小議電氣工程中的電氣二次設(shè)計若干問題分析

【摘 要】電氣工程是維持我國居民生活的重要命脈，有效地提升電氣二次設(shè)計中安全保護(hù)體系能夠保證相關(guān)設(shè)備的可靠性及經(jīng)濟(jì)性。本文從安全防誤、繼電保護(hù)、光纖縱差保護(hù)、二次接地與抗干擾和電流、電壓的選用等方面對電氣二次設(shè)計的問題進(jìn)行探討，以期為確保電網(wǎng)安全提供理論依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】安全；保護(hù)；接地；二次設(shè)計

如今的計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)以及光電技術(shù)發(fā)展迅速，智能化體系的相互融合下使電力系統(tǒng)趨于自動化，為了能夠?qū)⑿录夹g(shù)更好地推廣與應(yīng)用，保證相應(yīng)設(shè)施實(shí)施過程中的安全性問題是重中之重，而在電氣施工過程中，電氣二次設(shè)計常常會存在諸多潛在的安全問題。電氣二次設(shè)計的主要任務(wù)是對主線路一次設(shè)備參數(shù)進(jìn)行測量、監(jiān)控并能夠及時作出安全控制的有效電路設(shè)計。一般來說，安全防誤、繼電保護(hù)以及安全閉鎖系統(tǒng)是電氣二次設(shè)計中最為重要安全衛(wèi)士。設(shè)計主要包括繼電保護(hù)系統(tǒng)、計算機(jī)智能監(jiān)控系統(tǒng)、電路控制系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)等。

1 安全防誤

在電氣二次設(shè)計中，專業(yè)的電氣設(shè)計能保證生產(chǎn)需求，但安全性問題仍是設(shè)計中應(yīng)當(dāng)考慮的一大重要要素，電力行業(yè)應(yīng)當(dāng)以安全生產(chǎn)為宗旨的。2000年國電公司擬定了《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點(diǎn)要求》，明確規(guī)定了防止電力系統(tǒng)中重大事故的二十五項要求，隨后并對這二十五項要求制定了詳細(xì)的技術(shù)手段及防護(hù)措施。此準(zhǔn)則一直作為設(shè)計、施工的重要衡量以及參考標(biāo)準(zhǔn)。不論從哪個方向考慮，電氣二次在設(shè)計、施工、運(yùn)營、生產(chǎn)管理、檢測維修過程中，都應(yīng)始終將安全放在第一位。2003年國網(wǎng)公司制定頒發(fā)了《防止電氣誤操作裝置管理規(guī)定》，規(guī)定表明了安全防誤系統(tǒng)必須同步設(shè)計、同步施工、同步運(yùn)營，且應(yīng)當(dāng)滿足“五防”功能，設(shè)計過程中應(yīng)嚴(yán)把技術(shù)關(guān)。

2 繼電保護(hù)

繼電保護(hù)是電氣二次設(shè)計中最為關(guān)鍵的一步，它分為系統(tǒng)繼電保護(hù)和原件繼電保護(hù)。它是防止因保護(hù)裝置拒動而導(dǎo)致系統(tǒng)事故的有效措施，在電氣二次設(shè)計中繼電保護(hù)將電氣信號及時輸出能夠?qū)φw線路以及周圍環(huán)境起到較好的保護(hù)作用。其中在電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)的基本職責(zé)是：（1）能夠自動、迅速并且有選擇性地將電力系統(tǒng)中的故障元件切除，避免故障原件繼續(xù)遭受破換，從而保證其他部分正常工作；（2）顯示電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并能夠依據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件及時發(fā)出相應(yīng)信號，方便值班員及時調(diào)整使其恢復(fù)正常。元件的繼電保護(hù)主要涵括發(fā)電機(jī)、變壓器組保護(hù)，廠用變壓器保護(hù)等。防止因保護(hù)裝置拒動而導(dǎo)致系統(tǒng)事故，我們可以采用繼電保護(hù)雙重化配簧，措施實(shí)施時除了按照準(zhǔn)則嚴(yán)格執(zhí)行外，裝置應(yīng)當(dāng)處于斷路狀態(tài)；連接獨(dú)立互不干擾的交流電壓及電流回路，保障一套保護(hù)停運(yùn)時另一套完全不受影響；斷路器與保護(hù)配合的相關(guān)回路相互獨(dú)立。對于不同廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品，應(yīng)當(dāng)定制兩套圖紙，以減少設(shè)計、運(yùn)行、檢測等過程中出現(xiàn)過多的問題。

