淺談變電站電氣二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)

申請(qǐng)免費(fèi)試用、咨詢電話：400-8352-114

摘要：近幾年來(lái)由于繼電保護(hù)和直流系統(tǒng)二次設(shè)計(jì)的不精細(xì)、不完善且安裝調(diào)試階段未被發(fā)現(xiàn)的隱患造成的電力系統(tǒng)穩(wěn)定破壞和重要設(shè)備損壞事故時(shí)有發(fā)生。本文主要分析電氣主結(jié)線的可靠性定量指標(biāo)，完成電氣結(jié)線的選型工作，進(jìn)而為變電站電氣系統(tǒng)的二次設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：變電站；二次系統(tǒng)；電氣主結(jié)線；計(jì)算 前言 變電站二次系統(tǒng)是整個(gè)變電站控制和監(jiān)視的神經(jīng)系統(tǒng)，二次回路是否合理可靠，直接關(guān)系到整個(gè)變電站乃至系統(tǒng)能否安全可靠運(yùn)行。從國(guó)內(nèi)外的事故經(jīng)驗(yàn)分析來(lái)看，釀成系統(tǒng)事故的根本原因往往在回路上，有的是由回路本身有缺陷造成；有的是因?yàn)橄到y(tǒng)故障時(shí)，因回路原因不能及時(shí)切除故障造成。因此，變電站二次和保護(hù)回路的合理性和正確性有著至關(guān)重要的作用。 1變電站主結(jié)線電氣計(jì)算設(shè)計(jì) 1.1可靠性定量指標(biāo)計(jì)算式電氣主結(jié)線可視為由可修復(fù)元件組成的系統(tǒng)，有2個(gè)工作狀態(tài)：正常與故障，按兩態(tài)馬爾柯夫過(guò)程，可得出以下近似算式：fc=Σλji（1）式中：fc———主結(jié)線系統(tǒng)事故導(dǎo)致主變壓器停運(yùn)事件發(fā)生的頻次，次/a；λji———相關(guān)結(jié)線元件故障率（i=1，2，……n）。1.2其他相關(guān)計(jì)算式主結(jié)線故障元件強(qiáng)迫停運(yùn)時(shí)間Tjgi：Tjgi=fcTcg（2）無(wú)備用電源自動(dòng)投入裝置的事故限電量△Akqi：△Akqi=Sqin1Tkqi（3）有備用電源自動(dòng)投入裝置的事故限電量△Akqi：△Akqi=（Sqizn1-Syn2）（4）Tkqi限電經(jīng)濟(jì)損失△U：△U=△AkqiK（5）式中：Tcg———故障元件的修復(fù)時(shí)間，h/次；Sqi———事故停運(yùn)主變的容量，萬(wàn)kVA；z———主變負(fù)載率，%；n1———同時(shí)事故停運(yùn)的主變臺(tái)數(shù)；Sy，n2———分別為仍在運(yùn)行的主變熱備容量及臺(tái)數(shù)，萬(wàn)kVA；Tkqi———主變事故強(qiáng)迫停運(yùn)的時(shí)間，h，若經(jīng)切換操作可恢復(fù)供電時(shí)，它等于判明事故及處理事故的時(shí)間，取1h；若需等待故障元件修復(fù)，才恢復(fù)供電，則Tkqi=Tjqi；K———單位電度損失計(jì)算系數(shù)，若按限電減少的國(guó)民純收入計(jì)，根據(jù)研究資料取1.5元/kWh，若按停電綜合損失計(jì)，參考國(guó)外資料取10～30倍電價(jià)。因此,在選擇主結(jié)線時(shí)，一定要根據(jù)上面的可靠性定量指標(biāo)，經(jīng)過(guò)計(jì)算之后，才可以確定主結(jié)線。 2結(jié)線方案的比較 上文已經(jīng)確定了重點(diǎn)研究的兩種結(jié)線方案，并且已經(jīng)給出了選擇結(jié)線的可靠性定量指標(biāo)的計(jì)算方法，下面，重點(diǎn)從經(jīng)濟(jì)性的角度對(duì)兩種結(jié)線方案進(jìn)行比較，以完成結(jié)線的選型工作。忽略時(shí)間的影響因素，經(jīng)濟(jì)性的計(jì)算式為：Z=（CΣ+△UΣ）+XtTz（6）式中：Z———年計(jì)算費(fèi)用，萬(wàn)元；CΣ———年生產(chǎn)費(fèi)用，萬(wàn)元，取投資的5%；△UΣ———年平均停電事故損失，萬(wàn)元，它等于平均年事故限電量乘單位電度損失計(jì)算系數(shù)K；Xt———年投資積壓損失系數(shù)，取10%；Tz———總投資，萬(wàn)元，包括設(shè)備、建安工程、占地補(bǔ)償費(fèi)。經(jīng)上述計(jì)算式分析可以發(fā)現(xiàn)，Ⅰ型方案在設(shè)備安裝費(fèi)、工程占地費(fèi)等方面較少，因而經(jīng)濟(jì)性較高，相對(duì)于Ⅱ型，Ⅰ型方案更適合于一般的小型水電站的開關(guān)站的設(shè)計(jì)選擇。從經(jīng)濟(jì)性的角度出發(fā)，對(duì)上文的兩種結(jié)線方案進(jìn)行了比較，一般而言，可以選擇Ⅰ型方案，布置方案投資最省，在按國(guó)民純收入減少或10倍電價(jià)計(jì)算停電損失時(shí)，年計(jì)算費(fèi)用不高，是一種值得提倡的布置類型。當(dāng)然，也要因地制宜，根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，結(jié)合經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)性綜合考慮，合理的選擇主結(jié)線方案。如圖所示，電氣主結(jié)線為：1、2號(hào)和3、4號(hào)機(jī)組分別經(jīng)發(fā)電機(jī)斷路器和單相變壓器（規(guī)格視具體應(yīng)用而定），再經(jīng)500kVSF6管道母線連接成2個(gè)聯(lián)合單元后，各經(jīng)1回500kV電纜接入SF6全封閉組合電器（GIS），從而形成不同規(guī)格的電氣應(yīng)用單元，具體規(guī)格需要視具體應(yīng)用而定；5、6號(hào)機(jī)組分別與1臺(tái)特殊三相變壓器（規(guī)格視具體應(yīng)用而定）各接成1組發(fā)-變組單元，再經(jīng)110kVSF6管道母線、110kV電纜接入SF6全封閉組合電器（GIS）。