110kV变电站设备的改造及维护

黎庆祥

摘要：目前我国变电站设备老化，绝缘性低，在运行中存在各种隐患，急需进行改造。文章探讨了变电站一次、二次设备的改造和维护，分析了潘家口110kV变电站的改造效果。结果表明，变电站的改造能够获得社会效益和经济效益。

关键词：110kV变电站；一次设备；二次设备；断路器；过电压保护设备

中图分类号：TM862 文献标识码：A文章编号：1009-2374（2012）06-0135-03

110kV电网为高压配电网络，作为配电网络与用户连接的枢纽，是用户的主要电源接入点和当今城市中主要变电节点，其可靠性直接关系到电网运行的稳定性。目前，我国大多数变电站的变电设备严重老化和损坏，直接威胁到了变电站的稳定性，影响到电网系统的安全运行。电力系统中变电站的主要工作之一便是电力系统设备的改造和维护。本文主要从变电站一次、二次设备的改造和维护进行探讨，然后通过工程实例对改造效果进行分析，为今后变电站的改造和维护提供借鉴。

一、110kV变电站设备的现状

电磁式继电器是20世纪90年代以前常规变电站采用的变电设备，它普遍应用在我国小型化的变电站中。经过长时间的应用，人们逐渐加深了对电磁式继电器元器件的了解，并且已熟练地掌握其工作的过程和性能。在电磁式继电器应用过程中，人们发现它的维护耗费很多的人力和物力。电磁式继电器的灵敏度低，功耗大，在大功耗长时间运行中容易出现接点，易磨损带有机械的可动部分，并且在震动的情况下往往会出现异常。电磁式继电器的这些技术上的缺陷导致110kV变电站的运行缺乏可靠性。特别是在许多环境恶劣地区的变电站，经常出现问题，导致频繁断电，严重影响到了供电区工业及用户的正常生产生活。

在科技发展的今天，电力系统专家在计算机技术和机电一体化技术方面取得的成果给变电站的改造带来了可观的前景。我国变电站二次设备中融合了越来越多的高新技术，使得人们有了更好的选择，人们在应用变电设备时常采用自动化和小型化的二次变电设备。二次变电设备与一次设备中电磁式继电器相比具有无可比拟的优势：变电站操作更加方便，变电站具有高灵敏度、高继电性能和高速度，具有齐全的功能和良好的抗干扰措施，能够持续稳定的运行，安全性高。目前，我国小型变电站大多数都开始应用这种变电设备，它给许多天气条件恶劣地区变电站安全可靠的工作提供了保障。

二、变电站设备的改造

目前，对我国110kV常规变电站的改造一般都是进行自动化的改造。进行改造时，主要是对电力系统中的一次、二次设备进行升级改造，使其达到无人值班运行对设备的可靠性要求。

（一）一次设备的改造

一次设备的改造主要包括过电压保护设备、主变压器有关辅助元件备、高压柜开关和断路器的改造。

1．过电压保护设备的改造。变电站10kV中性点接地方式改为加装自动调谐的消弧线圈，或者经小电阻接地方式。利用无间隙金属氧化物避雷器替换变电站10KV避雷器，更换后能够降低残压，防止避雷器因残压过大而被击穿，大量的减少了变电站的日常维护工作量，保证了工作人员的安全。

2．主变压器有关辅助元件备的改造。对中性点的隔离开关和操作机构进行改造，使中性点隔离开关和有载调压分接开关实现遥控操作，实现远方测量主变温度，并及时上传功能。

3．高压柜开关的改造。合理设置高压开关柜之间的距离，完善机械操作措施，防止误操作；采用具有良好阻燃性能的隔离物来实现绝缘支撑作用；利用绝缘护套来提升母线导体间、相对地间的绝缘性；为了使高压开关柜使用时绝缘水平达到要求，采用额定电压为12kV，最高工作电压为75kV的电流互感器。

4．断路器的改造。断路器改造的目的是提供可靠的断路器位置，实现无油化及遥控操作功能；为了防止信号误发，断路器辅助触点采用双辅助触

点接线。

（二）二次设备的改造

二次设备的改造主要包括断路器的回路、重合闸装置、中央信号装置有关回路等的改造。

1．断路器的回路改造。断路器的回路改造目标是无迂回接线，且简洁可靠，控制保护信号与测控单元电源分离；回路路线由断路器控制，在失去信号等突发情况时实现远方报警，并保留控制回路故障信号；变电站设有熔断器的保护回路在直流消失后能够远方报警。