在繼電保護(hù)中，電力設(shè)備和路線必需有主保護(hù)和后備保護(hù)裝置，同時還需要增加輔助保護(hù)，其中主保護(hù)需要考慮系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全，后背保護(hù)主要考慮主保護(hù)和斷路器在用于故障切除，輔助保護(hù)是補(bǔ)充前者的缺陷。對于線路和設(shè)備所有可能的故障或者是異常運(yùn)行的方式都設(shè)計出相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行保護(hù)裝置，以此來切除可能出現(xiàn)的所有的故障和給出異常運(yùn)行的信號。

3 光纖縱差保護(hù)

光纖縱差保護(hù)由于具有中繼距離長、傳輸信息量大、抗干擾性能好、防止雷電等優(yōu)點(diǎn)正廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中。光纖縱差保護(hù)系統(tǒng)主要由保護(hù)裝置、光通信接口設(shè)備和光通信系統(tǒng)組成，以雙端光纖保護(hù)系統(tǒng)為例，如圖1。

光纖縱差保護(hù)的基本原理是通過交換線路兩側(cè)的模擬量，比較兩側(cè)電流方向或大小來判斷被保護(hù)線路上是否發(fā)生了短路，以決定保護(hù)是否動作?？v差保護(hù)原理的理論基礎(chǔ)是基爾霍夫電流定律，它具有良好的“天然”選相能力和良好的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥m應(yīng)能力（能適應(yīng)任何型式的輸電線路），對于提高電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性和輸電供電的靈活性為目標(biāo)的電網(wǎng)的建設(shè)，具有非同尋常的意義。

4 抗干擾與二次接地

保證電流瓦感器的每組二次繞組的中性點(diǎn)僅有一點(diǎn)接地，當(dāng)它與別的回路相互獨(dú)立時，最好將開關(guān)站一側(cè)接地處理。如果一次繞組被擊穿，接地線會有所縮短，此時的限制高壓將作為最有效值傳入二次同路；如果多組電流互感器在第—和第二次回路中存在電路之間的相關(guān)聯(lián)系，可以把所有電流互感器的二次繞組的中性線進(jìn)行并聯(lián)，之后再用一點(diǎn)接地處理，這一來可以避免因電磁干擾所產(chǎn)生的零序電流，進(jìn)而激發(fā)零序電壓。將電壓互感器的二次繞組以及三角二次繞組綁定后遷至控制室，將一點(diǎn)接地，其目的是避免所有的二次繞組承擔(dān)負(fù)載不均衡使地線上激發(fā)出零序電流。在實(shí)施了接地鋪設(shè)銅網(wǎng)的基礎(chǔ)上，針對使用智能化計算機(jī)保護(hù)配置的變電站，應(yīng)當(dāng)在電纜溝內(nèi)部增加截面大于100ram2的內(nèi)敷銅纜。銅纜的一端與計算機(jī)保護(hù)裝置銅環(huán)網(wǎng)的一點(diǎn)相連，然后一端組合連地，另外一端伸展到掌控計算機(jī)保護(hù)屏內(nèi)設(shè)電纜連接的一端子箱的位置。另外特別指出，此處銅纜和計算機(jī)保護(hù)接地的連接方式及各支路銅電纜之間都要采取銅焊接的方式間。

