220kV及以下綜合自動化變電站二次設計及問題分析

黃和文

杭州汽輪工程股份有限公司， 浙江杭州 310020

0 引言

變電站是給大用戶提供用電服務，變電站的綜合自動化不僅僅可以使它的運行更加的安全可靠，而且還能夠降低維護的成本，顯著提高經濟效益。但目前的綜自設備的技術比較成熟，但個別廠家綜自設備依然存在問題，需要我們通過設計去完善。如果花巨資去購置智能設備顯然是不經濟的，我們可以把費用用來購置一些必要的二次設備，并加強綜合自動化變電站二次設計工作持續改進，對其中存在的問題進行認真考慮分析。使自動化變電站的安全高效運行成為可能。

1 二次設備選型的問題

1.1 零序保護

在高于110KV 電壓等級的系統之中，發生單相接地的故障率很高，甚至可以占到總故障的90%以上。在實際的線路保護的過程中，一般采用零序電流去快速的切除單相接地的故障。零序電流3I0 與零序電壓3U0 共同構成的方向元件是在零序電流保護中經常使用的。

1.2 線路過流保護裝置

為了防止因并列運行的變壓器提供迂回短路電流而致使發生類似過電流保護無選擇行動作，高壓復閉過流保護的時間級差應大于低壓側過電流保護的最小動作時限。此時，可改變過流保護動作的第一時限，并將斷路器跳開，將迂回短路電流切斷，以避免導致相應母線失電，縮小停電范圍。

1.3 母線電壓的切換

對于一個存在雙母線接線的變電站而言，所有的間隔距離保護都需要一定的電壓和電源，而對二次母線電壓和直流電源進行切換，應經過母線側隔離刀閘的輔助接點處進行。而當其在運營過程中出現故障時，會因接觸不良而使距離保護失壓，甚至會導致距離保護的錯誤操作。為了防止在切換過程中切換不到位，部分廠家將電壓切換箱里的切換繼電器改成了雙位置繼電器，而切換不到位的問題就迎刃而解了。當繼電器在I 母運行時，I 母刀閘與ZJ1 的常開接點都會閉合。而雙位置繼電器的動作線圈是帶電的，保護裝置采用的是I 母電壓。而當運行過程中，I 母刀閘的常開接點接觸不好，ZJ1 的動作線圈就會失去電量，但是ZJ1 的常開接點是不會返回的。

1.4 變電站的后臺系統

后臺監控機的選型是在變電站綜合自動化系統的設計中經常容易忽略的問題。后臺監控機需要的一天24 小時不間斷的運行，需要的數據吞吐量是比較大的，而且對于運行速度的要求也比較高。要保證后臺的監控系統能夠一直穩定的運行，在進行設計時可以給監控系統配上UPS 不間斷的電源；可以選擇交直流逆變器，在正常使用時將交流電源經過整流逆變，然后形成交流電源供給后臺監控系統使用；如果站用電消失了，直流電源便會啟動供給逆變器，經過逆變器的逆變作用后形成交流電源供給監控系統。

2 變電站二次設計應該注意的問題

2.1 斷路器控制回路

在目前看來，110kV（220kV）的斷路器一般采用SF6 斷路器；35KV 的斷路器一般多采用少油斷路器；而10kV 則多采用真空的斷路器，斷路器儲能裝置采用的都是彈簧結構。由于國產保護裝置的功能成熟，在電網的正常運行過程中，多不采用斷路器的本體防跳回路，一般使用操作箱里的防跳回路。所以應該在投運之前將斷路器的本體防跳回路徹底的解除。對于斷路器而言，它必須要有數量足夠多的，接觸可靠地輔助接點去滿足保護裝置以及綜合自動化的使用功能。此外，重合閘裝置還需要實現自動投退，當遙控與當地操作合閘之后，重合閘便會自動投入，這時候放電回路不起作用，便會自動斷開。但是，如果遙控與當地的操作發生跳閘，它便會自動退出重合閘電源，這時放電回路工作，重合閘裝置放電。重合閘裝置還應有自動閉鎖功能，如果低頻的減負荷裝置以及其它系統的穩定裝置發生跳閘時，它可以實現自動閉鎖重合。

2.2 無功補償裝置

綜合性的自動化最終要實現的是不需要人站崗值班，所以電容器必須具有自動投切的功能。目前，變電所采用有載調壓變壓器。所以我們應該選擇可以對電容器實現分級自動投切功能，而且還能實現主動調檔的自動化裝置，通過這種自動化裝置與母線電壓的結合從而實現對有載調壓主變的檔位調節，還可以進行電容器開關的跳合，這樣就可以保持電壓在額定值附近。其中，自動電壓控制的AVC 系統，它利用了電網中連續運行的動態過程與離散操作的相互作用的特點，以離散的事件作為驅動，把離散的指令與動態過程結合起來，實現了電網電壓無功自適應有序協調化的控制；。電壓無功自動控制VQC 系統是AVC 系統的一部分，一般安裝在變電站中，它的無功的調節以及電壓的調節只能在局部進行，不能達到電網全局的最優。

2.3 接地選線功能

對于小電流接地系統而言，如果在單相接地的情況下，一般可以運行1 個小時到2 個小時，但是系統在單相接地的情況下，沒有接地的兩端對地的電壓將會升高將近1.73 倍，很有可能在絕緣薄弱的地方發生擊穿進而出現短路，也有可能使電壓互感器的鐵芯飽和，產生電磁振蕩，危害一次系統，且這時候電壓互感器處于嚴重過負荷狀態很有可能被燒毀；以往常用的10KV 的饋線保護一般都會有接地選線的功能的，我們可以使用零序TA 產生的零序電流，但是一般情況下，零序TA 只能在電纜出線時使用，如果是架空出線則只能使用自產的3I0。單相接地情況下的故障電流是線路相對地的電容電流，這個電流是非常小的，而且故障發生前后的變化非常微小。單相接地的故障是非常復雜的，對于不同的系統而言，他們的饋線長度以及中性點的接地方式等等都大不相同。而且系統的運行方式非常多變的，這樣一來就對我們的選線裝置提出了很高的要求，尤其是在靈活性和適應性方面，很難確保選線準確率；因此現在很多新建的變電站都很少投入運行，可以通過其他單體二次裝置來補償選線功能。

3 結論

變電站的綜合自動化將會使變電站的運行更加的穩定，但是智能設備的價格昂貴，采用二次設備能有效節約成本，提升技術經濟合理性。值得一提的是，在今后的220kv 及以下綜合自動化變電站二次設計過程中，應參考各省二次反事故措施，對可能存在的問題進行充分分析，并提出針對措施，以切實提升自動化變電站設計質量和水平。

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