分析電氣二次設計中的問題與有效措施

徐海峰

摘要：在現階段數字化變電站工程建設過程中，二次設備至關重要。電氣二次設計實踐中，應當注意先進技術的推廣應用，加強二次設備的集成能力建設，最大限度提升自動化能力，以促進數字變電站的建設與運行。

關鍵詞：電氣二次設計;有效措施

前言：

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計中安全保護體系能夠保證相關設備的可靠性及經濟性。電氣二次設計的主要任務是對主線路一次設備參數進行測量、監控并能夠及時作出安全控制的有效電路設計。一般來說，安全防誤、繼電保護、自動控制與監測、安全閉鎖系統是電氣二次設計中最為重要安全衛士。

一、安全自動裝置設計中的問題與有效措施

1.某水電站工程該電站為引水式電站，是以發電為主，兼顧防洪、旅游等綜合利用的大型水電工程。電站總裝機容量為132 MW，裝設3 臺單機容量為44 MW 的立軸混流式水輪發電機組，采用一機一變單元接線和二機一變擴大單元接線，220 kV 側為單母線接線，1 回出線。電站建成后承擔重慶市電網的調峰和事故備用任務。

2.電站控制級負責協調和管理各現地控制單元的工作，記錄和計算整個電站的運行信息，并把經過處理的數據存入數據庫中，便于設備信息、狀態、時間追憶和狀態監測，為設備健康穩定運行提供可靠依據。發電機現地監控單元（1～3 LCU）功能是監控水輪機、發電機、蝶閥、機組出口斷路器、機組附屬及輔助設備等。在機組監控單元屏中配置一套獨立的用于水力機械保護的可編程控制器，發生重要的水機事故或現地控制單元冗余系統全部故障或工作電源全部失去時，水力機械保護的可編程控制器可直接作用于事故停機。廠用、公用及220 kV 開關站設備現地控制單元（4LCU）功能是：監控包括220 kV 開關站設備、220 kV 線路保護、主變保護、廠用電設備、廠用電保護、中壓空壓機控制、制動空壓機控制、廠內滲漏排水泵控制、檢修排水泵控制、消防泵控制、尾水水位、直流系統。其中空壓機、廠內滲漏排水泵、檢修排水泵、設備消防泵、建筑消防泵采用各自獨立的PLC 接入。壩區設備現地控制單元（5LCU）的功能是：負責監控大壩滲漏排水系統、水庫水位、壩區變保護及設備、柴油發電機、閘門控制系統。

3.為保證連接可靠，連接線用4 根截面為50 mm2 的銅纜構成共點接地;保護屏及控制屏的接地，應用截面為50 mm2 的銅纜將屏內接地銅排與等電位接地網相連。對于開關站端子箱的接地，應使用截面為100 mm2 的銅纜將端子箱內接地銅排與電纜溝道內等電位接地銅排相連，并將電纜溝道內銅排用4 根截面為50 mm2 的銅纜與主接地網一點接地;通訊室、機旁及開關站等電位接地銅排用截面為100 mm2 的銅排與中控室等電位接地網可靠連接，連接點設在中控室等電位接地網與主接地網連接處。綜上所述，接地網增加了機組繼電保護裝置和其它保護裝置的抗電磁干擾的能力。發電機采用自并激可控硅三相全控整流靜止勵磁系統。額定勵磁電壓286 V;額定勵磁電流726 A;空載勵磁電壓100 V;空載勵磁電流371A。勵磁系統由勵磁電源變壓器，可控硅整流裝置、滅磁裝置、起勵裝置，勵磁調節器組成，機組勵磁調節器采用數字式微機勵磁調節器。

二、變頻器設計中的問題與有效措施

1.繼電保護系統比率制動縱差保護、橫差保護、100%定子單相接地保護、95%定子單相接地保護、電流記憶低壓過流保護、過電壓保護、過負荷保護、失磁保護、轉子一點接地保護、發電機出口電壓互感器微機消協保護。

2.第一，對于不同運行下的狀態采用專用的方法，如為預防風冷的低水平，可采用高轉速比運行;使用專用型變頻電機控制其調速范圍;強制冷卻過熱的元件。第二，頻繁啟動、停止器件時，為了保證電阻不會產生大量的熱量來降低電解電容的使用性能和縮短使用壽命，需要借助于開關元件控制;第三，嚴格設置使用的各項參數，保證匹配度，減速時間過短可能導致過壓保護，如無特殊要求，保證在3 到5 分鐘即可，盡量避免自由停車、復位等功能。檢測運行時輸入、輸出電壓，電流，電容量的輸出等參數是否在正常范圍內。

