吉林創(chuàng)源人力資源有限公司松原分公司 李 菁

松原電力勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司 李興淳

變電站電氣二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

吉林創(chuàng)源人力資源有限公司松原分公司 李 菁

松原電力勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司 李興淳

隨著我國(guó)人民生活質(zhì)量的提高，各項(xiàng)工程的建設(shè)都在不斷的增多，而電作為人們生活中必不可少的一部分，也在國(guó)家的不斷支持下建設(shè)的越來(lái)越好，變電站的數(shù)量逐年增多，變電站的主要功能就是將用戶和發(fā)電廠聯(lián)系在一起，是電流、電壓分配和電流匯集的重要場(chǎng)所。所以說(shuō)，變電站的運(yùn)行穩(wěn)定性決定著我國(guó)的電力系統(tǒng)是否可以正常運(yùn)行。而為了確保變電站的運(yùn)行穩(wěn)定性，就一定要加強(qiáng)對(duì)變電站電氣二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本文主要對(duì)變電站電氣二次系統(tǒng)的概述進(jìn)行分析，指出了變電站電氣二次系統(tǒng)的重要性，闡述了變電站電氣二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)和變電站電氣二次系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，僅供參考。

變電站；電氣二次系統(tǒng)；作用；設(shè)計(jì)

1 引言

隨著人們生活水平的提高，日常生活中應(yīng)用的電器種類在不斷增多，用電量也在直線上漲，促使我國(guó)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)也變得越來(lái)越復(fù)雜。其中，變電站電氣二次系統(tǒng)主要是對(duì)整個(gè)變電站運(yùn)行安全和可靠性提供保障。而隨著科技的不斷發(fā)展，在未來(lái)，普遍應(yīng)用無(wú)人值守變電站也是非常有可能的。

2 變電站電氣二次系統(tǒng)概述

在變電站的設(shè)計(jì)中，電氣二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是其中一項(xiàng)非常重要的環(huán)節(jié)，而且對(duì)變電站的電氣二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，包含的內(nèi)容也非常多，比如說(shuō)電氣控制、電氣調(diào)節(jié)、繼電保護(hù)、安全保護(hù)等等。變電站的電氣二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)涵蓋了變電站的各個(gè)方面，對(duì)電氣二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)、合理、安全和可靠是保證變電站正常運(yùn)行的基本條件，所以說(shuō)，對(duì)變電站電氣二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一定要加強(qiáng)重視，爭(zhēng)取創(chuàng)造更加安全和穩(wěn)定的電力系統(tǒng)。

2.1 繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置

繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置是變電站電氣二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵部分，而繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置可以在變電站運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)發(fā)出警報(bào)，或者是跳閘來(lái)對(duì)變電站的運(yùn)行進(jìn)行保護(hù)。

2.2 控制回路

變電站電氣二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的控制回路主要是對(duì)變電站的設(shè)備進(jìn)行控制，在變電站的運(yùn)行過(guò)程中，控制回路就是說(shuō)在繼電保護(hù)發(fā)出指令之后，控制回路對(duì)此指令進(jìn)行執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站設(shè)備的控制。

2.3 信號(hào)回路

信號(hào)回路的主要功能是在變電站進(jìn)行維護(hù)時(shí)為運(yùn)維人員提供依據(jù)，有效實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站運(yùn)行和維護(hù)的狀態(tài)信息的采集，信號(hào)控制在變電站電氣二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中意義重大，也起著非常關(guān)鍵的作用。

2.4 其他回路

在變電站的電氣二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中除了控制回路、信號(hào)回路和調(diào)節(jié)回路之外還有其他回路，比如說(shuō)：絕緣檢測(cè)回路、系統(tǒng)同期回路、操作電源回路等，這些都是電氣二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的輔助回路，在變電站運(yùn)行的過(guò)程中也起著非常重要的作用，對(duì)變電站運(yùn)行意義重大。

3 變電站電氣二次系統(tǒng)重要作用

在我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展下，我國(guó)的各項(xiàng)設(shè)施都在加速建設(shè)，而電力系統(tǒng)也在不斷的向超高壓、遠(yuǎn)距離和智能化方向發(fā)展，同時(shí)也增大了對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、安全性和可靠性要求。在變電站的建設(shè)中，電氣二次系統(tǒng)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，加強(qiáng)對(duì)電氣二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以有效的提高變電站的運(yùn)行效率和安全穩(wěn)定。變電站的電氣二次系統(tǒng)是電氣二次設(shè)備運(yùn)行的前提，電氣二次系統(tǒng)的良好運(yùn)行也可以適當(dāng)增加電氣二次設(shè)備的使用壽命，減少維修。隨著近些年我國(guó)科技的發(fā)展，很多的變電站都實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守，設(shè)備和操作更加的現(xiàn)代化和便捷，同時(shí)還能夠有效控制電氣設(shè)備的運(yùn)行安全。由于當(dāng)前人們的用電量越來(lái)越多，發(fā)生安全事故的概率也在相應(yīng)上漲，為了確保變電站設(shè)備的良好運(yùn)行，對(duì)電氣二次系統(tǒng)加強(qiáng)設(shè)計(jì)也是有效控制設(shè)備安全的方式之一，所以說(shuō)，提高變電站電氣二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)提高變電站的運(yùn)行和維護(hù)都有良好的作用，也在一定程度上保障了電力系統(tǒng)的運(yùn)行。

