110 kV智能变电站变压器机构二次线简化研究

范文剑

（福州扬天电力工程设计有限公司，福建福州350000）

0 引言

在当前的智能化变电站中，由于集成度高的智能设备还未有成熟应用，目前一次设备通过就地布置的智能终端、合并单元等二次设备实现一次设备的智能化。

智能终端与一次设备采用电缆连接，与保护、测控等二次设备采用光纤通过网络进行信息交互。合并单元与电子式互感器采集器单元采用光纤连接，与保护、测控等二次设备采用光纤通过网络进行信息交互。这种一次设备的就地智能化监控、信息网络化传输模式，与传统的二次接线有着革命性的变化，具体体现在：（1）智能化的过程层设备具有网络信息共享优势，可大大简化一些设备的冗余配置，如减少开关辅助接点数量，减少互感器绕组个数配置。（2）智能化的过程层设备可以实现一些原间隔层的功能，断路器智能终端集成操作箱的功能，变压器本体智能终端集成本体非电量保护的功能，优化系统配置。（3）整理原有标准化接口，采用标准插接件电缆实现一、二次设备的近距离连接，推动AIS的标准化，减少安装、运行、维护工作量，提高变电站运行水平。

本文就以上述问题为切入点，分析当前智能化变电站变压器的二次接线，并结合当前技术水平，推荐变压器机构二次线简化和标准化的具体优化方案。

1 简化方法

110 kV变压器二次线相关的本体设备有套管电流互感器、非电量继电器、各类传感器等，变压器需操控的设备有风机、有载开关、滤油机等，本体厂家一般配置有本体端子箱、有载开关控制箱、风冷控制箱、滤油机控制箱、用于本体设备的接线。可见，常规110 kV变压器上的附件是站内设备最多的，简化的最高级别是简化或取消某种附件，其次才是针对二次线的简化。

2 变压器二次接线简化

2.1 套管电流互感器简化配置

常规变电站，主变高压侧、中压侧套管配置多组电流互感器。110 kV智能化变电站，主变高、中压侧断路器处互感器配置的合并单元可提供多路输出，可同时满足保护、录波、计量的需要，所以主变高、中压侧的电流互感器绕组配置可简化，仅在高压侧套管保留两只电流互感器（过流调压闭锁、绕组测温用），其余取消。高压侧和中压侧中性点、间隙处配有常规互感器，经智能控制柜后直接引到高、中压侧对应的合并单元。

2.2 取消风冷系统

风机冷却系统由于其控制回路存在繁杂、风机故障隐患大等特点，对二次专业而言能将其取消远胜过任何型式的简化。目前国网的典型设计110 kV变压器均是采用全自冷，因此110 kV智能变电站变压器可选用自冷方式，因无风冷系统的相关二次回路接线，运行维护量少，可靠性高。

2.3 真空有载调压开关及其回路简化

2.3.1 真空有载调压开关

早期电力变压器有载分接开关大都采用高速电阻切换原理，靠铜钨电弧触头在电流过零点时油中熄弧进行负载转换。有载分接开关正常运行时，触头拉弧会造成变压器油的炭化并形成炭颗粒。形成的炭颗粒的多少与触头电弧的累积能量成正比，一定量的炭颗粒的存在并不会直接导致有载分接开关的损坏。但炭颗粒具有沉降特性，会沉积在油室表面和切换开关结构件表面。积炭有很好的吸附性，会吸附油室里的颗粒和水分，这样的炭颗粒对油室表面绝缘强度是非常大的隐患。

由于分接开关切换频繁，需配置滤油机进行在线滤油，定期清理油室中的积炭，确保分接开关油室在一个更长的使用周期内能够满足安全运行条件，延长设备寿命。目前有载分接开关在线滤油装置的生产厂家有很多，从功能上分有载分接开关在线滤油装置有去杂质（带纸滤芯）及去杂质和水分（带复合滤芯）两种。滤油装置的性能由两个重要的技术参数决定，一个是过滤细度，以滤芯的颗粒度表示；另一个是油流速度，以单位时间的流量来确定。因为在线滤油装置是在近年才开始应用的，缺乏实际的应用经验，选择何种规格的滤油机及其运行方式，实际上标准并不统一。

随着电子信息、真空技术的不断发展，真空管以其无以伦比的优越性在电力行业逐步得到应用，最初真空管触头代替油内铜钨触头的技术应用于中压或低压断路器上，随后在中压接触器上得到推广，接着真空管开始进入有载分接开关调压领域，逐步向高电压、大电流方向发展，并将推动变压器进入真空有载分接开关调压的时代。目前，真空有载调压开关在110 kV变电站的变压器中得到了大量应用。

真空式有载调压开关正常切换时在真空管中熄弧，彻底解决了油的炭化与污染的问题，无需再配置滤油机装置，提高了分接开关机械寿命和触头电气寿命，延长了检修周期，显著降低了检修成本，提高了分接开关运行的安全性。

2.3.2 有载调压开关回路简化

有载调压开关配有独立的二次机构箱，与外部相连的回路包括：电源、过流闭锁调压回路、遥调回路、遥信。

按国网企业标准Q/GDW 1175—2013《变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范》，过流闭锁调压回路均由变压器厂家内部接线实现，不再由主变保护提供接点。过流闭锁调压用继电器宜直接安装在有载调压机构箱内，在变压器出厂前配线，简化现场接线的调试工作。

2.4 测温回路简化

油温是衡量变压器运行状况的一个重要参数。110 kV主变压器均配备有油温测量装置，常规在油箱顶部设有两个油温测量监测点，同时还配备一个绕组模拟温度测量装置。油温测量装置一般由温度传感器、温度指示仪表、温度变送器等设备组成，温度指示仪表在变压器本体上，便于观测，温度变量由传感器经变送器远传至后台监视。

铂电阻温度传感器由于精度高、稳定性好、技术成熟，已成为主变压器测温装置的首选传感器。铂电阻Pt100有两种信号输出：一种是0～5 V标准电压信号，另一种为4～20 mA标准电流信号。

采用转化为0～5 V电压信号进行远距离传输时，因存在线路压降，易受噪声干扰，测量精度不高，故常规110 kV站设计时一般不采用此方式。采用转化为4～20 mA电流进行远距离传输时，不受噪声干扰，无压降影响，故常规110 kV站大都选用这种方式。

但将铂电阻Pt100转换为4～20 mA电流信号远传，一般需配置24 V有源温度变送器和电源变换器（AC 220 V/AC 24 V），回路接线复杂、转换环节多。智能化变电站本体智能终端就地布置后，与变压器本体温度传感器距离短（一般为10～30 m），所连接用的电缆采用穿管敷设，受外界干扰小。只需将铂电阻输出的三根线接入装置即可，无需考虑外供电源和电源转换环节问题，精度又能满足要求，回路大大简化。

3 结语

总结上文，变压器二次接线可做如下简化：（1）本站变压器高中压侧套管的电流互感器大部分取消，中性点套管的干式互感器又是直接接入本体智能控制柜，互感器接线相应减少。（2）油温采用铂电阻输出的信号接进智能终端，无需考虑温度转换装置，也无需温度变送器的电源转换回路接线。（3）采用全自冷的主变压器，温度变送器无需考虑风冷启动回路。

[1]水利电力部西北电力设计院.电力工程电气设计手册（电气一次、电气二次部分）[M].北京：中国电力出版社，1991.

[2]变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范：Q/GDW 1175—2013[S].