基于变电二次的设计细节分析

基于变电二次的设计细节分析

李洋

（上海艾能电力工程有限公司上海市黄浦区200023）

摘要：变电站是发电厂、用户之间的重要组成部分之一，变电站电气的二次设计则可以更好的保护供电系统。然而在变电站的二次设计过程中，有些细节问题常常被忽略。这些问题可能在调试过程中未被发现，或者在运行很长时间内不会出现设备异常，但是一旦发生，在事故过程中将会产生很大的破坏作用。基于此，本文就变电二次设计的一些细节问题进行讨论。

关键词：防雷；线缆；抗干扰；互感器；二次设计

前言：变电站电气二次系统是一个复杂的系统网络，主要包括变电站内的各类电气设备及其相应的控制、调节、信号、测量回路，以及电气二次系统的继电保护装置、安全自动装置、准同期装置、直流操作电源等。变电站的二次系统是变电站实现其功能的神经系统，是否具有合理可靠的二次回路将直接影响整个变电站乃至系统能否安全可靠的运行。因此，本文着重对变电二次设计中的细节问题进行讨论。

一、变电二次设计中的二次电缆问题

目前的变电站存在大量的二次电缆，电缆的设计在变电二次设计中是一个十分关键的组成部分，它的设计不但会对电缆功能的发挥造成影响，其对于其他设备功能的正常发挥也会造成一定的影响。因此，有关设计人员一定要加以重视变电站中各种电缆的合理选型，特别是在处理弱电以及强电过程当中，不同的电缆在使用上会产生较大的区别，不但会造成电磁的大小变化，还会导致相关装置的状态发生一定的变化。因此，在对变电的二次设计中，要根据交直流、电压、电流、控制及信号等不同回路来选择合适的电缆规格及型号。

还有，变电二次设计也要充分地考虑二次回路的走向来对电缆进行选择和设计，设计人员对于这种设计中的细节问题要格外的注意，要严格的遵守相关的设计规范及规程进行设计，选用合适的电缆芯数。另外，电缆的外部保护措施也是十分关键的，因为电缆的使用特性，其缆芯一旦出现了外露，就极易导致发生电缆的功能故障，从而影响电力系统的安全运行。二次回路是通过大量二次电缆连接的，二次电缆的合理布置对二次回路的安全性也有很大影响，220kV以上的保护采用双重化，双重化的两套保护是完全独立的保护单元，它们的交流电流电压回路，直流回路，控制及信号回路都是独立的，设计中两套保护不应该共用二次电缆。在二次接线设计中应尽量避免电缆转接，简化电缆连接。

二、变电二次设计中的防雷问题

随着变电站自动化、智能化的高速发展，变电站自动化设备越来越来先进，精密化程度越来越高，然而变电站综自系统是在高电压强电场的环境中运行，自身又属于低电压的弱电系统，由于大量电气电子设备的存在，形成了错综复杂的电磁环境，综自设备的防雷电侵害能力明显偏低，近年来，随着电力设备自动化改造的深入，综合自动化变电站的不断增多，尤其是沿海城市，雷电对变电站二次系统设备的危害呈现上升趋势，由雷击造成变电站二次系统远动设备信号传输丢包、数据上传中断，或者继电保护装置拒动、误动等事故，严重威胁电网的安全运行。

变电二次设计中的防雷问题需要引起足够的重视，其电源系统防护应放于首位，采用3～4级电涌保护器进行保护；另外还要考虑通信系统的防护，变电站二次自动化设备中包括很多网络设备如网卡，调制解调器等，这些设备通过网线和电话线同局域网和广域网相连，所以应该在其通信线路两端加装信号电涌保护器，包括保护电话线的音频电涌保护器和保护网络连接设备的RJ45型电涌保护器，以及在通信设备电源处加设电涌保护器。在信号采集及控制回路也要加装防护，在计算机的串口和并口两种信号传递端口进行保护，在信号采集和控制的执行机构前增加控制信号电涌保护器。通过以上多种方式对各系统的保护，组成了一个从电源到信号的完整的高效的防雷网络，通过使雷电电磁脉冲层层削弱的方式将雷击造成的危害降低到最小的程度，尽可能的保证了二次自动化设备的正常工作，从而保证了变电站的正常运行。

三、变电二次设计的其他细节问题

抗干扰措施：①CT的二次回路接地：由几组CT二次组合的电流回路，例如3/2断路器接线的保护/测量电流回路，应在第一级合电流保护/测量装置处一点接地；其余独立的、与其它CT二次回路没有电的联系的CT二次回路，在就地端子箱（汇控屏）处一点接地。②经继电器及通信室零相小母线（N600）连通的几组电压互感器二次回路，只应在继电器及通信室将N600一点接地，各电压互感器二次中性点在开关场地接地点应断开；为保证接地可靠，各电压互感器地中性线不得接有可能断开的断路器或接触器等。

直流回路极差配合：变电站内直流空气开关（直流熔断器）不正确动作（熔断）会扩大事故范围，为防止此类事故发生，设计过程中必须考虑直流空气开关（直流熔断器）的极差配合问题。直流回路中的上下级设备一般由不同厂家提供，而上下级直流空气开关（直流熔断器）之间的极差配合就只能由二次设计人员来统筹考虑。

电流互感器极性：变电站内电流互感器一般采用同名端P1朝母线侧配置方式，这种情况下，主变差动保护各侧电流互感器二次回路均采用同名端S1出线，便能保证差动保护的差流计算条件。但实际设计过程中电流互感器同名端P1的朝向可能会有所不同，这时就需要调整电流互感器二次回路接线来满足差动保护差流计算条件，设计时要特别注意。

电压互感器一点接地：在设计中，我们要注意电压互感器的一点接地问题，我们发现，在变电站发生的事故中很多造成零序保护拒动的原因是电压互感器二次多点接地。原因是当有2个或多个接地点，当电力系统发生接地故障时，各个接地点之间的地电位相差很大，该相位差将叠加在电压互感器的二次回路中，从而使电压互感器的二次电压的大小及相位发生变化，造成二次保护的误动或拒动。所以规程规范中要求变电站主控室经零线小母线N600联通的各级电压互感器的二次回路，只应在控制室内将N600一点接地。

注重地方的特殊要求：地方的特殊要求实是指地方运行生产部门在长期现场运行事故和经验中总结提炼出来的，设计人员应认真学习体会，在设计中灵活运用。例如当今微机主变保护中的过流闭锁调压继电器普遍采用小型化继电器，有的或是集成块式继电器，这些接点和常规电流继电器相比存在断弧容量小的缺点，经常出现接点或继电器烧毁的情况，前几年珠海供电局就通知各设计单位，要求生产厂家的保护装置中主变的启动风冷和闭锁有载调压接点必须外加重动继电器，用重动继电器接点引出至启动风冷和闭锁有载调压回路中，进而从源头避免同类事故的发生。

四、小结

总之，变电站二次系统设计是一个复杂的过程，要想实现其设计的安全可靠和经济合理，是需要在建设的过程中多加探索。对于设计当中的细节问题，我们也一定要加以充分的重视，避免电力设备遭到损坏，或者是整个电力系统出现运行故障。因此，在二次设计过程当中，要全面充分地考虑到二次系统的稳定性、安全性和系统运行的持久性，在保证其设备质量的基础之上，将设计、运行、维护工作做到位，切实地做好变电站的电气二次系统设计工作。

参考文献

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