4 變電站電氣二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

4.1 變電站主接線的相關(guān)設(shè)計(jì)

在變電站的建設(shè)過(guò)程中，電氣設(shè)備的數(shù)量是非常龐大的，而主接線在這些電氣設(shè)備起到了關(guān)鍵的作用，同時(shí)，主接線設(shè)計(jì)也是變電站電氣二次設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)部分。主接線主要是將變電站的一次設(shè)備和二次設(shè)備連接起來(lái)，主要的作用是匯集、分配和傳輸電流。在變電站電氣二次系統(tǒng)中主接線也可以叫做主電路，主電路的接線形式會(huì)對(duì)變電站電氣設(shè)備的運(yùn)行起到直接的影響，甚至對(duì)電氣設(shè)備的繼電保護(hù)和控制模式都有一定的影響。因此，選擇科學(xué)合理的變電站主接線方法可以有效提高變電站電氣二次系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和安全性。除此之外，在對(duì)變電站電氣設(shè)備進(jìn)行主接線設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)不同的設(shè)計(jì)方式選擇主接線的型號(hào)，通過(guò)計(jì)算確保主接線的準(zhǔn)確性。

4.2 監(jiān)控系統(tǒng)、應(yīng)急系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

變電站電氣二次系統(tǒng)中的監(jiān)控系統(tǒng)主要是對(duì)電氣設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)督，監(jiān)控設(shè)備是根據(jù)需要監(jiān)控的設(shè)備的功能不同而設(shè)置不同分布結(jié)構(gòu)的監(jiān)控設(shè)備，一般情況下，監(jiān)控設(shè)備采用的是雙擊配置，能夠有效對(duì)電氣設(shè)備中的開(kāi)關(guān)等進(jìn)行控制，在變電站設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)事故，監(jiān)控系統(tǒng)也會(huì)技術(shù)的將情況進(jìn)行反應(yīng)和傳輸?shù)街骺厥覂?nèi)，確保電氣設(shè)備的有效運(yùn)行。變電站的應(yīng)急系統(tǒng)主要是對(duì)變電站運(yùn)行中發(fā)生的緊急情況進(jìn)行控制，比如說(shuō)：火災(zāi)、自然災(zāi)害等，如果發(fā)生緊急情況，應(yīng)急系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)，并且針對(duì)不同的情況對(duì)變電站電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，對(duì)突發(fā)事件進(jìn)行防范，提高變電站運(yùn)行維護(hù)的可靠性。智能控制系統(tǒng)是變電站實(shí)習(xí)自動(dòng)化控制和高效運(yùn)行的基本保障系統(tǒng)，通過(guò)變電站電氣二次系統(tǒng)的智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站內(nèi)緊急情況的發(fā)生進(jìn)行智能分析，根據(jù)不同的情況作出最科學(xué)合理的判斷和措施，減少事故出現(xiàn)的時(shí)間，縮小維護(hù)成本，目前更加智能的神經(jīng)智能系統(tǒng)和專家系統(tǒng)正在進(jìn)行研發(fā)階段，能夠更快速和更科學(xué)的對(duì)變電站電氣二次設(shè)備進(jìn)行智能控制，為電力系統(tǒng)發(fā)展創(chuàng)造更大的價(jià)值。

4.3 直流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

直流系統(tǒng)在變電站的電氣自動(dòng)化控制中起到了能源的作用，直流系統(tǒng)可以對(duì)變電站中的電氣系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)等進(jìn)行相應(yīng)采集和傳輸控制等，在我國(guó)目前的變電站電氣二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，直流系統(tǒng)可以幫助電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電路、照明以及通信的信號(hào)接收和控制，從而實(shí)現(xiàn)變電站電氣二次設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。在變電站運(yùn)中，還要進(jìn)行用電的余量?jī)?chǔ)存，一旦在變電站運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)運(yùn)行中斷的情況，儲(chǔ)存的余量就可以發(fā)揮作用，確保變電站仍有兩個(gè)小時(shí)的安全運(yùn)行時(shí)間，為維修和設(shè)備保護(hù)提供時(shí)間。一般情況下，對(duì)直流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還可以實(shí)現(xiàn)智能控制的方式，通過(guò)微機(jī)來(lái)對(duì)電氣設(shè)備的開(kāi)關(guān)和閉合進(jìn)行控制，直流電源大多采用的是雙足蓄電池。

4.4 繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)

