變電站改建工程的電氣二次設(shè)計(jì)要點(diǎn)

文／楊琳 國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司邵陽(yáng)供電分公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究所 湖南邵陽(yáng) 422000

引言：

在近幾年的發(fā)展過(guò)程中，隨著我國(guó)工業(yè)產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展速度不斷加快，人們的生活質(zhì)量也越來(lái)越高，在日常生活和生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)電力資源的需求量正在不斷上漲，這也對(duì)我國(guó)變電站單位提出了更高的固定工作要求和標(biāo)準(zhǔn)。由于我國(guó)很多地區(qū)變電站的整體規(guī)模相對(duì)較小，無(wú)法充分滿足人們?nèi)粘Ｉ钆c生產(chǎn)的供電工作要求，因此很多地區(qū)變電站正在進(jìn)行大規(guī)模的改擴(kuò)建施工，進(jìn)一步擴(kuò)大變電站的工作規(guī)模，保證變電站的供電工作安全穩(wěn)定開展。在變電站的改建工程當(dāng)中，電氣二次設(shè)計(jì)工作是其中非常重要的工作環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到變電站整體變電工作的安全性和穩(wěn)定性，因此在變量的改擴(kuò)建工程當(dāng)中針對(duì)電氣二次設(shè)計(jì)工作，融入了更多先進(jìn)的智能化控制技術(shù)來(lái)加以保障。

1、變電站改擴(kuò)建工程電氣二次設(shè)計(jì)工作原則以及相關(guān)特殊問(wèn)題

1.1 變電站的現(xiàn)場(chǎng)電氣二次設(shè)計(jì)

1.1.1 綜合自動(dòng)化控制站設(shè)計(jì)工作

在變電站的改擴(kuò)建工程當(dāng)中，電站內(nèi)部的主控室和小室屏蔽位置，是變電站內(nèi)部非常重要的電氣二次設(shè)計(jì)工作環(huán)節(jié)。在具體的設(shè)計(jì)工作中需要準(zhǔn)確核實(shí)主控室，或者小室內(nèi)部備用的屏位數(shù)量是否滿足電氣二次設(shè)計(jì)工作的根本要求，在工程改擴(kuò)建施工當(dāng)中所涉及到的屏蔽具體位置不足，則必須要在房間內(nèi)補(bǔ)新增加屏蔽位置，進(jìn)一步保證電氣二次設(shè)計(jì)工作的整體效果。

1.1.2 屏頂小母線設(shè)計(jì)

屏頂小母線設(shè)計(jì)過(guò)程中需要觀察屏頂部是否存在小母線，對(duì)項(xiàng)目工程具體設(shè)計(jì)數(shù)量以及具體的名稱進(jìn)行判斷，在一期改擴(kuò)建工程當(dāng)中屏頂小母線屬于貫通連接，同時(shí)還可以將屏頂小母線進(jìn)行短母線連接。有效確定電氣設(shè)計(jì)工作內(nèi)容當(dāng)中，所有的電度表屏內(nèi)部的電度表安裝工作狀況，需要對(duì)變電站內(nèi)部的電能量采集裝置進(jìn)行充分配備，同時(shí)要進(jìn)一步掌握電能量采集裝置以及備用通信接口，是否滿足電氣二次設(shè)備的接入工作要求。

1.1.3 測(cè)控屏

在現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)控屏內(nèi)測(cè)裝置的設(shè)計(jì)工作中，需要有效考慮到裝置主屏的整體情況，通過(guò)測(cè)控裝置的端子實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和測(cè)量工作。運(yùn)動(dòng)柜、GPS柜以及公用測(cè)控柜這些變電站內(nèi)部的二次設(shè)備，在備用接口方面必須要充分滿足電站可以擴(kuò)建工作完成之后的接入性要求，尤其是針對(duì)變電柜內(nèi)部的通信接口而言，其中一個(gè)接口結(jié)構(gòu)可以直接帶動(dòng)6個(gè)左右相同廠家的保護(hù)工作裝置，在具體的設(shè)計(jì)工作中需要充分核實(shí)與檢查每一個(gè)窗口后部所標(biāo)注的設(shè)備廠家及其所使用的數(shù)量情況。

1.1.4 微機(jī)防護(hù)

