李仕章

（深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引言

變電站必須具備安全可靠的工作電源，站用交流電源是整個(gè)變電站直流電源、逆變電源、通信電源的源頭，同時(shí)擔(dān)負(fù)著主變冷卻、消防水泵、故障錄波器等重要站內(nèi)負(fù)荷的供電，其可靠性對(duì)于整個(gè)變電站的安全運(yùn)行十分重要。因此需要配置安全、可靠的交流電源，保證站內(nèi)用電負(fù)荷的穩(wěn)定運(yùn)行。筆者認(rèn)為，目前變電站的交流系統(tǒng)保護(hù)配置功能和系統(tǒng)接線較為簡(jiǎn)單，供電可靠性較差，難以滿足設(shè)備運(yùn)行的要求，因此需要分析研究一種新的交流系統(tǒng)，從而解決目前存在的問(wèn)題，提高變電站交流系統(tǒng)的可靠性。

1 目前變電站交流系統(tǒng)運(yùn)行方式

圖1 交流系統(tǒng)主接線圖

目前變電站380V 站用交流電源系統(tǒng)普遍采用ATS 自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)的供電模式，每一個(gè)ATS 均從兩臺(tái)獨(dú)立的變壓器低壓側(cè)引入兩路電源，其中一路作為主供電電源，另一路作為備用電源，兩路電源通過(guò)ATS 選擇后輸出一路供電，利用控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換和控制模式的轉(zhuǎn)變。四個(gè)進(jìn)線開(kāi)關(guān)11QF，12QF，21QF，22QF 一般為四段式保護(hù)斷路器，該斷路器一般具有過(guò)載、短路短延時(shí)、速動(dòng)保護(hù)和接地保護(hù)四種功能，但定值不可連續(xù)調(diào)節(jié)。母線上的所有支路開(kāi)關(guān)均為塑殼斷路器或微斷空開(kāi)，此種類(lèi)型開(kāi)關(guān)一般為熱磁式電子脫扣開(kāi)關(guān)，動(dòng)作值離散性較大，且不具備接地保護(hù)功能。

2 交流系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題

低壓交流電源無(wú)法和高壓設(shè)備一樣每條支路都配置專門(mén)的保護(hù)設(shè)備，故障的隔離主要是依靠開(kāi)關(guān)的級(jí)差配合及本體的保護(hù)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而變電站380V 交流系統(tǒng)是一個(gè)多分支、多層級(jí)的龐大系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，負(fù)荷種類(lèi)較多，在實(shí)際運(yùn)行中常出現(xiàn)以下問(wèn)題：

（1）交流饋線支路某個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生接地故障時(shí)，由于支路開(kāi)關(guān)均不具備接地保護(hù)功能，此時(shí)需由進(jìn)線總開(kāi)關(guān)的接地保功能護(hù)或站用變零序保護(hù)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)故障的隔離，導(dǎo)致了故障范圍的擴(kuò)大，即某條支路的故障必須通過(guò)整段母線的停電來(lái)實(shí)現(xiàn)故障的隔離；

（2）交流支路發(fā)生過(guò)流保護(hù)時(shí)，由于上下級(jí)開(kāi)關(guān)動(dòng)作曲線不配合導(dǎo)致開(kāi)關(guān)越級(jí)跳閘，無(wú)法及時(shí)隔離故障，從而出現(xiàn)了支路故障時(shí)導(dǎo)致整段母線失壓的情況；

（3）站內(nèi)檢修和生活用電等線路故障多發(fā)點(diǎn)往往造成其他負(fù)荷失壓，無(wú)法將故障局限在同一類(lèi)負(fù)荷中；

（4）站用變保護(hù)一般為微機(jī)型保護(hù)，電流和時(shí)間動(dòng)作定值可以連續(xù)調(diào)整，動(dòng)作靈敏度較高，而交流系統(tǒng)進(jìn)線總開(kāi)關(guān)定值只能在幾個(gè)數(shù)值中進(jìn)行選擇，難以和站用變實(shí)現(xiàn)上下級(jí)的正確配合；同時(shí)消防水泵等電機(jī)類(lèi)負(fù)荷的啟動(dòng)電流較大，啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，容易引起總開(kāi)關(guān)的跳閘。

