天然气管道系统压气站的变电站二次设计

天然气管道系统压气站的变电站二次设计

王元鹏褚宏超

（中国石油管道局工程有限公司河北廊坊065000）

摘要：近些年天然气管道系统的压气站变电所二次设计在设计前期由于电气设备各供货商对于设计委托要求的理解不一致，导致各供货商提供的二次图纸质量参差不齐，给设计工作带来了较大困难，也对设计人员的能力和经验提出了更高的要求和考验。为了对供货商提供的二次图纸进一步规范，同时也为了能够在技术协议签订之前与供货商在图纸的技术层面达成一致的意见，本文将在着重在两个方面进行讨论。

第一对于天然气管道系统变电站二次设计中的整体要求和细节要求进一步规范。第二对于供货商提供的二次文件的设计深度、内容格式、服务配合等方面提出相关的要求和说明。

关键词：天然气压气站、变电站二次设计供货商图纸质量

1概述

天然气管道系统的压气站二次设计主要内容集中在变电站，难点主要在高压侧，一般为110kV。需要生成的设计文件主要有综保集中组屏的各柜配柜图、原理图、端子排图；10kV开关柜的原理图、端子排图；、直流屏配电系统图；电缆敷设平面图。GIS的二次原理图可以不出按照厂家的随柜资料，注意需要将连接的端子号在已出图纸中引用正确。

二次施工图图纸设计的核心是满足初步设计阶段已经确认的继电保护配置要求和信息数据采集要求。

2二次设计图纸的步骤

2.1供货商的二次图纸确认

供货商的二次图纸确认是开展二次设计的必要条件，这其中包括综保、GIS、变压器、开关柜、变频器等相关供货商所提供的原理图和端子图。对不同的设备，作为设计应采取不同的方式和技术要求进行审查和核实。

对于GIS的厂家资料，一般可以委托综保供货商根据设计方的技术文件要求与GIS厂家进行功能上的对接和实现，完成GIS部分的二次图纸设计，如各种气室的压力报警信息的采集、断路器及隔离开关位置信号的采集等都应由综保厂家与GIS厂家核实后表示在综保的端子图上。由于设计方对GIS厂家的二次图纸有确认的责任，所以也应将GIS图纸中的原理和功能与技术要求进行比对核实，这同时也是一个学习的过程。

对于变压器的厂家资料，一般包括中性点设备的二次原理图的确认、主变本体信息采集及确认、油温信息和绕组温度信息的采集、有载分接开关的控制及相应端子排的确认等。

对于直流屏的厂家资料，一般包括交直流配出回路的数量是否满足常规设计要求，电池容量是否满足数据单要求，各个配出开关（含逆变器）容量是否满足要求。

对于外电机柜的厂家资料，这部分工作一般外委，设计的主要工作是落实外电机柜的电源需求。

对于开关柜的厂家资料，一般分为国产开关柜和合资品牌开关柜如施耐德、ABB、西门子等，国产开关柜要求其二次图纸应体现出完整的继电保护配置原理、端子引出及标示清晰、开关柜之间的闭锁关系原理清晰。

对于综保的厂家资料，这是整个变电站二次设计中的重中之重，在签订技术协议前应严格对综保的二次图纸进行规范，要求其按照设计方的继电保护配置要求提供相应的原理图、端子排图和电缆表。最好能将图纸模板一并签署到技术协议中，这对于完成二次图纸的设计将带来极大方便。

2.2二次图纸设计的开展

综保部分主要涉及以下几个功能柜的设计：

2.2.1电能质量柜

该柜的设计主要是两路110kV进线GIS电流的采集和两段110kV母线电压信号的采集。除此之外还应根据技术协议的要求，是否需要实现压缩机出线回路的电能质量检测。电流采集一般通过线路保护测控柜（综保供货）处取电流，此处应注意在原理图的表达上应将电流流过的保护装置逐一表达清楚。特别需要注意的是对于有SVG补偿的压缩机，一般也需要取该测量电流。