微機(jī)防護(hù)中指變電站圖像監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)定，進(jìn)站內(nèi)部需要配備相應(yīng)的微機(jī)防護(hù)裝置以及相關(guān)的圖像監(jiān)控系統(tǒng)，同時(shí)在直流系統(tǒng)的設(shè)定過(guò)程中，需要在一期工程的直流系統(tǒng)內(nèi)部，對(duì)整個(gè)二次設(shè)備的供電情況進(jìn)行進(jìn)一步了解，需要準(zhǔn)確判斷系統(tǒng)的備用饋線線路，是否滿足變電站的二次設(shè)備設(shè)計(jì)工作要求，以及接入標(biāo)準(zhǔn)。UPS電源供電系統(tǒng)全站內(nèi)不需要安裝UPS電源系統(tǒng)，同時(shí)配線和容量需要滿足接入工作要求，交流電源的接線和交流電源的供電工作必須要滿足電氣二次設(shè)備的設(shè)計(jì)工作標(biāo)準(zhǔn)，要有效保證變電站的正常供電和運(yùn)行。

1.2 常規(guī)控制站

在常規(guī)控制站當(dāng)中主控室和小室屏蔽位置、電度表、屏直流系統(tǒng)交流電源接線等數(shù)字內(nèi)容，需要和綜合自動(dòng)化控制站之間保持相同，以此來(lái)提高電力站的整體供電工作的安全性和穩(wěn)定性。在模擬控制屏工作方面，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)模擬控制屏到主屏幕的狀況，和本期工程相關(guān)的模擬控制需要做好光字牌數(shù)量以及相關(guān)的設(shè)置工作。對(duì)實(shí)裝置設(shè)計(jì)工作中需要保證對(duì)時(shí)裝置的備用接口，充分滿足本次變電站改擴(kuò)建工作的設(shè)備接入工作要求。防護(hù)裝置方面現(xiàn)場(chǎng)所設(shè)置出的防護(hù)裝置主要是微機(jī)五防系統(tǒng)和機(jī)械五防系統(tǒng)，要有效滿足本期殯葬改擴(kuò)建工程的全新接入工作需求和標(biāo)準(zhǔn)[1]。

2、變電站改建工程電氣二次設(shè)計(jì)工作要點(diǎn)

2.1 屏位設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段，在我國(guó)一些220kV或者110kV變電站的改擴(kuò)建工程當(dāng)中，必須要充分確定所需要增強(qiáng)的屏體數(shù)量，同時(shí)要進(jìn)一步確定主控室和小室內(nèi)部是否存在足夠的空間來(lái)進(jìn)行放置。為了更加方便設(shè)備的運(yùn)行和施工，需要保證將同一電壓等級(jí)的二次平為集中設(shè)置在同一個(gè)區(qū)域，同時(shí)一線路或者設(shè)備的保護(hù)測(cè)控屏直接設(shè)置在一起，不能存在卡屏位置。當(dāng)一期工程的預(yù)留屏位空間預(yù)留不足，無(wú)法滿足后期的設(shè)計(jì)工作標(biāo)準(zhǔn)的條件下，則需要和土建工程專業(yè)進(jìn)行配合施工進(jìn)一步增加屏位。在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)電氣二次設(shè)計(jì)工作過(guò)程中如果存在退屏問(wèn)題，則需要通過(guò)運(yùn)行工作單位的審核通過(guò)之后退運(yùn)，屏蔽用的位置可以放置本次電站改擴(kuò)建工程新增加的屏柜空余的位置上可以增加新的屏位。在一些特殊的設(shè)計(jì)工作條件下，需要和相關(guān)工程建設(shè)單位和設(shè)計(jì)單位之間進(jìn)行有效聯(lián)合與分析，需要對(duì)占用空間的具體大小以及位置等進(jìn)行確定，同時(shí)在整個(gè)通道的位置設(shè)定方面，可以充分考慮到定制開門屏位的方法這種屏位可以通過(guò)靠墻進(jìn)行設(shè)計(jì)，但是在整個(gè)運(yùn)行和檢修工作方面會(huì)存在一定的困難，新增加屏體的顏色盡可能保持相同，因此可以更加容易分辨和劃分。

2.2 屏頂小母線設(shè)計(jì)與“一鍵順控”