通過(guò)以上分析可以看出，目前變電站交流系統(tǒng)母線失壓的頻率較高，任何一條線路的故障都可能導(dǎo)致整段母線失壓，供電可靠性較差，無(wú)法為變電站提供穩(wěn)定可靠的工作電源。

3 基于智能式斷路器新型交流電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本方案提出一種新型的可靠交流電源系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)智能式微機(jī)電子脫扣開(kāi)關(guān)和普通開(kāi)關(guān)的配合使用，結(jié)合負(fù)荷分段的原則來(lái)消除系統(tǒng)目前所存在的問(wèn)題，與現(xiàn)行的方案相比，新的方案在滿足基本功能的基礎(chǔ)上主要有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

3.1 消除普通電子開(kāi)關(guān)定值設(shè)置局限性

該系統(tǒng)進(jìn)線總開(kāi)關(guān)采用智能四段式斷路器，此種開(kāi)關(guān)配置了微機(jī)保護(hù)監(jiān)控單元，過(guò)載、短路短延時(shí)、瞬動(dòng)、接地故障定值均可以在監(jiān)控單元中以符合規(guī)定范圍內(nèi)的連續(xù)數(shù)值的方式來(lái)進(jìn)行整定。目前普通電子脫扣器定值整定由于靠撥碼形式來(lái)完成的，定值離散性太大，只有3-5 個(gè)檔位，無(wú)法和上級(jí)站用變保護(hù)的定值配合，智能式四段式斷路器的先進(jìn)功能可以消除普通電子開(kāi)關(guān)的這些局限性，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)保護(hù)和站用變保護(hù)的配合。

3.2 簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使其簡(jiǎn)單可靠

該方案中無(wú)需配置獨(dú)立的站用電保護(hù)裝置，所有的保護(hù)功能均在智能四段式斷路器中實(shí)現(xiàn)，一方面可以充分利用開(kāi)關(guān)的功能實(shí)現(xiàn)保護(hù)的選擇性，另一方面也可以消除保護(hù)配置重疊的現(xiàn)象，簡(jiǎn)化系統(tǒng)。

3.3 采用分類(lèi)小母線可以縮小故障范圍，提高系統(tǒng)可靠性

站內(nèi)空調(diào)電源和照明電源及生活用電是故障多發(fā)的節(jié)點(diǎn)，采用分類(lèi)小母線，將同一類(lèi)型負(fù)荷的空開(kāi)都接在了一段小母線上，其上級(jí)配置4 段式普通電子開(kāi)關(guān)，在終端負(fù)荷發(fā)生接地故障時(shí)可以將故障限制在該段小母線上，當(dāng)某一段小母線下端故障時(shí)只隔離該段小母線，防止故障進(jìn)一步擴(kuò)大。

圖2 一種新型的站用交流電源系統(tǒng)

4 總結(jié)

380V 站用交流電源的供電穩(wěn)定可靠是變電站安全運(yùn)行的重要保證，由于缺少獨(dú)立的保護(hù)裝置和開(kāi)關(guān)本體保護(hù)功能的局限性，往往造成上下級(jí)開(kāi)關(guān)級(jí)差和保護(hù)配合不到位，故障擴(kuò)大的情況時(shí)有發(fā)生，大大降低了供電的可靠性，嚴(yán)重影響了變電站的安全運(yùn)行。本文針對(duì)目前變電站交流系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，結(jié)合智能式斷路器工作特點(diǎn)和負(fù)荷分類(lèi)原則的特點(diǎn)，提出一種新的交流系統(tǒng)，解決目前系統(tǒng)存在的不足，從而提高站用電源供電的可靠性。

［1］DL/T 5155-2002 220kV～500kV 變電所所用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程[S].

［2］IEC 60947-2:2009 低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備[S].

［3］IEC/TR 61912-1 低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備-過(guò)電流保護(hù)電器[S].