3.元器件的檢修：低壓變頻器使用前和使用后都要做好維護和檢修，如在無使用時一定要定期除塵，如可拆除或保留清理整流柜，逆變柜和控制柜;使用后檢測電機在使用過程中導致的內部或外部損傷，電容是否漏液、漏電壓、漏電流等，外殼、安全閥等原件是否損壞，不僅如此對于元件的使用周期精確了解，當元件使用時間高于周期時，應重點監測電容量、電壓、電流等和正常使用的數值偏差判斷其工作效率;檢測個線路和端子排是否出現因老化、否是、外力致傷，外皮脫落等等造成的無用電器相連的短路故障，接地短路故障，以及連接質量較低導致的短路以及元件損壞;保證冷卻風機的良好運行，如使用已達半月應清理一次，或發生堵塞導致嚴重熱量時應及時更換，保證冷卻風正常運送;時常檢測變頻器的各項指標，如變頻器的聲響、氣味、溫度、振動顏色等是否出現異常。2.檢修注意事項：在變頻器內電容放電完全后，進而指示燈熄滅才能進行更換電器元件等;預防溫度過高在模塊底部涂硅膠散熱;在安裝中應保證驅動線的完好連接，以免因GBT 模塊的觸發端在觸發線撥掉后有可能留有小量電壓，形成短路;其內部螺釘緊固保證電氣連接;應及時檢測元件安裝完畢，禁止缺螺釘或導線連接導致的短路故障;數據保存、備份，對各個時段壓做好記錄，比較、反饋等及時的改進等以免信息丟失。

三、plc設計中的問題與有效措施

1.以核安全級DCS——NAPIC 平臺中的SVDU 觸摸屏為研究應用對象，對電阻式觸摸屏的工作原理及常用的線性校準法進行了分析，接著采用牛頓插值算法對電阻式觸摸屏進行了校準研究。應用結果表明，與線性校準算法五點校準法相比，基于牛頓插值的校準算法能有效提高觸摸屏校準精度，降低誤觸次數，提高了SVDU 中人機交互的可靠性和安全性，滿足安全級1E 級設備要求。

2.相關領域國內外已有一些研究成果，一種用于自動繪制電氣圖的方法”，先確認一個數據庫是唯一的組態依據和根本并且可更新，并根據所述數據庫生成出不同類型的電氣圖。實現了變電所配置信息、繪制部分自動輸入點映射信息的基于變電所組織語言的單線圖自動繪制系統。目前，尚未有主流的針對核安全級儀控系統的特點設計的基于軟件的電氣設計輔助軟件。因此，二次開發技術應用于核安全級儀控系統電氣設計具有重要的意義。自動出表是指在Eplan 環境下自動生成各種條件要求的表格清單電氣輔助工具，自動從機柜的硬件設計圖紙圖中讀取滿足專業要求和施工要求的清單，支持的表格清單類型有：“端接清單”“網絡連接清單”“柜間電纜清單”“系統對外接口表”以及“Eplan 回填IO 清單”功能等。通過調用電氣輔助工具集中的API 函數，不需要在Eplan 中增設額外設置，正常的硬件設計圖紙圖即可進行出表操作，生成的圖表表達方式滿足項目及規范要求，且支持批量出表功能，以提高設計質量和效率。工程項目的繪圖人員眾多，即使有明確的制圖規范，也難免在個別情況下出現失誤，將信息填錯位置或格式不符合規范。圖紙檢查功能實現批量查找繪圖中不規范之處，供設計人員查詢修改，提高圖紙的規范性與準確性。自動批量修改主要指“機柜號整體修改功能”“跨機柜位置盒名稱修改功能”。現有的Eplan 軟件只能對圖紙進行手動修改處理，不能實現自動化批量修改，若要處理多個項目圖紙需要制圖人員進行逐個編輯、修改，工作量巨大，耗費大量的時間，而Eplan 的自動批量修改輔助插件提供自動修改柜號、修改文件名及位置盒名稱等功能，實現圖紙自動批量修改處理。

結束語：

如今的計算機技術、信息技術以及光電技術發展迅速，智能化體系的相互融合下使電力系統趨于自動化，為了能夠將新技術更好地推廣與應用，保證相應設施實施過程中的安全性問題是重中之重。與之相適應的規程規范應不斷修改、完善，另外，應當積極開展更多全新的課題、開發新的研究成果，不斷推出經濟、可靠、安全性高的新產品。為提高電力系統自動化水平、提升電網智能化以及安全運行，做出大的努力。

參考文獻：

[1]崔慕奎，于吉壘. 電氣二次設計問題探討[J] . 電力勘測設計，2019（05）

[2]杜方甫.芻議電氣二次設計[J].沿海企業與科技，2019（08）