“一鍵順控”是指利用變電站順控功能，將變電站的常見操作根據(jù)五防邏輯在變電站的監(jiān)控后臺(tái)上編制成操作模塊按鈕，操作人員根據(jù)操作任務(wù)名稱調(diào)用“一鍵順控”按鈕所對(duì)應(yīng)的操作票進(jìn)行操作即可完成目的操作，而不用再編制繁復(fù)的操作票在新增加的屏頂小母線設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要通過(guò)相鄰屏頂直接進(jìn)行迎接在拆除中間屏過(guò)程中，可以通過(guò)控制電纜直接將相鄰平的屏頂小母線之間直接進(jìn)行連接。通過(guò)這種設(shè)計(jì)工作方法，在具體的設(shè)計(jì)工作中，必須要充分考慮到接線的安全控制措施，防止出現(xiàn)接線安全問(wèn)題。

“一鍵順控”操作標(biāo)儲(chǔ)存在變電站當(dāng)中，用于一鍵順控的操作序列其中主要包含操作對(duì)象、目標(biāo)設(shè)備、工作狀態(tài)、操作對(duì)象名稱、操作項(xiàng)目、操作條件、目標(biāo)設(shè)備工作狀態(tài)等相關(guān)內(nèi)容，可以在一鍵順控功能投運(yùn)工作之前進(jìn)行調(diào)試?！耙绘I順控”組合票主要是通過(guò)多個(gè)一鍵順控操作票，根據(jù)特定的序列組合而成的工作序列，設(shè)備在進(jìn)行遠(yuǎn)方操控過(guò)程中，至少需要具有兩個(gè)非同樣工作原理或者是非同源工作信號(hào)所產(chǎn)生變化，并且所有的指示信號(hào)會(huì)同時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，確認(rèn)設(shè)備已經(jīng)操控到位。

2.3 測(cè)控屏和模擬控制屏

在針對(duì)110kV及以上電壓等級(jí)的斷路器單元設(shè)計(jì)工作中，需要根據(jù)間隔標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行單獨(dú)設(shè)置，有效做好測(cè)控裝置和集中主柜的設(shè)計(jì)工作，每個(gè)面柜當(dāng)中至多能夠組成4套測(cè)控裝置。在110kV及以上電壓等級(jí)的二次設(shè)備設(shè)計(jì)當(dāng)中，針對(duì)主變壓器的各個(gè)測(cè)控裝置需要直接設(shè)置在同一個(gè)面柜當(dāng)中，同時(shí)對(duì)于35kV及以下的電壓等級(jí)與設(shè)備，需要采用保護(hù)測(cè)控裝置和一體化裝置來(lái)進(jìn)行組裝和使用，可以通過(guò)集中主屏的方法實(shí)現(xiàn)就地安裝，直接設(shè)置在高壓開關(guān)室內(nèi)部。在集中組屏過(guò)程中每一個(gè)面柜當(dāng)中只能設(shè)置出最多6套保護(hù)自動(dòng)裝置，在變電站當(dāng)中增加測(cè)控裝置過(guò)程中必須要嚴(yán)格依照電氣二次設(shè)計(jì)工作要點(diǎn)來(lái)進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)定，而對(duì)于220kV測(cè)控裝置而言，作為整層機(jī)箱必須要充分保證柜后端子進(jìn)行準(zhǔn)確排列，沒(méi)有橫端子的狀態(tài)下需要將4套裝置直接組成一個(gè)面柜，這種設(shè)計(jì)方法可能會(huì)受到空間方面因素的影響，整個(gè)操作流程存在一定的困難[2]。在具體的設(shè)計(jì)工作中，可以根據(jù)實(shí)際的設(shè)計(jì)空間狀況，可以將兩套或者三套裝置直接組成一個(gè)面屏結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行35kV的配電裝置戶內(nèi)設(shè)計(jì)工作當(dāng)中，為了有效保證運(yùn)行操作的科學(xué)性和設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)性，在變電站的改擴(kuò)建工程當(dāng)中需要對(duì)35kV的保護(hù)測(cè)控一體化裝置以及變電站電度表的設(shè)置之間保持相同。在常規(guī)的變電站當(dāng)中通過(guò)增加模擬控制器設(shè)備，需要在其中增加相應(yīng)的屏位來(lái)加以保障。在相應(yīng)的控制屏改造工作中需要充分注意可以使用的光字牌，數(shù)量需要盡可能減少與合并電氣二次設(shè)備的整體信號(hào)量，同時(shí)也可以直接觀察原有模擬控制屏的具體情況，適當(dāng)?shù)脑黾由倭康墓庾峙啤?/p>

