dòng)化裝置后，可以直接進(jìn)行單相接地故障跳閘，就不需要再選用微機(jī)型小電流選線裝置。
5.3電壓測(cè)量回路設(shè)計(jì)
5.3.1 無(wú)高壓計(jì)量的小型變配電站可以不安裝電壓互感器。
5.3.2 10kV供電系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地，發(fā)生單相接地故障后，由上一級(jí)變配電站進(jìn)行單相接地故報(bào)警或跳閘的小型變配電站，可安裝V/V型電壓互感器。
5.3.3 10kV供電系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地，發(fā)生單相接地故障后，需要進(jìn)行單相接地故障報(bào)警或跳閘的大中型變配電站，需要安裝Y0/Y0/△(開(kāi)口三角形)型電壓互感器。
5.4電壓與電流互感器以及零序電流互感器設(shè)計(jì)原則
5.4.1 電壓與電流互感器以及零序電流互感器應(yīng)根據(jù)同一電壓等級(jí)供配電網(wǎng)電源中性點(diǎn)接地方式和運(yùn)行方式來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
5.4.2 變配電站供電源中性點(diǎn)直接接地，或經(jīng)過(guò)大電阻（小電流）接地時(shí)，發(fā)生單相接地故障（又稱(chēng)為單相對(duì)地短路）后，需要跳閘；此時(shí)應(yīng)設(shè)計(jì)三電流互感器，電壓互感器可選用V/V型或Y0/Y0型，不再設(shè)計(jì)零序電流互感器進(jìn)行單相接地保護(hù)。
5.4.3 變配電站供電源中性點(diǎn)不接地時(shí)，由一路供電線路T形接線（樹(shù)干式）供電給多個(gè)允許臨時(shí)停電的變配電站，上一級(jí)變配電站出線應(yīng)設(shè)計(jì)單相接地保護(hù)。各用戶變配電站可不設(shè)計(jì)單相接地保護(hù)，此時(shí)應(yīng)設(shè)計(jì)兩電流互感器，電壓互感器選用V/V型，發(fā)生單相接地故障后，通過(guò)輪流拉閘查找單相接地故障點(diǎn)。
5.4.4 變配電站供電源中性點(diǎn)不接地時(shí)，由一路專(zhuān)用供電線路供電的允許臨時(shí)停電的變配電站，上一級(jí)變配電站出線應(yīng)設(shè)計(jì)單相接地保護(hù)。用戶變配電站可以不設(shè)計(jì)單相接地保護(hù)，此時(shí)應(yīng)設(shè)計(jì)兩電流互感器，電壓互感器應(yīng)選用V/V型，通過(guò)輪流拉閘查找單相接地。
5.4.5 變配電站供電源中性點(diǎn)不接地時(shí)，由一路專(zhuān)用供電線路供電的不允許臨時(shí)停電的變配電站，用戶變配電站電源進(jìn)線應(yīng)設(shè)計(jì)單相接地保護(hù)，此時(shí)可設(shè)計(jì)兩電流互感器，電壓互感器應(yīng)選用Y0/Y0/△(開(kāi)口三角形)型電壓互感器，進(jìn)行單相接地保護(hù)。出線回路較多時(shí)，可只在各出線回路設(shè)計(jì)零序電流互感器，發(fā)生單相接地故障后，各出線回路變配電站綜合自動(dòng)化裝置通過(guò)單相接地保護(hù)（判零序電流與零序電壓），查找出接地回路，進(jìn)行單相接地故障報(bào)警或跳閘。
5.5測(cè)量?jī)x表設(shè)計(jì)
變配電站綜合自動(dòng)化裝置液晶顯示屏上可以觀察到電流與功率等參數(shù)，開(kāi)關(guān)柜上就可以不再設(shè)計(jì)各種測(cè)量?jī)x表。高壓電動(dòng)機(jī)出線柜與高壓電動(dòng)機(jī)機(jī)旁以及DCS系統(tǒng)操縱臺(tái)應(yīng)設(shè)計(jì)單相過(guò)載型指針式電流表，以便于觀察到電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流與啟動(dòng)時(shí)間。此時(shí)如果用二次側(cè)額定電流為1A的電流互感器，可以減小引到高壓電動(dòng)機(jī)機(jī)旁電流測(cè)量電纜的截面。DCS系統(tǒng)需要4～20mA電流時(shí)電流變送器可安裝在DCS系統(tǒng)操縱臺(tái)操。有些變配電站綜合自動(dòng)化裝置只有保護(hù)電流測(cè)量，此時(shí)應(yīng)設(shè)計(jì)電流等測(cè)量?jī)x表，接到電流互感器的測(cè)量繞組上。
