基于即插即用技术的二次设备改造方案

文/过锐　吴佳

1　背景

变电站一次设备寿命长，二次设备寿命短，第一批微机保护已经运行了十余年时间，二次设备老化严重，可靠性下降，影响电网的安全运行，因此急需改造。但改造过程中二次设备重新接线要耗费大量时间，尤以10kV（35kV）开关柜内二次保护设备改造为甚。按照实际改造经验，改造10kV（35kV）开关柜内一个间隔大约需要一天半的时间，而变电站内10kV（35kV）间隔数量较多，严重影响了改造进度,电力公司希望能够找到一种二次设备改造现场免接线方案，缩短改造时间。为解决上述问题，本文提出了一种基于“即插即用”技术的变电站二次设备快速改造方案，可以大幅缩短改造时间，提高改造效率。

2　二次设备快速改造方案

选取随州尚市110kV变电站为试点变电站，该站采用许继CBZ-8000系统，低压采用820系列装置，安装在开关柜内，已经运行多年，为了提高设备安全水平，对低压保护装置进行全部更换。

整体方案：设计一种转接插件及相应的安装框架，转接插件基于即插即用技术，同装置、安装框架一体化设计、一体化安装，一体化安装后的产品可以完全替代现场保护装置。现场保护装置更换后，原装置端子直接插接在转接插件上，实现现场端子的零接线。

表1　WXH-822和WXH-822C保护功能对照表

下面以低压线路保护装置改造为例，详细介绍二次设备快速改造方案，线路保护装置采用许继公司现阶段常用产品WXH-822C代替现场的WXH-822（2.7以下版本）。

2.1　保护功能对比

从表1中对比可以看出，WXH-822C具备WXH-822所有的保护功能，而且保护功能略有增多，如用户不需要，可以不投入相关功能压板。因此，采用WXH-822C可以完全替代WXH-822，满足现场保护功能要求。

2.2　装置安装方案

2.2.1转接插件设计方案

通过查看保护装置设计图纸，820系列低压装置普通接线端子采用上海思方公司F16-MSA-5.08型，16芯接线，端子间距5.08mm，采用插接方式安装在装置上，考虑采用转接端子转接；电流端子与电流插件一体化安装，电流接线直接接至装置插件上，现场必须要重新拆线接线，所以暂不考虑电流端子接线的转接。

转接端子选型：

经过比对，确定转接端子型号为F16-ICSTGF-5.08，具有以下优点：

（1）与F16-MSA-5.08系列端子采用插接式方式连接，现场即插即用。

（2）与F16-MSA-5.08系列端子在各种型号上完全配套。

（3）F16-IC-STGF-5.08与F16-MSA-5.08均安装有加固螺钉法兰，二者可实现可靠连接。

（4）端子转接后仍然使用螺钉接线，工艺上满足安全可靠要求。

转接插件设计方案：

设计转接插件，包含6个F16-ICSTGF-5.08端子模块，同WXH-820系列保护装置端子模块数量相同，并且采用相同的顺序和方向布置，相当于转接插件作为原装置端子的母板，插接时不需要一一核对对应插件，可避免错误插接，并节约现场改造时间。

2.2.2装置安装尺寸问题

在现场改造过程中，由于装置开孔尺寸不一样，并且开关柜内线缆已经连接好，所以在装置更换时遇到以下两方面的问题：

（1）WXH-822和WXH-822开孔尺寸和固定方式不一样。WXH-822采用螺丝固定安装，而WXH-822C采用嵌入式安装。WXH-822左右开孔尺寸是159mm，上下开孔尺寸是266.9mm，而WXH-822C左右开孔尺寸是146.5mm，上下开孔尺寸是252mm。WXH-822开孔尺寸大于WXH-822C开孔尺寸，现场开孔已经不现实，为了解决这个安装问题，需要设计相应的安装框架，对两个安装尺寸进行转换，才能使WXH-822C顺利安装在开关柜原装置开孔内。

（2）开关柜内原线缆位置已经固定。开关柜内二次设备室内线缆采用硬线，且已经捆扎固定，又不能重新修改线缆，因此设计的转接插件背部只能安装在原接线位置，才能较好的利用原来的线缆，在设计安装转换框架时要考虑这一问题。

2.2.3安装框架的设计

安装框架的设计从以上两方面问题进行考虑，既符合现场的开孔尺寸和安装方式，又不改变开关柜内线缆的位置，可以做到新装置能够无缝安装在开关柜原开孔内。

安装框架凸出开关柜面板100mm，以便预留出转接插件与装置端子间的接线空间，而且不改变原来线缆位置。现场安装时先将安装框架固定到开关柜面板上，再将保护装置嵌入式安装在框架上，转接插件上的接线可以根据图纸在安装前连接好，再固定到安装框架上。在做工程实施准备工作时，要将保护装置、安装框架、转接插件作为一个整体包装、运输到现场，避免现场改造时缺件。

2.3　端子接线修改

WXH-822和WXH-822C保护装置可广泛适用于进线保护、架空出线、电缆出线、分段保护等电气单元。在改造准备工作时，通过对两种装置接线端子仔细比对，需要通过转接插件将以下接线进行调整：

由于WXH-822C检修状态开入为DC24V，而WXH-822检修状态开入为DC220V，因此检修状态压板电源正端需修改接线，压板电源正端接至417；电源地端子419直接接地；现场如果遥控回路未设置压板，则530可以与532短接，否则，532需接至远方就地把手1ZK-4端子。综上所述，除检修状态端子、电源接地端子外，可以实现其余端子的即插即用。

线缆标识：保护装置端子和转接模块间的连线按实际连接位置做好线缆标识，方便后期运维检修。线缆捆扎及交叉处理措施：使用结束带、蛇皮管等材料包扎处理线缆，并对线缆交叉处分别进行缠绕保护，保证线缆整齐且与外界绝缘。

2.4　现场改造步骤

保护装置、转接插件、安装框架等元件全部在工程定制化加工，并在车间完成组装、配线等工作后运至现场安装，这样可以保证大部分工作在工厂内进行，既能保证工艺质量，又能大幅度缩短现场停电改造时间。

开关柜二次设备现场改造步骤如下：

（1）拔出原保护装置端子；

（2）拆掉原保护装置；

（3）安装保护装置的安装框架；

（4）在框架基础上安装新保护装置；

（5）电流端子接线，检修状态端子、电源接地端子接线；

（6）开关柜内线缆插接；

（7）整组调试及投运送电。

2.5　方案实施效果

该方案采用“即插即用”技术，在保护功能、安装尺寸、对外接线上可以完全替代现场保护装置，实现变电站内二次设备的快速改造。与常规改造方案相比，本方案改造周期缩短70%以上，改造工作量减少80%以上，可提高改造效率3倍以上，能有效解决电力公司检修人员短缺和改造工作量大的矛盾。并且本方案大部分工序在工厂内完成，能够有效保障改造质量和工艺水平，给设备安全稳定运行创造良好条件，有利于规模化复制低压保护的改造工作。

3　结论

通过二次保护的改造，能够整体提升电气设备的性能，延长一次设备的使用寿命。本文针对新旧型号装置的更换给出了完整的解决方案，设计了端子转接插件、安装框架，研究了接线端子的调整，为安装尺寸不一、接线方式不同的保护装置快速改造提供了依据。按照这种改造方式，极大的提高了电气检修改造的效率和便捷性，具有较高的实用价值。