變電站電氣二次系統(tǒng)的繼電保護(hù)主要是形成對(duì)變電站線路和變壓器的保護(hù)，在進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)線路和變壓器的型號(hào)不同選擇不同的繼電保護(hù)方式。比如說(shuō)，如果變電站采用的是220kv的線路，可以選擇全線速動(dòng)保護(hù)的方式，同時(shí)，確保每一套保護(hù)系統(tǒng)都具備完善的后備保護(hù)系統(tǒng)，提升運(yùn)行可靠性；而如果變電站采用的是110kv的線路，就可以采用光纖差動(dòng)保護(hù)；對(duì)于35kV和10kV線路的繼電保護(hù)過(guò)程中，一定要設(shè)置過(guò)流保護(hù)和失壓保護(hù)，確保變電站運(yùn)行的安全。另外，不同的變壓器繼電保護(hù)的方式也要適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行調(diào)整，充分實(shí)現(xiàn)變電站可靠運(yùn)行。

5 變電站電氣二次系統(tǒng)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)

5.1 電氣信息采集

一般情況下，變電站的電氣二次系統(tǒng)都要有一套電氣信息采集裝置，通過(guò)與監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站內(nèi)部電氣設(shè)備的監(jiān)控，從而達(dá)到對(duì)電氣信息的采集，并且對(duì)變電站內(nèi)的電氣信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，同時(shí)根據(jù)規(guī)定的密度對(duì)電氣數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存，最后實(shí)現(xiàn)對(duì)主站的信息傳遞。

5.2 自備投系統(tǒng)

變電站電氣二次系統(tǒng)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)中的自備投系統(tǒng)可以分為兩種形式：第一是雙進(jìn)線單母線方式，這種供電方式是采用其中一條母線作為正常工作的線路，而另外一條則作為備用，在正常的線路出現(xiàn)問(wèn)題之后采用備用線，通常可以稱之為明備用線方式。第二種是母聯(lián)分段的方式，采用這種方式主要是在分段開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，利用工作電源進(jìn)行供電，如果在運(yùn)行過(guò)程中，其中的一個(gè)供電電源發(fā)生了損壞，需要維修時(shí)，另一個(gè)供電電源則會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟，繼續(xù)為電氣二次系統(tǒng)供電，這種方式往往被稱為暗備用方式。在變電站電氣二次系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行中，不同的自備投系統(tǒng)對(duì)變電站的控制方式也是不同的，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，也要考慮變電站自身的情況，選擇合適的方式，確保變電站的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

5.3 消防應(yīng)急系統(tǒng)

變電器電氣二次系統(tǒng)的情況比較特殊，易受到外界因素的干擾，所以在變電站內(nèi)部設(shè)置消防系統(tǒng)是非常必要的。因此，在對(duì)變電站進(jìn)行建設(shè)時(shí)，一定要嚴(yán)格的參照電氣二次系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)的要求和相關(guān)規(guī)范進(jìn)行變電站內(nèi)的消防應(yīng)急系統(tǒng)設(shè)置，同時(shí)要確保消防應(yīng)急系統(tǒng)的實(shí)用性，并且保持消防應(yīng)急系統(tǒng)的完整性。如果變電站內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，變電站內(nèi)部的監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)將火災(zāi)情況發(fā)送到控制室內(nèi)，并且發(fā)出警報(bào)，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站內(nèi)部電氣設(shè)備的自動(dòng)保護(hù)，減少不必要的損失，同時(shí)增強(qiáng)變電站的自動(dòng)化運(yùn)行。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，變電站電氣二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)于變電站而言起著非常重要的作用，因此，在對(duì)變電站電氣二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，一定要采取科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方式，而且設(shè)計(jì)人員要具備較強(qiáng)的綜合素質(zhì)和高超的設(shè)計(jì)能力，同時(shí)在設(shè)計(jì)時(shí)也要將對(duì)變電站電氣二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響的因素考慮周全，提高變電站運(yùn)行的安全和可靠性，為我國(guó)的電力發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[1]徐進(jìn)杰．廣州110kV尖峰數(shù)字化變電站關(guān)鍵技術(shù)及二次系統(tǒng)應(yīng)用研究[D]．華南理工大學(xué),2014．

[2]何金良,康鵬,曾嶸,張波,華普校．青藏鐵路110kV輸變電工程五道梁和沱沱河變電站的接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]．電網(wǎng)技術(shù),2006,04：60-64．

[3]孔祥雯．500kV無(wú)人值守新一代智能變電站輔助控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[D]．鄭州大學(xué),2014．

[4]易亞文,劉洪,肖勇．向家壩電廠繼電保護(hù)及故障信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]．水電站機(jī)電技術(shù),2012,3505：92-94+116．

[5]韋士明．變電站電氣二次線計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)軟件包的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用[J]．江蘇電機(jī)工程,1993,03：52-55．

[6]王江萍,孫海峰,王蘊(yùn)敏,焦曉燕．基于RTDS的智能變電站故障排查試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)[J]．內(nèi)蒙古電力技術(shù),2014,3206：11-15．