5.6電能表設(shè)計(jì)
有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)可統(tǒng)計(jì)電能報(bào)表，開(kāi)關(guān)柜上應(yīng)安裝普通型自帶電源隔離輸出的脈沖電能表�，F(xiàn)在變配電站綜合自動(dòng)化裝置可以計(jì)算電能，開(kāi)關(guān)柜上就可不安裝電能表，此時(shí)電能報(bào)表只能作為內(nèi)部核算用。
6 控制回路設(shè)計(jì)
6.1控制回路設(shè)計(jì)內(nèi)容
控制回路設(shè)計(jì)主要包括電源進(jìn)線與母聯(lián)斷路器合分閘連鎖、合分閘操作、不對(duì)應(yīng)接線、防跳、備用電源互投與母線測(cè)量電壓自動(dòng)切換等。
6.2控制回路的合分閘連鎖
6.2.1 控制回路的合分閘連鎖由變配電站的運(yùn)行方式來(lái)決定。有兩路進(jìn)線單母線不分段的變配電站，兩路進(jìn)線斷路器不能同時(shí)合閘，要求互相連鎖。有兩路進(jìn)線單母線分段的配電站，兩路進(jìn)線與母聯(lián)三個(gè)斷路器只允許兩個(gè)同時(shí)合閘，三個(gè)斷路器要求互相連鎖。
6.2.2 高壓電動(dòng)機(jī)出線柜有工藝允許合閘連鎖以及工藝與電動(dòng)機(jī)故障跳閘。對(duì)于有啟動(dòng)設(shè)備的高壓電動(dòng)機(jī)出線，需要引出一對(duì)斷路器常開(kāi)輔助接點(diǎn)到啟動(dòng)設(shè)備，啟動(dòng)時(shí)間控制可在啟動(dòng)設(shè)備中設(shè)計(jì)時(shí)間繼電器。
6.3合分閘操作
6.3.1 采用變配電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)后，一般只設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)柜前就地操作與計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)方遙控操作。變配電站綜合自動(dòng)化裝置集中組屏?xí)r，要設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)柜前就地操作與保護(hù)屏（或控制屏）兩地操作以及計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)方遙控操作。
6.3.2 高壓電動(dòng)機(jī)出線柜除上述操作方式外，還有電動(dòng)機(jī)機(jī)旁與DCS系統(tǒng)操縱臺(tái)操作，電動(dòng)機(jī)機(jī)旁合閘優(yōu)先權(quán)最高。需要將斷路器的合閘操電源引到現(xiàn)場(chǎng)機(jī)旁操縱箱后，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)后再引到出線柜與DCS系統(tǒng)。
6.4不對(duì)應(yīng)接線