2.4 變電站公用設(shè)備改擴(kuò)建設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在公共設(shè)備的改擴(kuò)建工作過(guò)程中，所涉及到的內(nèi)容相對(duì)比較復(fù)雜，其中包含了大量的公用設(shè)備以及通用設(shè)備。比如變電站內(nèi)部的公用控制柜以及GPS定位裝置等。在變電站的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)工作過(guò)程中，必須要充分注意到公用設(shè)備的備用接口情況，對(duì)于不滿足變電站工程接口設(shè)計(jì)的問(wèn)題則需要重新進(jìn)行設(shè)定，需要盡可能將其增加在裝置組的原有屏體表面。

2.5 交流直流控制電源設(shè)計(jì)

在變電站內(nèi)部的直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作中，必須要充分的滿足變電站整體的改擴(kuò)建設(shè)計(jì)工作要求和標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)工作規(guī)定和要求，如果被用的直流接口設(shè)置不足，很有可能會(huì)造成直流饋線屏。如果所增加的直流空開數(shù)量不足，同時(shí)平位數(shù)量也不足不需要改造直流系統(tǒng)的條件下，可以在該系統(tǒng)內(nèi)部增加直流分屏的設(shè)計(jì)方式設(shè)置出兩段直流電源，其中電源需要從原有的兩面直流屏到母線上來(lái)進(jìn)行使用，同時(shí)通過(guò)并柜電纜直接進(jìn)行引接。在改建工程當(dāng)中交流負(fù)荷直接接入到交流環(huán)保內(nèi)部，需要根據(jù)擴(kuò)建工程的可視情況，通過(guò)占用電流增加交流電源回路，以此來(lái)保證整個(gè)供電電流的供應(yīng)安全性和穩(wěn)定性[3]。

2.6 電度表和電能表采集裝置

每一塊定度表屏內(nèi)可以直接安裝12塊電度表，因此可以方便這個(gè)表的正常運(yùn)行和工作。柜體散熱器和端子排直接進(jìn)行安放，通常情況下在設(shè)計(jì)工作中充分考慮到9塊表的設(shè)計(jì)位置，并且在設(shè)計(jì)工作中通過(guò)額外增加一塊電度表，可以保證整個(gè)電能量采集工作的整體效率。但是現(xiàn)場(chǎng)電度表平全滿屏蔽無(wú)法繼續(xù)擴(kuò)張的條件下，則需要設(shè)置出相應(yīng)的電度表端子結(jié)構(gòu)，可以在表示墻壁表面特殊位置來(lái)進(jìn)行設(shè)定，有效提高電流表的整體工作效果。電能量采集工作裝置每一個(gè)通信485接口位置需要設(shè)置出一個(gè)通信接口，同時(shí)可串聯(lián)的收集信息，接口不能超過(guò)6塊，要保證電路表的電能數(shù)據(jù)顯示更加精確通常情況下，電能量采集裝置區(qū)要控制在8個(gè)以下通信接口，保證485接口通信設(shè)計(jì)的整體效果。

3、智能電力站的保護(hù)監(jiān)控裝置選型

現(xiàn)階段，我國(guó)在變電站的改擴(kuò)建工作當(dāng)中，正在不斷朝著智能化電站的方向上發(fā)展，在智能變電站的保護(hù)測(cè)控裝置的選型工作方面，直接關(guān)系到整個(gè)變電站的工作質(zhì)量和效率，對(duì)于我國(guó)南方電網(wǎng)智能化變電站，通過(guò)使用常規(guī)的互感器設(shè)備不配置，同時(shí)在保護(hù)測(cè)控等設(shè)備的電流電壓方面，采用的是常規(guī)的變電站工作模式，在整個(gè)電壓的切換方式、電壓并列模式和常規(guī)的變電站保持同步。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸GOOSE報(bào)文，可以充分實(shí)現(xiàn)跳合閘的功能和開關(guān)量信息的快速傳輸工作，需要盡可能選擇與智能化電網(wǎng)運(yùn)行相匹配的二次設(shè)備。為了進(jìn)一步提高二次設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性，有效防止設(shè)備產(chǎn)生故障問(wèn)題，其中針對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全的監(jiān)控工作方面必須要得到充分保障，任何一套裝置不能直接跨接雙重化配置。在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成方面單套配置裝置需要接入第1組過(guò)程控制網(wǎng)，同時(shí)雙重化配置裝置，需要進(jìn)入到第一和第2組控制網(wǎng)，同時(shí)備用裝置通過(guò)采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方法和其他設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)信息的交互處理。

