变电站电气二次系统设计探讨郑策

变电站电气二次系统设计探讨郑策

郑策

（上海市惠生工程（中国）有限公司上海201210）

摘要：作为输电系统中的重要组分，变电站在网络中发挥着重要的作用，适用于监控的系统，变电站是变电监督与控制系统中的重要神经部分，二次回路的可靠性，对于保证变电站安全、稳定的运行发挥了积极的作用。结合我国现阶段电力系统的运行经验，全面分析，发现出现事故的主要原因往往是由于回路自身存在各类缺陷，有时由于故障不能马上切断而引发的事故。

关键词：变电站；电气二次系统；设计探讨

一、变电站电气二次系统的设计

1、可靠性定量指标计算式

电气主接线可视为由可修复元件组成的系统，有2个工作状态：正常与故障，按两态马尔柯夫过程，可得出以下近似算式：

fc=Σλji（1）

上式中：fc—主接线系统事故导致主变压器停运事件发生的频次，次/a；

λji—相关接线元件故障率（i=1，2，……n）

2.其他相关计算式

主接线故障元件强迫停运时间Tjgi

Tjgi=fcTcg（2）

无备用电源自动投入装置的事故限电量△Akqi

△Akqi=Sqin1Tkqi（3）

有备用电源自动投入装置的事故限电量△Akqi

△Akqi=（Sqizn1-Syn2）（4）

Tkqi限电经济损失△U

△U=△AkqiK（5）

上式中：Tcg：故障元件的修复时间，h/次；

Sqi：事故停运主变的容量，万KVA；

Z：主变负载率，%；

n1：同时事故停运的主变台数；

Sy，n2：分别为仍在运行的主变热备容量及台数，万KVA；

Tkqi：主变事故强迫停运的时间，h，若经切换操作可恢复供电时，它等于判明事故及处理事故的时间，取1h；若需等待故障元件修复，才恢复供电。

则Tkqi=Tjqi；

K：单位电度损失计算系数，若按限电减少的国民纯收入计，根据研究资料取1.5元/kWh，若按停电综合损失计，参考国外资料取10～30倍电价。

因此，综上所述，在选择主接线时，一定要根据上面的可靠性定量指标，经过计算之后，才可以确定主接线的。

3.比较接线方式

需要重点研究的包括两类方案，这两类方案选择了相对可靠的定量参数计算方式，可以从经济型的角度，对这两类接线方式进行细致的比较，完成合理的接线选型。在计算中，避免考虑时间的影响，可以采用的计算式如下：

Z=（CΣ+ΔUΣ）+XtTz

上述公式中，Z：计算得到的每年需要的资金，单位为万元；

CΣ：每年通过生产所获得的资金量，单位为：万元，可以取投资总额的5%；

△UΣ：由于停电所得导致的资金损失，单位为万元；这一参数等于平均每年的事故限电量和单位电度损失系数；单位为万元，其中涵盖了建设工程、设备资金以及占地补偿资金。

结合对公式的分析结果发现，第一类方案用于设备安装方面投入的资金、工程占地投入的资金较少，具有极好的经济性，第二类方案，和第一类方案相比较，对于规模较小的水电站中的设计尤为重要。可以从经济性的角度考虑问题，合理比较两类方案，第一类种方案，在布置方面所需花费的资金量极少，如果按照国民收入降低或者十倍电价对断电损失进行核算，发现计算所获取的每年的资金总额并不多，这是一类可以采用的布置方式。但是，布置工作也需要结合实际的状况，满足经济方面以及技术方面的要求，选择最为合理的主接线方式。电气主接线图见图1.