在110kVGIS和500kVGIS間設(shè)1組聯(lián)絡(luò)變壓器（規(guī)格視具體應(yīng)用而定）。500kV側(cè)采用1倍半結(jié)線，110kV側(cè)采用雙母線結(jié)線。3控制方式傳統(tǒng)大中型變電站采用強(qiáng)電一對(duì)一控制方式，這種控制方式得到了廣泛的應(yīng)用。90年代中期，在傳統(tǒng)變電站控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行有益的改進(jìn)，如選用碼賽克控制屏，裝設(shè)微機(jī)型閃光報(bào)警器，選用進(jìn)口或合資廠強(qiáng)電小開關(guān)等，改進(jìn)后的控制系統(tǒng)雖然在性能上優(yōu)于老式系統(tǒng)，但從根本上沒有大的改進(jìn)。隨計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展，微機(jī)監(jiān)控方式在大中型變電站中開始應(yīng)用。初期的應(yīng)用，由于計(jì)算機(jī)監(jiān)控尚處于試驗(yàn)探索階段，設(shè)計(jì)、運(yùn)行單位對(duì)其不大放心，往往是常規(guī)控制和計(jì)算機(jī)監(jiān)控2種方式并存，這樣做的結(jié)果是，由于保留了常規(guī)控制設(shè)備，運(yùn)行人員不去鉆研新設(shè)備，仍使用較熟悉的常規(guī)控制方式，使計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)變成了變電站中的擺設(shè)。隨著計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)飛速發(fā)展，伴隨設(shè)計(jì)制造、運(yùn)行部門認(rèn)識(shí)提高和經(jīng)驗(yàn)積累，對(duì)于變電站，尤其是大型變電站，應(yīng)當(dāng)廣泛采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控方式。通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對(duì)電氣二次系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備的工況進(jìn)行監(jiān)控，建立遠(yuǎn)程報(bào)警和干預(yù)機(jī)制，能夠?qū)τ诟鞣N突發(fā)事故進(jìn)行有效的干預(yù)和報(bào)警，真正的實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化管理監(jiān)控的優(yōu)勢(shì)。 4與一次設(shè)備的連接問題 電氣二次系統(tǒng)的設(shè)備與一次設(shè)備之間的連接問題，也是值得電氣工程人員充分重視的問題，常常有因?yàn)檫B接不當(dāng)或是連接錯(cuò)誤而導(dǎo)致一些重大事故的發(fā)生。在一些高壓斷路器的機(jī)構(gòu)內(nèi)，常常帶有電氣防跳回路，而這個(gè)并聯(lián)防跳回路與微機(jī)保護(hù)回路是相沖突的。接上后，會(huì)出現(xiàn)微機(jī)保護(hù)的跳位、合閘監(jiān)視燈同時(shí)亮的情況，因此，必須將機(jī)構(gòu)防跳回路斷開，防跳功能由微機(jī)保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)。綜合自動(dòng)化變電站中的電氣主設(shè)備往往也是高檔次的，GIS設(shè)備經(jīng)常被采用，GIS主結(jié)線設(shè)計(jì)的原則是簡(jiǎn)化結(jié)線，利用可靠性，取消可以節(jié)省的元件，以降低成本。電壓互感器的隔離開關(guān)在運(yùn)行中不起任何作用，在檢修電壓互感器TV或現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)時(shí)，用它來(lái)將電壓互感器TV與主回路分開，對(duì)GIS來(lái)講，沒有必要將電壓互感器TV與GIS分離檢修與測(cè)量。 5結(jié)束語(yǔ) 綜上所述，對(duì)于變電站的電氣二次系統(tǒng)回路的優(yōu)化改造設(shè)計(jì)，絕不僅僅限于以上分析的三個(gè)方面，其他需要考慮的細(xì)節(jié)還有很多，諸如繼電器的布置、電纜的走線、測(cè)量?jī)x表的安裝等等。對(duì)變電站的電氣二次系統(tǒng)的改造、優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)其監(jiān)控、測(cè)量和保護(hù)采用綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，具有完善的功能，滿足了電氣設(shè)備的投運(yùn)工況、運(yùn)行管理、二次保護(hù)、通信調(diào)度等各種要求，同時(shí)也減少了安裝的工作量，減少了屏位、電纜及工程初期投資，而且提高了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性，更便于維護(hù)，實(shí)現(xiàn)減人增效,對(duì)于提高變電站電氣系統(tǒng)的安全性及自動(dòng)化水平有一定借鑒意義。 參考文獻(xiàn)： [1]竇旭東.變電站自動(dòng)化改造的若干問題[J].河北電力技術(shù).2004（.2）：16~18. [2]李武周,申波,張少華.吐哈油田開關(guān)站優(yōu)化設(shè)計(jì)方案[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2004（,17）：32~35.