常規(guī)設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)柜合分閘操作開(kāi)關(guān)采用不對(duì)應(yīng)接線。合分閘操作開(kāi)關(guān)有預(yù)合－合閘－合后與預(yù)分－分閘－分后六個(gè)位置。在預(yù)合與預(yù)分位置時(shí)合分閘信號(hào)燈接到閃光母線上，以便對(duì)斷路器合分閘控制回路進(jìn)行檢查，合閘或分閘時(shí)通過(guò)閃光信號(hào)燈驗(yàn)證合閘或分閘是否成功。合閘或分閘后閃光信號(hào)燈停止。在合閘后操作開(kāi)關(guān)接點(diǎn)與斷路器常閉接點(diǎn)串聯(lián)后，再接到事故跳閘報(bào)警母線，與信號(hào)繼電器事故跳閘常開(kāi)保持接點(diǎn)形成事故跳閘報(bào)警信號(hào)電路。
采用變配電站綜合自動(dòng)化裝置后，變配電站綜合自動(dòng)化裝置本身已有事故跳閘與事故預(yù)告報(bào)警干接點(diǎn)輸出，有了計(jì)算機(jī)遙控后，不應(yīng)再設(shè)計(jì)不對(duì)應(yīng)接線，合分閘操作應(yīng)選用自復(fù)位開(kāi)關(guān)或控制按鈕。為了方便作防跳試驗(yàn)，最好選用控制按鈕。
6.5防跳
6.5.1 斷路器的合閘控制回路出現(xiàn)故障，處于接通狀態(tài)，合閘后再去手動(dòng)分閘，由于合閘控制回路處于接通狀態(tài)，會(huì)馬上又合閘，無(wú)法斷開(kāi)斷路器。如果此時(shí)發(fā)生事故，問(wèn)題就更大，事故跳閘后會(huì)馬上又合閘，合閘后會(huì)馬上又事故跳閘，直到斷路器被損壞使事故擴(kuò)大。所以斷路器合分閘控制回路必須設(shè)計(jì)防跳保護(hù)。
6.5.2 直流操作常規(guī)設(shè)計(jì)選用專(zhuān)用防跳繼電器進(jìn)行防跳保護(hù)。防跳繼電器有電流與電壓兩組線圈。電流線圈串聯(lián)在分閘控制回路，電壓線圈并聯(lián)在合閘線圈上。分閘控制回路接通時(shí)防跳繼電器電流線圈啟動(dòng)，其一組常開(kāi)接點(diǎn)接通防跳繼電器的電壓線圈，如果此時(shí)斷路器的合閘控制回路出現(xiàn)故障，處于接通狀態(tài)，防跳繼電電壓線圈的常開(kāi)接點(diǎn)吸合，使其自保持；其常閉接點(diǎn)斷開(kāi)合閘回路，使斷路器不能再合閘。另外一組常開(kāi)接點(diǎn)串聯(lián)電阻后將接通分閘回路，其到保護(hù)作用。
6.5.3 由于目前尚無(wú)用于交流操作的防跳繼電器，交流操作只能選用中間繼電器進(jìn)行防跳。將中間繼電器線圈并聯(lián)在合閘線圈上，其常閉接點(diǎn)串聯(lián)在彈簧儲(chǔ)能電源回路，如果斷路器的合閘控制回路出現(xiàn)故障，處于接通狀態(tài)，中間繼電器吸合，其常閉接點(diǎn)斷開(kāi)彈簧儲(chǔ)能電源回路，彈簧不能儲(chǔ)能，斷路器就不能再合閘。
6.5.4 用于直流操作的變配電站綜合自動(dòng)化裝置內(nèi)部有防跳繼電器，其功能與動(dòng)作原理同上述常規(guī)防跳。由于目前尚無(wú)用于交流操作的防跳繼電器。用于交流操作的變配電站綜合自動(dòng)化裝置內(nèi)部無(wú)防跳繼電器，既無(wú)防跳功能。此時(shí)應(yīng)選用帶防跳功能的操動(dòng)機(jī)構(gòu)，或設(shè)計(jì)外部中間繼電器跳進(jìn)行防跳。
6.5.5 永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的分閘電流一般小于0.5A，防跳繼電器電流線圈啟動(dòng)電流為1.0～3A。所以永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)不能采用防跳繼電器進(jìn)行防跳保護(hù)。應(yīng)選用自帶防跳功能的永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)。
此時(shí)變配電站綜合自動(dòng)化裝置內(nèi)部防跳繼電器應(yīng)取消。
