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淺談變電站電氣二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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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.- 12015年監(jiān)理工程師考試《投資控制》考前輔導(dǎo)(10)
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