电压的采集有两种办法，一种是直接从GIS就地控制柜上取信号，另一种是将GIS两段母线电压引至PT并列的综保柜，然后从该综保柜处取两段母线电压。

2.2.2故障录波柜

故障录波的原则是按照继电保护配置要求完成相应的录波功能，具体做法是采集相应的电流互感器电流，两段母线电压。在实现配置要求的功能以外，其本身是按照保护装置动作、系统电流电压震荡，人工需要的时候进行录波。

2.2.3远动通信柜

远动通信柜上接供电公司的调度数据网，下连综保装置的遥信、遥控、遥测等各种数据信息。负责信息的采集和对各连接设备的分合闸操作。柜内一般有卫星对时装置，调制解调器，交换机、综合测控装置等装置，其中综合测控装置一般对于各综保装置的失电报警、保护动作的信号开入量进行采集和显示。

2.2.4主变保护测控柜

主变保护测控柜主要配置了差动保护装置、高、低后备保护装置、非电量保护装置、综合测控装置、绕组温度数显仪、油面温度数显仪、档位按钮、档位数码显示器、档位信号传送器、五防锁等装置。

主变保护一般设置差动保护和后备保护。差动保护须从主变高低压两侧独立的差动电流互感器取电流，高压侧差动CT电流一般从GIS的就地控制柜取，低压侧则从开关柜处取。后备保护分为高后备保护和低后备保护，高、低后备保护除取相应主变高压、低压各侧电流外，还需要取对应各侧电压，实现复压闭锁过流保护功能。另外需根据综保数据单的要求，实现零序过压过流保护和间隙零序过压、过流等保护。

主变操作主要是分合高低压两侧的断路器、高压侧隔离开关和中性点刀闸，以实现遥控操作。

主变信号采集须从GIS侧采集断路器分合闸位置、隔离开关位置、气室压力、中性点接地刀闸位置，另外从低压侧需采集10kV进线断路器分合闸位置、弹簧未储能、手车位置等。

主变出口主要有过负荷闭锁有载调压、高后备跳低压分段并闭锁备自投、低后备跳低压分段并闭锁备自投等。

2.2.5线路保护测控柜

进线柜主要实现GIS进线的分合闸操作、断路器分合闸位置、各隔离开关接地开关位置、气室压力报警等功能。

3常犯错误的规避

1、根据国家电网相关建站模式，集中组柜的综保柜柜顶小母线已经逐渐不再采用，配电形式宜采用辐射式供电。

2、从直流屏配出的回路采用电缆应选用阻燃型；二次电缆宜选用阻燃型或满足相关防火要求。

3、电流互感器、计量电压二次回路的电缆截面执行最严规范条款后其截面选择建议为4mm2的电缆；

4、开入量、信号量电缆截面宜用截面2.5mm2以上的电缆；

5、GPS装置的屋顶安装布置图及安装做法应明确；

6、二次电缆应采用铠装屏蔽电缆，铠装层的两端都应接地。

4结论

为使二次图纸设计高效率的开展，设计方应能够协调各个设备厂家完成各自的技术环节，设计根据继电保护配置要求和以往设计经验确认各个功能要求是否实现，对于端子号标注的准确性应由相关设备厂商完成。设计的重要工作是将电缆表正确的开列出来及完成电缆敷设平面图。应避免置身于与各设备厂家沟通确认相关技术细节的问题中而耽误项目工期。

对于供货商在签订技术协议后提供的二次设计文件，设计应提供具体模板给综保和开关柜厂家，并将模板图纸作为技术协议的一部分以明确图纸格式和内容细节，防止供货商认识不清及各单位之间责任界面不清，推诿扯皮。

参考文献：

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》[S]（GBT50062-2008）北京：中国计划出版社，2009

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》[S]（GBT50062-2008）北京：中国计划出版社，2009

[3]中国航空工业规划设计研究院《工业与民用配电设计手册》[M]（第四版）北京：中国电力出版社，2016.：513~661