分析電氣二次設(shè)計中的問題與有效措施

徐海峰

摘要：在現(xiàn)階段數(shù)字化變電站工程建設(shè)過程中，二次設(shè)備至關(guān)重要。電氣二次設(shè)計實踐中，應(yīng)當(dāng)注意先進技術(shù)的推廣應(yīng)用，加強二次設(shè)備的集成能力建設(shè)，最大限度提升自動化能力，以促進數(shù)字變電站的建設(shè)與運行。

關(guān)鍵詞：電氣二次設(shè)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(shè)計中安全保護體系能夠保證相關(guān)設(shè)備的可靠性及經(jīng)濟性。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、自動控制與監(jiān)測、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。

一、安全自動裝置設(shè)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(fā)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(shè)3 臺單機容量為44 MW 的立軸混流式水輪發(fā)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(cè)為單母線接線，1 回出線。電站建成后承擔(dān)重慶市電網(wǎng)的調(diào)峰和事故備用任務(wù)。

2.電站控制級負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和管理各現(xiàn)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(jīng)過處理的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中，便于設(shè)備信息、狀態(tài)、時間追憶和狀態(tài)監(jiān)測，為設(shè)備健康穩(wěn)定運行提供可靠依據(jù)。發(fā)電機現(xiàn)地監(jiān)控單元（1～3 LCU）功能是監(jiān)控水輪機、發(fā)電機、蝶閥、機組出口斷路器、機組附屬及輔助設(shè)備等。在機組監(jiān)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(fā)生重要的水機事故或現(xiàn)地控制單元冗余系統(tǒng)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(guān)站設(shè)備現(xiàn)地控制單元（4LCU）功能是：監(jiān)控包括220 kV 開關(guān)站設(shè)備、220 kV 線路保護、主變保護、廠用電設(shè)備、廠用電保護、中壓空壓機控制、制動空壓機控制、廠內(nèi)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(tǒng)。其中空壓機、廠內(nèi)滲漏排水泵、檢修排水泵、設(shè)備消防泵、建筑消防泵采用各自獨立的PLC 接入。壩區(qū)設(shè)備現(xiàn)地控制單元（5LCU）的功能是：負(fù)責(zé)監(jiān)控大壩滲漏排水系統(tǒng)、水庫水位、壩區(qū)變保護及設(shè)備、柴油發(fā)電機、閘門控制系統(tǒng)。

3.為保證連接可靠，連接線用4 根截面為50 mm2 的銅纜構(gòu)成共點接地;保護屏及控制屏的接地，應(yīng)用截面為50 mm2 的銅纜將屏內(nèi)接地銅排與等電位接地網(wǎng)相連。對于開關(guān)站端子箱的接地，應(yīng)使用截面為100 mm2 的銅纜將端子箱內(nèi)接地銅排與電纜溝道內(nèi)等電位接地銅排相連，并將電纜溝道內(nèi)銅排用4 根截面為50 mm2 的銅纜與主接地網(wǎng)一點接地;通訊室、機旁及開關(guān)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(wǎng)可靠連接，連接點設(shè)在中控室等電位接地網(wǎng)與主接地網(wǎng)連接處。綜上所述，接地網(wǎng)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(fā)電機采用自并激可控硅三相全控整流靜止勵磁系統(tǒng)。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(tǒng)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(diào)節(jié)器組成，機組勵磁調(diào)節(jié)器采用數(shù)字式微機勵磁調(diào)節(jié)器。

二、變頻器設(shè)計中的問題與有效措施

1.繼電保護系統(tǒng)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(fù)荷保護、失磁保護、轉(zhuǎn)子一點接地保護、發(fā)電機出口電壓互感器微機消協(xié)保護。

2.第一，對于不同運行下的狀態(tài)采用專用的方法，如為預(yù)防風(fēng)冷的低水平，可采用高轉(zhuǎn)速比運行;使用專用型變頻電機控制其調(diào)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(chǎn)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(guān)元件控制;第三，嚴(yán)格設(shè)置使用的各項參數(shù)，保證匹配度，減速時間過短可能導(dǎo)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(fù)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(shù)是否在正常范圍內(nèi)。

