变电站二次设计的关键问题分析

2021-01-06郑华英中国电建集团福建工程有限公司

环球市场 2020年31期

郑华英中国电建集团福建工程有限公司

二次系统是电力系统不可缺少的重要组成部分，主要肩负着监测一次设备侧运行情况并针对各种突发状况及时响应，切除故障回路，保证电力系统始终处于可靠运行[1]。由此可见，二次系统设计尤为关键，因此需要科学、合理的配置，才能对各种难以预料的故障做出正确的判断及动作。

一、变电站二次设计要点分析

（一）直流系统设计

首先，标称电压设计，对于单一供给负荷的直流系统应当选择110伏，主要用于动力负荷供给的直流系统可以选择220伏，控制负荷以及动力负荷等一起供给的情况下，直流系统可以选择220伏或是110伏中的任何一个。其次，蓄电池组的模式，蓄电池包含了防酸形式的铅酸类、镍镉类以及阀控式密封铅酸类等几种。当下变电站的直流系统大多选择阀控式密封铅酸蓄电池方式。此类蓄电池通常涵盖了贫液样式以及胶体样式两类，而前者应用较为普遍的。最后，电池组的数量配置，对于直流系统电池组的数量设定期间，需要综合设备供应厂商提出的单体电池常规的浮充电压值以及1.05倍的直流系统标称电压明确。

（二）电流互感器二次负荷

电流互感器二次负荷额定量应当综合互感器的额定二次电流量以及实际所搭载的具体负荷情况来明确。有关负荷分析期间应当综合分析其串接二次设备的阻值，二次侧的线缆的阻值和接触电阻值情况，通常项目分析可以不计负荷阻抗彼此之间的相位差参量。常规的电流互感器的二次负荷量应当不高于下表要求：（见表1）

（三）母线电压切换设计

对于220Kv甚至更高级别的变电站而言，通常在设计过程中主接线会采用双母线接线方式，各个间隔通过母线侧刀闸进行倒闸从而确定所连接的母线，保护设备基于刀闸辅助触点实现对二次电压的有效切换，从而明确各个间隔的保护设备所采用的二次母线电压。保护设备在运行期间，如若隔离刀闸的辅助触点出现故障，会导致保护设备保护欠压，并由此产生一系列的误动作，给变电站安全运行等造成巨大的危害。把切换继电器转变为双位置继电器形式，可以很好的规避此类问题。此外，借助双位置继电器触点进行切换继电器同时动作信号，如果存在刀闸位置异样以及双位置继电器自我故障致使接触位置粘死等情况，使得两个电压非正常性的并列存在，上述信号会持续存在，直到故障彻底去除。

（四）关注预防措施

预防措施为运维人员结合了多年相关工作经验而凝练得到的技术结晶。因此设计人员需要仔细研究并体会，于实际设计期间进行综合考虑。以某110Kv变电站为例，实际运行期间在低压侧配电室中的主变进线柜内的开关和CT之间存在相间短路情况。主变的低压端后备保护动作，但因为主变开关开断不全面而无法彻底的断开短路电流。由此使得变压器的主变绕组始终处在过热工作状态，最终出现高压侧绕组接地情况，迫使零序保护动作断开，由此短路电流得以彻底切除。

综合分析此次事故的具体原因，实际导致零序保护不动作是因为电压互感器二次侧存在接地情况。反事故措施规定变电站全部的电压互感器的中性点保证一点接地，接地位置需要于主控屏中显示出来，除此之外，保护、测量用的中性线应当和开口三角的零序电压中性线采用不同的电缆分别引至主控室内。实际该变电站存在多处接地，故而大电流接地系统内的线路单相接地期间，部分一次故障电流经过电网流经场地至主控室内的零序电压中性线，由此导致相关保护设备的零序电压相位以及幅值等存在明显的随机性的波动，致使零序保护不动作以及误动作，进一步扩大事故影响范畴。故而，对于设计人员实际设计过程中务必关注全站一点接地问题，特别是在对变电站进行增容设计期间更需要关注该方面内容。