5 電流、電壓的選用

電流、電壓互感器的主要用途是為繼電保護(hù)、測量、儀表提供電力系統(tǒng)一次電流、電壓的信息。電流、電壓互感器的二次參數(shù)是與繼電保護(hù)、測量、儀表的特性和要求相適應(yīng)的，其性能直接影響繼電保護(hù)的可靠性、測量和計量的精度，影響電網(wǎng)安全及工程投資等。由于數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，微機(jī)保護(hù)在電網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用，數(shù)字式電子測量表記代替了常規(guī)電磁式儀表，這給常規(guī)電磁式互感器制造及參數(shù)選擇提出新的問題。第一，測量用互感器只有負(fù)載在25%～100%時才能保證其精度，由于綜合自動化的應(yīng)用，取消了電測儀表、控制設(shè)備，一般用綜合測控裝置自身的顯示器，再加上設(shè)備布置更加緊湊，電纜用量減少，互感器的實(shí)際負(fù)載遠(yuǎn)小于25%的額定負(fù)載，負(fù)載不能匹配，精度難以保證；第二，計費(fèi)用表記精度達(dá)0.2S級，交流采樣精度也達(dá)0.2級，按常規(guī)配置，互感器的精度比所接儀表精度應(yīng)高一級，即0.1級，目前沒有該精度的產(chǎn)品，由于電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，很難查到暫態(tài)特性好同時短路電流倍數(shù)又大的電磁特性電流互感器。第三，保護(hù)回路要求獨(dú)立，測量、計量各要求獨(dú)立的二次繞組，二次繞組數(shù)量越來越多，特別是一個半開關(guān)接線的接線更是復(fù)雜，在此對保護(hù)規(guī)程提出質(zhì)疑，能否同一套保護(hù)的主保護(hù)、后備保護(hù)共用一組CT，實(shí)際應(yīng)用中及少有互感器的二次繞組故障，二次繞組數(shù)量多可靠性不一定就高。電力系統(tǒng)正在向超高壓、大容量電網(wǎng)發(fā)展，電磁式電流互感器越來越難以滿足發(fā)展的要求，鐵心易飽和，動態(tài)范圍小，易受電磁干擾，二次開路易產(chǎn)生高壓，易產(chǎn)生鐵磁諧振等。有文獻(xiàn)報道，光電互感器與光纖通信技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)結(jié)合，組成光纖局域網(wǎng)，應(yīng)用于電力系統(tǒng)，是變電站自動化系統(tǒng)發(fā)展的方向。

6 智能站中的電氣二次設(shè)計

電力二次系統(tǒng)工作性能的穩(wěn)定可靠對予整個電力系統(tǒng)具有重要作用。智能站中的二次設(shè)計主要是根據(jù)電氣二次設(shè)計將原理設(shè)計圖設(shè)計出用于指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)的各種電路設(shè)計圖。隨著現(xiàn)代技術(shù)的進(jìn)步，電氣二次設(shè)計應(yīng)經(jīng)有了長遠(yuǎn)的進(jìn)步，創(chuàng)造了巨大的社會經(jīng)濟(jì)利益。

隨著各種CAD圖形平臺的廣泛應(yīng)用，電氣二次的設(shè)計已經(jīng)逐漸的走向?qū)I(yè)化的道路，在CAD系統(tǒng)設(shè)計經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，使用了技術(shù)成熟的客戶機(jī)服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，使用SQL或者Oracle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，漸漸的將智能站中的電氣二次設(shè)計印上了網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)環(huán)境。

7 結(jié)語

綜上所述，在電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)、安全防護(hù)和安全閉鎖裝置是是非常重要的，沒有繼電保護(hù)自動化系統(tǒng)的保證，也就無法保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。我們要在工作實(shí)踐中不斷總結(jié)鉆研，不斷完善。同時，科研、制造、設(shè)計等部門不斷加大開發(fā)力度，推出更多經(jīng)濟(jì)、可靠、實(shí)用的新產(chǎn)品，為提高電力系統(tǒng)自動化水平、確保電網(wǎng)安全，作出更大的貢獻(xiàn)。

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]