6.5.6 有些彈簧儲(chǔ)能操動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部帶防跳保護(hù)。操動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部帶防跳保護(hù)成套性好。因?yàn)樽兣潆娬揪C合自動(dòng)化裝置退出運(yùn)行時(shí)，內(nèi)部防跳就不起作用；選用中間繼電器跳進(jìn)行防跳時(shí)，要增加一個(gè)中間繼電器，所以應(yīng)優(yōu)先選用操動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部防跳。
6.6備用電源互投
6.6.1 有兩路以上電源進(jìn)線的變配電站應(yīng)設(shè)計(jì)備用電源互投。備用電源互投方案由變配電站電源進(jìn)線運(yùn)行方式來(lái)決定。有兩路電源進(jìn)線單母線不分段的變配電站只有進(jìn)線備自投。有兩路電源進(jìn)線單母線分段的變配電站，有進(jìn)線備自投與母聯(lián)備自投，進(jìn)線備自投又分為1號(hào)進(jìn)線為主供2號(hào)進(jìn)線為備用以及2號(hào)進(jìn)線為主供1號(hào)進(jìn)線為備用兩種。
6.6.2 變配電站綜合自動(dòng)化裝置具有備自投功能。有些產(chǎn)品為專(zhuān)用備自投裝置，有些產(chǎn)品電源進(jìn)線保護(hù)裝置帶備自投功能。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)選用電源進(jìn)線保護(hù)裝置帶備自投功能的產(chǎn)品，以減少投資，簡(jiǎn)化控制回路設(shè)計(jì)。
6.6.3 設(shè)計(jì)手冊(cè)規(guī)定備用電源在備用進(jìn)線有電時(shí)才能自投，這給設(shè)計(jì)帶來(lái)一定問(wèn)題。有些供電部門(mén)不允許用戶變配電站安裝線路電壓互感器，也不允許將電壓互感器安裝在電源進(jìn)線柜之前。這就無(wú)法取得線路電壓，備用進(jìn)線有電時(shí)才能自投，與設(shè)計(jì)手冊(cè)規(guī)定發(fā)生矛盾。設(shè)計(jì)時(shí)可將計(jì)量柜安裝在電源進(jìn)線柜之前的電源進(jìn)線隔離柜，再將電壓互感器安裝在電源進(jìn)線隔離柜與電源進(jìn)線柜之間。
6.6.4 設(shè)計(jì)時(shí)如果電壓互感器不能安裝在電源進(jìn)線柜之前時(shí)，可要求變配電站綜合自動(dòng)化裝置備用進(jìn)線先自投一次，自投后如果沒(méi)有電壓，再失壓跳閘，并發(fā)出備自投失敗預(yù)告信號(hào)。如果要求自投自復(fù)，即在備用電源進(jìn)線投入后，主供電源再來(lái)電，自動(dòng)恢復(fù)主供電源供電，此時(shí)必須設(shè)計(jì)線路電壓互感器，或?qū)㈦妷夯ジ衅靼惭b在電源進(jìn)線柜之前，否則取不到來(lái)電信號(hào)，主供電源就無(wú)法自動(dòng)恢復(fù)供電。
6.7母線測(cè)量電壓自動(dòng)切換
6.7.1 當(dāng)變配電站的一次接線為單母線分段時(shí)，如果有電能表或高壓電動(dòng)機(jī)出線時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)母線測(cè)量電壓自動(dòng)切換。并根據(jù)電源進(jìn)線運(yùn)行方式，與兩路電源進(jìn)線及母聯(lián)斷路器實(shí)現(xiàn)連鎖。
6.7.2 選用具有母線測(cè)量電壓自動(dòng)切換功能的變配電站綜合自動(dòng)化電壓互感器監(jiān)測(cè)裝置后，可以使控制回路設(shè)計(jì)得到簡(jiǎn)化。由一臺(tái)電壓互感器監(jiān)測(cè)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)母線測(cè)量電壓自動(dòng)切換時(shí)，只有在兩路電源進(jìn)線為合閘，或母聯(lián)與一路電源進(jìn)線為合閘時(shí)才允許自動(dòng)切換。由兩臺(tái)電壓互感器監(jiān)測(cè)裝置分別來(lái)實(shí)現(xiàn)母線測(cè)量電壓自動(dòng)切換時(shí)，只有在本段電源進(jìn)線為合閘，或母聯(lián)為合閘時(shí)才允許自動(dòng)切換。