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(dǎo)致的內(nèi)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(dāng)元件使用時間高于周期時，應(yīng)重點監(jiān)測電容量、電壓、電流等和正常使用的數(shù)值偏差判斷其工作效率;檢測個線路和端子排是否出現(xiàn)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(zhì)量較低導(dǎo)致的短路以及元件損壞;保證冷卻風(fēng)機的良好運行，如使用已達半月應(yīng)清理一次，或發(fā)生堵塞導(dǎo)致嚴(yán)重?zé)崃繒r應(yīng)及時更換，保證冷卻風(fēng)正常運送;時常檢測變頻器的各項指標(biāo)，如變頻器的聲響、氣味、溫度、振動顏色等是否出現(xiàn)異常。2.檢修注意事項：在變頻器內(nèi)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(yù)防溫度過高在模塊底部涂硅膠散熱;在安裝中應(yīng)保證驅(qū)動線的完好連接，以免因GBT 模塊的觸發(fā)端在觸發(fā)線撥掉后有可能留有小量電壓，形成短路;其內(nèi)部螺釘緊固保證電氣連接;應(yīng)及時檢測元件安裝完畢，禁止缺螺釘或?qū)Ь€連接導(dǎo)致的短路故障;數(shù)據(jù)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(shè)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(yīng)用對象，對電阻式觸摸屏的工作原理及常用的線性校準(zhǔn)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(zhǔn)研究。應(yīng)用結(jié)果表明，與線性校準(zhǔn)算法五點校準(zhǔn)法相比，基于牛頓插值的校準(zhǔn)算法能有效提高觸摸屏校準(zhǔn)精度，降低誤觸次數(shù)，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(shè)備要求。

2.相關(guān)領(lǐng)域國內(nèi)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(rèn)一個數(shù)據(jù)庫是唯一的組態(tài)依據(jù)和根本并且可更新，并根據(jù)所述數(shù)據(jù)庫生成出不同類型的電氣圖。實現(xiàn)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(tǒng)。目前，尚未有主流的針對核安全級儀控系統(tǒng)的特點設(shè)計的基于軟件的電氣設(shè)計輔助軟件。因此，二次開發(fā)技術(shù)應(yīng)用于核安全級儀控系統(tǒng)電氣設(shè)計具有重要的意義。自動出表是指在Eplan 環(huán)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(shè)計圖紙圖中讀取滿足專業(yè)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(wǎng)絡(luò)連接清單”“柜間電纜清單”“系統(tǒng)對外接口表”以及“Eplan 回填I(lǐng)O 清單”功能等。通過調(diào)用電氣輔助工具集中的API 函數(shù)，不需要在Eplan 中增設(shè)額外設(shè)置，正常的硬件設(shè)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(guī)范要求，且支持批量出表功能，以提高設(shè)計質(zhì)量和效率。工程項目的繪圖人員眾多，即使有明確的制圖規(guī)范，也難免在個別情況下出現(xiàn)失誤，將信息填錯位置或格式不符合規(guī)范。圖紙檢查功能實現(xiàn)批量查找繪圖中不規(guī)范之處，供設(shè)計人員查詢修改，提高圖紙的規(guī)范性與準(zhǔn)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(xiàn)有的Eplan 軟件只能對圖紙進行手動修改處理，不能實現(xiàn)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(xiàn)圖紙自動批量修改處理。

結(jié)束語：

如今的計算機技術(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)施實施過程中的安全性問題是重中之重。與之相適應(yīng)的規(guī)程規(guī)范應(yīng)不斷修改、完善，另外，應(yīng)當(dāng)積極開展更多全新的課題、開發(fā)新的研究成果，不斷推出經(jīng)濟、可靠、安全性高的新產(chǎn)品。為提高電力系統(tǒng)自動化水平、提升電網(wǎng)智能化以及安全運行，做出大的努力。

參考文獻：

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