220kV及以下综合自动化变电站二次设计及问题分析

黄和文

杭州汽轮工程股份有限公司， 浙江杭州 310020

0 引言

变电站是给大用户提供用电服务，变电站的综合自动化不仅仅可以使它的运行更加的安全可靠，而且还能够降低维护的成本，显著提高经济效益。但目前的综自设备的技术比较成熟，但个别厂家综自设备依然存在问题，需要我们通过设计去完善。如果花巨资去购置智能设备显然是不经济的，我们可以把费用用来购置一些必要的二次设备，并加强综合自动化变电站二次设计工作持续改进，对其中存在的问题进行认真考虑分析。使自动化变电站的安全高效运行成为可能。

1 二次设备选型的问题

1.1 零序保护

在高于110KV 电压等级的系统之中，发生单相接地的故障率很高，甚至可以占到总故障的90%以上。在实际的线路保护的过程中，一般采用零序电流去快速的切除单相接地的故障。零序电流3I0 与零序电压3U0 共同构成的方向元件是在零序电流保护中经常使用的。

1.2 线路过流保护装置

为了防止因并列运行的变压器提供迂回短路电流而致使发生类似过电流保护无选择行动作，高压复闭过流保护的时间级差应大于低压侧过电流保护的最小动作时限。此时，可改变过流保护动作的第一时限，并将断路器跳开，将迂回短路电流切断，以避免导致相应母线失电，缩小停电范围。

1.3 母线电压的切换

对于一个存在双母线接线的变电站而言，所有的间隔距离保护都需要一定的电压和电源，而对二次母线电压和直流电源进行切换，应经过母线侧隔离刀闸的辅助接点处进行。而当其在运营过程中出现故障时，会因接触不良而使距离保护失压，甚至会导致距离保护的错误操作。为了防止在切换过程中切换不到位，部分厂家将电压切换箱里的切换继电器改成了双位置继电器，而切换不到位的问题就迎刃而解了。当继电器在I 母运行时，I 母刀闸与ZJ1 的常开接点都会闭合。而双位置继电器的动作线圈是带电的，保护装置采用的是I 母电压。而当运行过程中，I 母刀闸的常开接点接触不好，ZJ1 的动作线圈就会失去电量，但是ZJ1 的常开接点是不会返回的。

1.4 变电站的后台系统

后台监控机的选型是在变电站综合自动化系统的设计中经常容易忽略的问题。后台监控机需要的一天24 小时不间断的运行，需要的数据吞吐量是比较大的，而且对于运行速度的要求也比较高。要保证后台的监控系统能够一直稳定的运行，在进行设计时可以给监控系统配上UPS 不间断的电源；可以选择交直流逆变器，在正常使用时将交流电源经过整流逆变，然后形成交流电源供给后台监控系统使用；如果站用电消失了，直流电源便会启动供给逆变器，经过逆变器的逆变作用后形成交流电源供给监控系统。

2 变电站二次设计应该注意的问题

2.1 断路器控制回路

在目前看来，110kV（220kV）的断路器一般采用SF6 断路器；35KV 的断路器一般多采用少油断路器；而10kV 则多采用真空的断路器，断路器储能装置采用的都是弹簧结构。由于国产保护装置的功能成熟，在电网的正常运行过程中，多不采用断路器的本体防跳回路，一般使用操作箱里的防跳回路。所以应该在投运之前将断路器的本体防跳回路彻底的解除。对于断路器而言，它必须要有数量足够多的，接触可靠地辅助接点去满足保护装置以及综合自动化的使用功能。此外，重合闸装置还需要实现自动投退，当遥控与当地操作合闸之后，重合闸便会自动投入，这时候放电回路不起作用，便会自动断开。但是，如果遥控与当地的操作发生跳闸，它便会自动退出重合闸电源，这时放电回路工作，重合闸装置放电。重合闸装置还应有自动闭锁功能，如果低频的减负荷装置以及其它系统的稳定装置发生跳闸时，它可以实现自动闭锁重合。

2.2 无功补偿装置

综合性的自动化最终要实现的是不需要人站岗值班，所以电容器必须具有自动投切的功能。目前，变电所采用有载调压变压器。所以我们应该选择可以对电容器实现分级自动投切功能，而且还能实现主动调档的自动化装置，通过这种自动化装置与母线电压的结合从而实现对有载调压主变的档位调节，还可以进行电容器开关的跳合，这样就可以保持电压在额定值附近。其中，自动电压控制的AVC 系统，它利用了电网中连续运行的动态过程与离散操作的相互作用的特点，以离散的事件作为驱动，把离散的指令与动态过程结合起来，实现了电网电压无功自适应有序协调化的控制；。电压无功自动控制VQC 系统是AVC 系统的一部分，一般安装在变电站中，它的无功的调节以及电压的调节只能在局部进行，不能达到电网全局的最优。

2.3 接地选线功能

对于小电流接地系统而言，如果在单相接地的情况下，一般可以运行1 个小时到2 个小时，但是系统在单相接地的情况下，没有接地的两端对地的电压将会升高将近1.73 倍，很有可能在绝缘薄弱的地方发生击穿进而出现短路，也有可能使电压互感器的铁芯饱和，产生电磁振荡，危害一次系统，且这时候电压互感器处于严重过负荷状态很有可能被烧毁；以往常用的10KV 的馈线保护一般都会有接地选线的功能的，我们可以使用零序TA 产生的零序电流，但是一般情况下，零序TA 只能在电缆出线时使用，如果是架空出线则只能使用自产的3I0。单相接地情况下的故障电流是线路相对地的电容电流，这个电流是非常小的，而且故障发生前后的变化非常微小。单相接地的故障是非常复杂的，对于不同的系统而言，他们的馈线长度以及中性点的接地方式等等都大不相同。而且系统的运行方式非常多变的，这样一来就对我们的选线装置提出了很高的要求，尤其是在灵活性和适应性方面，很难确保选线准确率；因此现在很多新建的变电站都很少投入运行，可以通过其他单体二次装置来补偿选线功能。

3 结论

变电站的综合自动化将会使变电站的运行更加的稳定，但是智能设备的价格昂贵，采用二次设备能有效节约成本，提升技术经济合理性。值得一提的是，在今后的220kv 及以下综合自动化变电站二次设计过程中，应参考各省二次反事故措施，对可能存在的问题进行充分分析，并提出针对措施，以切实提升自动化变电站设计质量和水平。

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