通过对图纸分析，可以发现1号机组、2号机组、3号机组以及4号机组通过发电设备断路设备和单相变压设备，可以依据实际的使用条件确定，通过500KV管道母线完成连接为2个单元以后，再分别通过500KV千伏电缆连接进入完全封闭的组合电器，构成规格存在差异的电气应用单元。实际的规格要结合应用状况来确定。5号机组和6号机组要和1台非常规形式的三相变压设备分别接入1组发-变单元，经过110KV管道母线、电缆连接入全封闭组合设备。

图1电气主接线的接线示意图

4.控制方式

传统的规模较大的变电站的控制方式为一对一，由于其具有显著地优势，所以得到了大范围的应用。上世纪，伴随着技术的进步以及电力企业的发展，传统的变电站的控制系统已经被更新和优化，高质量的应用了马赛克控制屏以及微机型报警设备，采用进口的以及合资的开关来实现控制，设备在改进以后，在性能方面明显有所提升，但是由于改进操作并不是从根本上开展的，所以仍然存在一系列的问题。

将计算机系统以及网络技术应用于电力系统中以后，生产中广泛实现了微机的操作控制。在应用的初级阶段，计算机的监控技术还不十分成熟，很多操作仍然需要进一步的实践，设计单位以及操作单位不能保证工作的稳定开展，所以往往同时延用传统的设备管理与控制方式。随着计算机以及网络技术的不断成熟，并且在和实际的运行中取得了一定的运行经验，操作部门也积累了一系列相应的工作经验，如果变电站的规模较大，为了实现高效率、准确的控制，必须要采用现代化的控制方法，借助于计算机以及互联网来实现全面、细致的控制。采用以太网络辅助完成设备的监控，了解不同公况下的实际设备运行状态。布置远程监控和报警设备，如果出现紧急事件或者突发性问题，要及时报警，及时控制，发挥现代化技术手段和设备的优势。

5.与一次设备的连接

电气二次系统的设备和一次设备之间的连接，是电气工程人员需要予以充分认识的问题。往往有些设备连接不合适或者连接不正确，引发一系列安全事故。在一些压力极高的短路设备结构中，设置了电气防跳设装置，这一回路与微机保护回路是相互影响的。如果连接完成，微机保护会出现跳位，在合闸的同时灯亮起，所以要避免防跳回路断路，使微机设备全面发挥防跳功能。

综合自动化变电站中电气设备的级别通常比较高，常常采用GIS设备，设备的主要设计原则为简化接线，通过这一设计操作，可以不再需要实验报告节省元件，实现了资金投入量的降低。电压互感设备的隔离开关往往往在系统中没有实际的功能，在进行现场互感设备的检查以及和压力试验中，可以使其与电压互感设备以及主回路妥善隔离，不必将GIS和电压互感设备相分离来完成测量。

二、二次电缆的设计注意事项

在设计二次回路中，首先要考虑出现异常时，外界因素对保护装置的影响和保护装置的抗干扰能力。二次回路分为强电及弱电，所谓强电是指直流110V及220V的回路，弱电则是指直流低于24V的回路。如果弱电回路中有强电传入则会给电路造成致命的损毁。此外，很多装置出于提高抗干扰能力的考虑都会设置电容，特别是直流电源回路，有非常可观的等效电容，这些条件使得直流回路被交流回路入侵成为可能。所以为了防止这些情况的发生，在二次电缆的设计过程中要采取相应的措施：首先，强、弱电和交、直流不可用一根电缆，在保护的交、直流电源入口处要设置干扰电容；保护设备的电流以及电压、信号引入线等等要选择屏蔽电缆；此外，各相电流及电压和其中性线要分别设在同一电缆中。在操作电压互感器的过程中存在一定的危险性，可能会由于铁磁谐振等原因而造成操作过电压，使得电压互感器受到损坏，甚至有爆炸的可能。为了防止其对于人员造成人身伤害，在设计110KV以上的电压互感器刀闸时，要设计为远方电动操作的形式。主变各侧电流的互感器保护绕组的准确级要保持一致性。

结语：开展变电站二次系统回路的优化设计和改造，主要包括对文中内容的分析，同时还要兼顾一些细节问题的处理，包括继电设备的布置、电缆的布置方向以及测量设备和仪表的安装和布置。二次系统的设计以及安装方案对于保证整个变电站运行的稳定性有着积极的意义。

参考文献：

[1]汪科.变电站二次系统设计应注意的问题[J].民营科技，2011（3）.

[2]冯肇海域谈变电站电气二次系统设计[J]广东科技，2010（4）：114.