6.8 保護(hù)出口應(yīng)設(shè)計(jì)連接片，以方便保護(hù)試驗(yàn)。在做過(guò)電流保護(hù)試驗(yàn)時(shí)將電流速斷出口連接片打開(kāi)，做過(guò)負(fù)荷保護(hù)試驗(yàn)時(shí)將電流速斷與過(guò)電流保護(hù)出口連接片打開(kāi)。
7 信號(hào)回路設(shè)計(jì)
7.1信號(hào)回路電壓
7.1.1 變配電站綜合自動(dòng)化裝置信號(hào)回路輸入電壓，有直流220V、110V與24V及交流220 V四種。直流220V、110V與交流220 V三種與操作電源等級(jí)一致，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用。
7.1.2 信號(hào)回路電壓為直流24V的變配電站綜合自動(dòng)化裝置，雖然直流24V電源由變配電站綜自動(dòng)化裝置本身提供，但直流24V弱電線路與220 V強(qiáng)電線路要分開(kāi)敷設(shè)，有變壓器瓦斯與溫度以及高壓電動(dòng)機(jī)事故跳閘信號(hào)時(shí)，盡量不選用信號(hào)回路電壓為直流24V的變配電站綜合自動(dòng)化裝置。
7.2信號(hào)回路信號(hào)種類(lèi)
信號(hào)回路主要有斷路器合分閘位置、手車(chē)柜手車(chē)運(yùn)行與試驗(yàn)位置、固定柜隔離刀閘位置、接地刀閘位置、彈簧儲(chǔ)能與永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能信號(hào)與高壓電動(dòng)機(jī)運(yùn)行信號(hào)等位置信號(hào)。另外還有合分閘電源故障、變壓器瓦斯與溫度以及高壓電動(dòng)機(jī)故障等預(yù)告及跳閘信號(hào)�？刂齐娫磁c合分閘回路變配電站綜合自動(dòng)化裝置內(nèi)部有故障監(jiān)視。合分閘電源故障信號(hào)需要將開(kāi)關(guān)柜內(nèi)合分閘電源開(kāi)關(guān)選用帶報(bào)警輔助接點(diǎn)的低壓斷路器，將再其報(bào)警輔助接點(diǎn)接到信號(hào)端子上。
7.3合分閘回路監(jiān)視
開(kāi)關(guān)柜上信號(hào)燈接到合分閘回路也可以對(duì)合分閘回路進(jìn)行監(jiān)視。但分閘指示信號(hào)燈接到合閘回路時(shí)，應(yīng)接到彈簧儲(chǔ)能限位開(kāi)關(guān)之后。不用信號(hào)燈對(duì)合閘回路進(jìn)行監(jiān)視時(shí)，分閘指示信號(hào)燈可單獨(dú)用一對(duì)常閉接點(diǎn)進(jìn)行分閘指示，變配電站綜合自動(dòng)化裝置信號(hào)回路的電壓為直流220V、110V或交流220 V時(shí)，變配電站綜合自動(dòng)化裝置的斷路器合分閘位置就可以與合分閘指示信號(hào)燈合用斷路器常開(kāi)與常閉接點(diǎn)。
7.4非電量信號(hào)
非電量信號(hào)包括變壓器瓦斯與溫度以及高壓電動(dòng)機(jī)事故跳閘信號(hào)等，它接到變配電站綜合自動(dòng)化裝置信號(hào)輸入端子后，經(jīng)過(guò)軟件處理可以實(shí)現(xiàn)跳閘與報(bào)警，這樣可簡(jiǎn)化控制回路的設(shè)計(jì)。如果軟件處理只能報(bào)警不能跳閘時(shí)，就需要設(shè)計(jì)信號(hào)繼電器，信號(hào)繼電器一對(duì)接點(diǎn)去跳閘，另一對(duì)接點(diǎn)接到變配電站綜合自動(dòng)化裝置信號(hào)輸入端子，進(jìn)行報(bào)警。
8 外部電纜設(shè)計(jì)
8.1變配電站外部電纜設(shè)計(jì)內(nèi)容