表1 测得电流互感器二次负荷区间

二、二次设计细节要点把控

（一）抗干扰设计

首先，CT二次侧回路接地处理，集合多个CT的二次组合的电流回路，例如3/2断路器连接的保护以及测量回路，需要于第一级和电流保护、监测安置一接地点，其他独立以及和CT二次回路未有电的联系的CT二次侧，可以在接地端子箱中进行接地处理。其次，流过继电器与通信室零相小母线连接的多个电压互感器二次侧线路，唯有需要于继电器和通讯室把N600单点接地情况下，各个电压互感器的二次侧中性点于开关场地接地位置需要断开处理，为确保接地有效性，各个电压互感器其中性线不应当连接潜在可能断开的断路器以及接触器等。

（二）二次回路设计

对于变电站二次线缆设计期间需要综合二次回路的功能作用明确其接入不同的保护测控装置。例如在一些项目的设计期间，设计人员为了方便会将主变瓦斯继电器的所有节点采用同一根电缆，而实际主变本体中存在的本体瓦斯以及有载瓦斯两个瓦斯继电器，它们并不处于同一个位置，基于单个线缆会导致一些电缆芯出现外露情况，虽然安装期间会引入有关防护办法，而防护办法毕竟达不到线缆改装保护的诉求，时间一长则可能出现线损等问题，降雨降雪天气还有可能带来盲流接地情况，一些保护会出现拒动情况。故而，设计期间需要综合考量独立设备使用独立线缆，由此能够较好的规避上述情况。

（三）电流互感器极性明确

变电站中电流互感器往往使用同名端P1向着母线侧配置机制，该情况下，主变差动保护各端的电流互感器二次回路大多使用同名端S1出现，由此确保差动保护的差动保护的差流方向一致。而实际设计期间电流互感器同名端P1方向或许会有所差异，该情况下则要求转变电流互感器的二次回路连接方式从而达到实现差动保护等的分析要求，设计期间需要尤其关注该方面问题。

（四）避免寄生回路存在

各个保护装置内部存在多个独立的电压回路，而在直流逻辑回路间不支持任何的电压的连接，有些回路需要关联则需要通过空节点方式短接。如若使用微机保护方式，则关系到开关量的变化。微机保护逻辑如果要和外界保护存在联系，外接保护的无源空节点通过该设备的光电耦合隔离设备流入设备，外界保护要求同该设备出现联系情况下，该设备的无源空接点通过外部设备的光电耦合隔离设备进入外部保护设备。总而言之，保护设备不断测试内部或是外部的各种线路务必全部使用该设备的内部电源形式。外部连接回路只可以为无源的形式，不然会导致不同电源彼此出现寄生回路情况，由此给电源带来一定的损坏影响。

（五）回路设计变化

历经多年的发展，常规变电站的保护形成了许多典型的设计策略，而随着微机保护设备以及综合自动化系统等的普及应用，大量之前总结的典型设计回路也需要综合实际情况进行必要的更改优化。就变压器过流闭锁有载调压回路而言，典型的变压器保护设计期间，基于过流保护电流继电器的常闭触点连接有载调压控制回路从而完成调压闭锁设计。如若变压器出现过流等情况，则相关继电器工作，常闭触点随即断开，由此导致有载调压回路无法正常工作，以达到过流闭锁有载调压的诉求。随着综合自动化系统的普及使用，微机保护的过流闭锁调压继电器大多使用小型化继电器形式。部分甚至采用集成式的继电器样式，一些节点并非典型意义层面中的接点。而是基于光电隔离设备而来的接点，此类节点同普通的电流继电器的连接点对比来说有着明显的断弧容量低等不足，实际运行期间经常会存在接点以及继电器烧毁等问题。为有效规避这一问题，可以采用特定的回路，借助过流闭锁调压上常输出接点激活单个新安装的小型化的直流接触设备，随即采用设备的常开连接点流入有载调压控制器的公共回路完成调压闭锁。该回路的改变只是有效应对了小型化继电器接点短互容量低的情况，此外也规避了交流回路直接流入微机保护而导致强电磁影响。