35 kV自動化變電站二次設計及問題分析

鐘漢春

（茂名市粵能電力股份有限公司，廣東 茂名 525000）

變電所綜合自動化是提高變電所安全、可靠、穩定運行水平，降低運行維護成本，提高經濟效益，向用戶提供高質量電能服務的一項措施，但由于目前綜自設備整體的技術還不夠成熟、穩定以及沒有統一的模式，因此，不同設備、不同設計方案組成的自動化實施方法就不同，所以在運行中總會出現各種不同的問題。目前，城網、農網改造及大用戶工程等35 kV新建變電站多采用綜合自動化系統（下稱綜自系統），以適應我國電網自動化的要求。變電站采用綜自系統是加強電網管理、提高電網安全運行和勞動生產率的重要措施。變電站采用綜自系統所起的作用及所產生的效益主要體現在：減少現場誤操作事故，提高電網供電可靠性和供電質量，提高電網運行管理水平，提高供電企業的勞動生產率，降低變電站的建設運行成本，強化更新電力系統操作人員的知識技能，帶動供電企業的技術進步。

以往35 kV綜合自動化變電站多采用成熟、穩定、可靠的直流操作系統。一套帶智能通信接口的直流屏造價通常在15萬元以上，這對于農電、工礦企業等資金較緊張的用戶無疑是一筆不易籌措的資金。如果能以交流操作系統取代直流操作系統，從而取消直流屏，節省下來的資金，基本上就可以購買具有5～8回出線的綜自站全部二次保護設備，這是非常經濟的。

1 交流操作系統電源及站用變

為使交流操作系統的電源具備穩定性、可靠性及后備性，可以運用下列方法解決：相對于直流操作系統中由直流屏直接提供的直流220 V電源，在交流操作系統中改用UPS輸出的交流220 V電源直接或間接替代，具體措施如下：①保護、測控等微機裝置工作電源采用交流220 V，由UPS輸出提供；②跳合閘回路使用交流220 V，由UPS輸出提供；③機構儲能電源使用交流220 V，由UPS輸出提供；④后臺機使用交流220 V，由UPS輸出提供；⑤跳、合位繼電器采用直流24 V，由外部開關電源提供，開關電源的輸入為UPS輸出的交流220 V；⑥中央信號回路采用直流24 V，由外部開關電源提供，開關電源的輸入為UPS輸出的交流220 V；⑦裝置面板信號及開入量采用直流24 V，由裝置電源模塊提供。

2 屏位及屏面布置

交流操作綜自站因其 10 kV開關多采用戶外桿上操作機構，其二次保護適于集中組屏。屏面布置應注意以下幾點：①相同或相似性質的保護測控裝置及其控制元件，應考慮安裝于同一屏（柜）面上；②不同柜體間相同性質的安裝單元（比如保護裝置、KK把手、紅綠燈等），在屏（柜）面上的高度、位置等宜對應一致；③兩套變壓器的保護設備、控制元件等宜布置在不同屏（柜）面上；為節省空間，也可考慮安裝于同一屏（柜）面上，但應一左一右明確區分；④屏（柜）面布置元件時應滿足調試和運行巡查方便的要求；⑤同一安裝單元各套獨立保護配置在一塊屏（柜）面上，應明確區分布置，以便巡查、維護和調試。

3 變電所二次設計應注意的問題

3.1 斷路器控制回路應注意的問題

目前，在35 kV變電所設備選型中，35 kV斷路器主要選用S斷路器，10 kV斷路器主要選用真空斷路器，兩種斷路器都采用彈簧機構。按照南方電網運行規定，正常運行情況下不使用斷路器本體防跳回路，而使用操作箱中的防跳回路。斷路器本體防跳回路應在投運前徹底解除，并且斷路器應有足夠數量的、動作邏輯正確、接觸可靠的輔助接點供保護裝置和綜合自動化系統使用。另外，重合閘裝置要實現自動投退，在遙控和當地操作合閘后，重合閘電源應自動投入，重合閘放電回路自動斷開。在遙控和當地操作跳閘后，自動退出重合閘電源，同時重合閘裝置自動放電。并根據需要實現重合閘后加速和一次重合閘。在低頻減負荷裝置或其他系統穩定措施裝置動作跳閘時，應自動閉鎖重合閘。

3.2 無功補償裝置應注意的問題

微機綜合自動化變電所最終要實現無人值班，對電容器應要求具備自動投切功能。目前35 kV變電所主變通常都選用有載調壓變壓器，所以，應選用能實現對電容器分級自動投切以及能對主變進行調檔的綜合自動化裝置，通過綜合自動化裝置結合母線電壓實現對有載調壓主變的檔位進行升、降、停的調節及電容器開關位置的跳合，從而將電壓維持在額定電壓附近。

3.3 接地選線功能應注意的問題

新建的35 kV變電所多數是戶外式變電所，10 kV線路單相接地短路是最常見的故障，雖然小電流接地系統在單相接地時可繼續運行1～2 h，但是，當系統發生單相接地后，非接地的兩相對地電壓將升高 1.732倍，可能在絕緣薄弱處引起擊穿或繼續造成短路，或使電壓互感器鐵芯嚴重飽和，導致電壓互感器嚴重過負荷而燒毀。以往所選用的10 kV饋線保護裝置大都具備接地選線功能，可用零序 TA產生的零序電流，但是零序TA只能用于電纜出線，架空出線只能用自產的3IO，而單相接地時故障電流為線路對地電容電流，數值非常小，在故障前后的變化量非常微弱，此外單相接地故障狀況復雜，不同系統在饋線長度、中性點接地方式等方面都有較大差異，而且系統運行方式多變，要求選線裝置有較高的靈活性和適應性，因此最好選用專門的接地選線裝置，其準確率就比較高，應用獨立的小接地電流選線裝置，將小電流系統所有出線引入裝置進行判斷及選線，正確判別或切除故障線路。

3.4 對互感器應注意的問題

3.4.1 電流互感器

電流互感器二次繞組配置應滿足繼電保護、安全自動裝置、測量儀表和遠動裝置要求，對于接有I，II，III類貿易結算用電能計量裝置時，應采用專用二次繞組，10 kV及以上電壓等級的測量與計量電流互感器二次繞組宜分別配置，為滿足負荷變化要求，測量用電流互感器的精度按0.5 s選取，計量電流互感器的精度按0.2 s選取。

3.4.2 電壓互感器

電壓互感器及其二次繞組數量、準確等級等應滿足測量、繼電保護、安全自動裝置的要求。電壓互感器的配置應能保證在運行方式改變時，保護裝置不得失去電壓，同步點的兩側都能提取到電壓。對于接有I，II，III類貿易結算用電能計量裝置時，計量配置一個獨立的二次繞組，精度為 0.2級；當需要零序電壓時，10 kV宜采用三相五柱電壓互感器或三個單相式電壓互感器。

4 結束語

綜合自動化變電站采用交流操作系統，具有成本低、接線簡單、維護方便等明顯的優越性。但是，同直流操作系統相比，其可靠性還有差距。在設計中，堅持簡單、實用、可靠的原則，對變電所自動化系統裝置的選型應嚴格執行有關規定，力求做到選型規范化。經選用的自動化系統裝置不僅技術先進、功能齊全、性價比高，系統的可擴展性和適用性要好。

1 劉貴水、趙逢榮.變電二次設計相關問題探討［J］.科技資訊，2008（19）

2 梁衛忠.淺談某110kV變電站的二次設計［J］.廣東科技，2007（10X）

3 朱越歡.京東110KV變電站二次設計［J］.江西電力職業技術學院學報，2005（2）