變配電站外部電纜設(shè)計(jì)包括操作電源回路電纜、測(cè)量回路電纜、控制回路電纜、信號(hào)回路電纜以及通信電纜設(shè)計(jì)。外部電纜設(shè)計(jì)應(yīng)先設(shè)計(jì)電纜表，電纜表中要詳細(xì)表明電纜編號(hào)、電纜用途、電纜起始端、電纜終到端、電纜型號(hào)與規(guī)格、電纜長(zhǎng)度以及電纜備用芯數(shù)。設(shè)計(jì)電纜表后可以不再設(shè)計(jì)外部電纜平面圖，但由電纜溝引出的電纜，應(yīng)預(yù)埋好鋼管，或敷設(shè)好電纜橋架。
8.2操作電源電纜
8.2.1 變配電站操作電源回路電纜包括合分閘電源、控制電源、信號(hào)電源與變配電站綜合自動(dòng)化裝置電源電纜以及柜內(nèi)照明與除濕控制電源電纜。信號(hào)電源可與控制電源合用一根電纜，到開(kāi)關(guān)柜后再經(jīng)過(guò)低壓斷路器或熔斷器分為兩路電源。柜內(nèi)照明可與除濕控制電源合用一根電纜。每段母線上開(kāi)關(guān)柜可分別設(shè)計(jì)四根電纜。
8.2.2 彈簧儲(chǔ)能與永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的合分閘電源電流都很小，合分閘電源電纜截面可放大一級(jí)，選用3×4mm2電纜，其于均選用3×2.5 mm2電纜。
8.3測(cè)量回路電纜
8.3.1 測(cè)量回路電纜有電流測(cè)量回路與電壓測(cè)量回路電纜。電流測(cè)量回路電纜還有變壓器差動(dòng)與低壓零序、高壓電動(dòng)機(jī)差動(dòng)與機(jī)旁操縱箱測(cè)量電流以及高壓電容器不不平衡電流測(cè)量。電壓測(cè)量回路電纜還有變壓器差動(dòng)保護(hù)低壓側(cè)與高壓電容器放電電壓測(cè)量。
8.3.2 電流測(cè)量回路電纜截面選2.5 mm2，距離遠(yuǎn)時(shí)要根據(jù)電流互感器的負(fù)載容量對(duì)電纜截面進(jìn)行校驗(yàn)。電壓測(cè)量回路電纜截面均選1.5 mm2。
8.4控制回路電纜
控制回路電纜有電源進(jìn)線與母聯(lián)斷路器合分閘連鎖電纜、備用電源互投與母線測(cè)量電壓自動(dòng)切換電纜，引向高壓電動(dòng)機(jī)機(jī)旁操縱箱與DCS系統(tǒng)以及高壓電容器的控制電纜，變壓器差動(dòng)保護(hù)跳低壓側(cè)控制電纜等�？刂苹芈冯娎|截面均選1.5 mm2。
8.5信號(hào)回路電纜
信號(hào)回路電纜有變壓器瓦斯與溫度、高壓電動(dòng)機(jī)事故跳閘信號(hào)以及高壓電容器不允許合閘連鎖、備用電源互投、母線測(cè)量電壓切換以及引向高壓電動(dòng)機(jī)機(jī)旁操縱箱與DCS系統(tǒng)以及高壓電容器的信號(hào)電纜等。信號(hào)回路電纜截面均選1.5 mm2。
8.6通信電纜
通信電纜選用DJYYP－2×2×0.5 mm2計(jì)算機(jī)用屏蔽電纜。它的規(guī)格為兩對(duì)兩芯雙絞，截面為0.5 mm2的總屏屏蔽電纜。通信距離較短時(shí)，也可以選用RVVP－3×1.0 mm2屏蔽電纜。
9 結(jié)束語(yǔ)
變配電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是當(dāng)前在變配電設(shè)計(jì)中普遍推廣的先進(jìn)技術(shù)。電氣設(shè)計(jì)中會(huì)出現(xiàn)不少新問(wèn)題。有些還涉及到設(shè)計(jì)規(guī)范與設(shè)計(jì)手冊(cè)的一些規(guī)定。這就要求廣大電氣設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中不斷探索，并展開(kāi)討論，使其存在的問(wèn)題不斷得到解決，以便促進(jìn)變配電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)這一先進(jìn)技術(shù)更廣泛的應(yīng)用與發(fā)展。