2．重合闸装置的改造。重合闸装置在改造后实现自动投退，当遥控合闸后，重合闸电源立刻自动投入，重合闸放电回路实现自动断开；在当地操作跳闸后，重合闸电源立刻自动退出，装置自动放电；当低频减负荷装置或其他系统稳定措施装置动作导致跳闸时，重合闸装置自动闭锁；取消断路器信号灯的不对应闪光功能，信号灯改造为发光二极管以提高其运行使用寿命；加装就地跳、合闸闭锁回路，提高其

可靠性。

（三）变电站设备的维护

我国经济发展快速，对电力供应质量的要求越来越高。努力实现变电站安全可靠的运行，尽量减少停电故障，保证供电的稳定性，是电力系统运营管理部门的头等大事之一，所以必须加强对变电站设备

的维护。

1．加强工作人员的安全意识和维护意识。变电站对于电力系统来说是十分重要的，工作人员对改造后的新设备的熟悉程度直接关系到维护质量。为了实现变电站的安全可靠的运行，工作人员应在设备投入使用前熟悉设备运行方式和主接线情况，学习操作微机装置，通过考核后方可担任变电站的维护工作。

2．定期对改造后的一次和二次设备进行检查。变电站一次设备和二次设备改造后的一段时间还是能够在比较好的状态下运行，但是长时间的运行后，对老化、又破损的线路要及时更换，对长时间使用的避雷针要经常检查，断路器、变压器、母线、隔离开关等要进行例行检查，并记录备案，对继电器、控制仪、计算机、测量仪、信号设备等供电装置做防水、防潮和除尘保护。变电站无人值守前要检查所有开关和电闸，要经常进行清洁工作，保持设备的整洁性。

3．完善后方遥控监测功能。完善远方后台装置的遥控、遥测、遥传等功能，采取全天候检测设备运行状态，正确分析后台传来的信号，判断故障情况，并通过遥控进行调整。

4．加强故障记录工作。为了确保电力系统故障情况及时记录，便于数据分析处理，将GPS卫星故障录波装置列入日常巡视的重点项目。

三、工程实例

（一）工程概况

潘家口110kV变电站建于1974年，经过20年的发展，目前该站共有8条10kV线路，总长超过100km，供电区域覆盖附近6个乡镇。由于该站兴建已久，很多设备由于年久失修，绝缘老化严重，因此需从技术和设备上进行彻底的改造。从原设备接线图（图1）中可以看出：110kV侧无断路器、无电压互感器；无独立的直流电源；无载波通讯；接地网接地电阻值较大，不合格；避雷针高度不够，水泥杆避雷针有裂纹；10kV出线混乱，35kV设备闲置未用，年久失修，绝缘老化。

图1原设备接线图

（二）改造方案

根据原变电站的设备缺陷以及并网的需要，在满足基本要求的前提下，本着节约投资成本的原则，确定了改造方案，改造后的设备接线方式见图2：

图2改造后的设备接线图

1．变电站的地址不变，建筑面积不需增加，只进行房屋装修；

2．现有1台主变压器，远期2台，预留位置；

3．拆除原架构，重新布置110kV侧增加设备，进行35kV设备换新；

4．10kV侧开关柜选用ZN28-10真空开关，采用电缆出线替换原架空出线；为了便于维修，选用SW2 -110I型作为110kV侧开关；

5．110kV、35kV侧母线只设变压器开关，不设线路开关；

6．安装独立的镉镍电池直流电源，并完善主变压器和线路保护，安装载波通讯；

7．在8条10kV出线上安装设自动选检接地装置，改造接地网，更换避雷针。

（三）改造效果分析

变电站经改造后系统性能稳定，运行安全，提高了变电站的供电可靠性，进一步保证了用户的正常生产生活。

1．由于一次设备没有丢弃，得到了充分的利用，从而节省了投资，经济效益显著。

2．变电站经改造后大大减少了变电站的检修停电时间，赢得了社会效益，还节省了检修费用和因为停电造成的经济损失。

3．由于采用了先进的元器件，设备的损坏几率大大降低，从而节约了运行维护成本和维修费用。

4．在节能方面，因为采用的是电容器自动补偿改造，其性能指标完全符合要求，并且系统运行十分稳定，大大降低了线路损耗，减少了外付电费。

四、结语

目前我国变电站存在设备老化，绝缘性能低，智能化不高等缺陷，迫切需要进行改造。变电站改造工程的实施对我国经济发展提供强大的电力保障，对我国社会主义现代化的建设具有重要意义。对于改造方案的选择，我们应该根据变电站的实际情况因地制宜，借鉴国内外变电站改造工程成功的经验，融合当代先进科技技术，确保变电站稳定可靠的运行。变电站运行中，要加强设备的监控、维护、检修等方面的工作，为用户提供安全、持续的电力能源。

参考文献

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（责任编辑：叶小坚）