3.1 智能變電站的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選型工作

根據(jù)變電站的中期規(guī)模大小，使用IED等二次設(shè)備及其接口系統(tǒng)進(jìn)行配套設(shè)計(jì)二次設(shè)備的配置數(shù)量需要保證充足，其中重點(diǎn)包含要占控成過(guò)程層保護(hù)層以及錄波等相關(guān)組成部分，光纖插動(dòng)保護(hù)裝置通道光纖接口，使用FC接口模式和其他的設(shè)備，關(guān)口之間采用LC、ST接口模式，為了充分滿足，并且在內(nèi)部各種網(wǎng)絡(luò)控制條件下的GOOSE最大輸出處理工的要求同時(shí)減少交換機(jī)的故障影響范圍，任何兩臺(tái)設(shè)備相互之間的數(shù)據(jù)傳輸，不能超過(guò)4臺(tái)交換機(jī)同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)配置當(dāng)中包含1000m的關(guān)口中心交換機(jī)設(shè)備和其他交換機(jī)之間的連接端，通過(guò)使用1000m的關(guān)口和中心交換機(jī)設(shè)備之間直接進(jìn)行連接，以此來(lái)有效滿足過(guò)程呈數(shù)據(jù)傳輸工作的實(shí)時(shí)性效果。在變電站的安裝網(wǎng)絡(luò)控制單元當(dāng)中，充分實(shí)現(xiàn)對(duì)電力監(jiān)控系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)安全供電態(tài)勢(shì)的感知和預(yù)警，進(jìn)一步提高變電站電力供電監(jiān)控工作的整體控制層次，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全管控工作的整體效果[6]。

3.2 光纜回路和虛端子設(shè)計(jì)

在過(guò)程成網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)工作中，通過(guò)GOOSE報(bào)文，使用發(fā)布和訂閱機(jī)制可以充分實(shí)現(xiàn)各裝置之間的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性較寬，通過(guò)有效導(dǎo)入各種智能裝置ICE文件，根據(jù)工程的實(shí)際設(shè)計(jì)工作要求形成虛端子和光先聯(lián)系在雙重化保護(hù)的跳閘控制回路當(dāng)中，可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)整體工作的穩(wěn)定性。在直流電源的設(shè)計(jì)工作中智能變電站內(nèi)部增加了一套智能終端控制系統(tǒng)過(guò)程，層交換機(jī)以及在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等，需要向設(shè)備廠家收集二次設(shè)備的負(fù)荷計(jì)算滯留參數(shù)，并且重新計(jì)算和選擇充電裝置的額定電流以及蓄電池容量大小。由于二次設(shè)備數(shù)量的進(jìn)一步上漲，直流饋線回路當(dāng)中的數(shù)量也需要進(jìn)行進(jìn)一步提升，并且需要根據(jù)中期考慮工作配置，實(shí)現(xiàn)雙重化的配置保護(hù)工作，充分實(shí)現(xiàn)智能終端電源的璇璣，保證直流母線段的整體工作效果。直流空開的選型及配之間會(huì)形成越級(jí)跳閘現(xiàn)象，因此在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，需要充分核實(shí)各級(jí)電流的空開格定數(shù)值大小，以此來(lái)進(jìn)一步滿足規(guī)程設(shè)計(jì)工作要求當(dāng)中的級(jí)差，配合設(shè)計(jì)工作標(biāo)準(zhǔn)[7]。

結(jié)語(yǔ)：

電氣二次專業(yè)所涉及到的內(nèi)容也更加廣泛，就使用的電氣二次設(shè)計(jì)工作技術(shù)更加復(fù)雜，尤其是引入一些光纜和虛端子設(shè)計(jì)工作方式，在很大程度上加大了工程整體的設(shè)計(jì)工作難度以及設(shè)計(jì)工作量。如果必定在內(nèi)部的電氣二次設(shè)計(jì)工作不滿足要求，會(huì)直接影響到變電站的整體改擴(kuò)建設(shè)計(jì)效果。通過(guò)全面增加新型的技術(shù)和設(shè)備，可以提高電氣二次設(shè)計(jì)工作的整體質(zhì)量，以此來(lái)充分滿足變向改擴(kuò)建工作的根本要求。