關于電氣二次設計常見問題的研究

摘要：在電氣二次設計中，針對電氣安全防誤操作、光纖縱差保護、繼電保護雙重化配置、二次接地與抗干擾措施、流變、壓變的級次選擇與配置存在的問題，進行討論，并提出了見解。

關鍵詞：二次設計；配置；問題。

電氣二次設計主要是對主線路一次設備參數進行測量，檢測，控制電路設計。其電壓等級較低，例如變電所電壓互感器和電流互感器另一側所接測量，顯示，控制設備都是二次設備。

電氣二次設計主要包括電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)、系統(tǒng)及元件繼電保護、直流電源系統(tǒng)、火災報警系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)、工程安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)等。本文將對電氣二次設計中常見問題進行探究。

一、安全防誤裝置

在電氣設計中，除了做好專業(yè)性電氣設計，防止產生重大電力生產事故也是電氣設計的重中之重。2000年國電公司制定了《防止電力生產重大事故的二十五項重點要求》，之后繼電保護專業(yè)針對“二十五項重點要求”制定了反事故技術措施和相應的實施細則，該細則一直作為設計、施工、驗收的準則。

“安全生產為基礎，經濟效益為中心”始終是電力行業(yè)的宗旨。變電站的設計、施工、運行、生產管理、檢修維護，不論從哪個角度，“安全” 始終應該放在第一位。國網公司制定頒發(fā)了《防止電氣誤操作裝置管理規(guī)定》，明確規(guī)定防誤裝置必須同步設計、同步施工、同步投運，防誤裝置應滿足“五防” 功能，在設計時就應作好技術把關。

二、光纖縱差保護

光纖縱差保護實際上就是一種差動保護。只不過將兩側的電氣量先轉換成數字信號后，再通過光纖進行雙側通訊，對兩側的電氣量進行比較。而一般的差動保護主要比較兩側的電流差，用的是控制電纜形成差流回路，為防止CT二次回路負載太大，差流回路的電纜不可能很長。但光纖差動不存在這個局限性。光纖差動由于具有傳輸信息量大、中繼距離長、防止雷電、抗干擾性能好等優(yōu)點正廣泛應用于電力系統(tǒng)中，作為電力網的主保護，同時利用了電力系統(tǒng)的特有資源(地線復合光纜OPGW、纏繞式自承光纜ADSS)，但SDH光纖通道自愈環(huán)切換需要一定時間，一般技術資料給出不大于50ms，在實際應用中光纖保護通道告警也是令運行、檢修人員頭痛的問題，這表現(xiàn)在繼電保護專業(yè)與通信專業(yè)從設計開始就存在盲區(qū)問題，繼電保護專業(yè)有按反措鋪設的銅排或銅網，通信機房也有類似的措施，但兩者之間的連接往往被忽視，沒能建立一個整體的低阻抗二次系統(tǒng)平面，所以在設計時，就應總體考慮，鋪設繼電保護室到通信機房的接地銅排；同時通信機房的光／電轉換部件到PCM的屏蔽雙絞線是通信和保護專業(yè)管理的盲區(qū)，而這段電纜抗干擾措施不到位，也是光通道告警的主要原因之一，建議采用外屏蔽層兩端接地，可降低高頻段共摸干擾影響，同時內屏蔽層一端接地，可有效降低低頻段的容性耦合。以上問題是在電氣二次設計中應該注意到的。

三、繼電保護

繼電保護包括系統(tǒng)繼電保護和原件繼電保護。其中電力系統(tǒng)繼電保護的基本任務是：(1) 自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無故障部分迅速恢復正常運行。(2) 反應電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并根據運行維護的條件而動作于信號，以便值班員及時處理，或由裝置自動進行調整，或將那些繼續(xù)運行就會引起損壞或發(fā)展成為事故的電氣設備予以切除。元件繼電保護包括發(fā)電機 變壓器組保護、廠用變壓器保護等。繼電保護裝置為了完成它的任務，必須在技術上滿足選擇性、速動性、靈敏性和可靠性四個基本要求。

采用繼電保護雙重化配置是防止因保護裝置拒動而導致系統(tǒng)事故的有效措施，除按細則要求執(zhí)行外，還應注意：裝置時不應有任何電的聯(lián)系；獨立的交流電壓、電流回路；一套保護停運時不會影響另一套正常運行；斷路器與保護配合的相關回路相互獨立，這些原則就是電氣二次設計的標準。筆者認為不同廠家產品，必須做兩套圖紙，給設計、運行、檢修帶來不必要的麻煩。

四、抗干擾與二次接地

每組電流互感器二次繞組中性點應僅一點接地，與其它回路無電路聯(lián)系時，在開關站側接地更適宜。當一次繞組擊穿時，因接地線最短，限制高壓傳人二次回路最有效；當多組電流互感器二次回路間有電路聯(lián)系時，應將各電流互感器二次繞組中性線在控制室并聯(lián)后一點接地，這樣可避免電磁干擾產生零序電流。電壓互感器二次繞組與開口三角二次繞組分別用電纜引至控制室并一點接地，目的防止二次繞組負載不平衡在地線上產生零序電流，從而產生零序電壓，對于采用微機保護裝置的變電站，在執(zhí)行鋪設接地銅網反措的基礎上，建議在電纜溝內增加敷設截面不小于100mm2的銅纜。一端和微機保護接地銅環(huán)網一點相連，共點接地，另一端延伸至與控制室微機保護屏有電纜連接的端子箱處。該銅纜與微機保護接地銅環(huán)網間的連接及銅纜各支路間的連接應采用銅焊接。開關場端子箱內宜安裝不小于100mm2 接地小銅排，經不小于10mm2 的多股銅線與接地銅纜焊接相連，并共點可靠接地；端子箱內電纜屏蔽層可靠接至銅排上。對于35kV及以下電壓等級，采用分布式布置的微機保護裝置，在端子箱內敷。設微機保護接地銅環(huán)網，并敷設截面不小于100mm2 的銅纜將端子箱內的接地銅環(huán)網與主控室內的接地銅環(huán)網連接。

五、壓變、流變級次選擇與配置

電流、電壓互感器的主要用途是為繼電保護、儀表、測量提供電力系統(tǒng)一次電流、電壓的信息，電流、電壓互感器的二次參數是與繼電保護、測量、儀表的特性和要求相適應的，其性能直接影響繼電保護的可靠性、測量和計量的精度，影響電網安全及工程投資等，由于數字電子技術的發(fā)展，微機保護在電網中得到廣泛應用，數字式電子測量表記代替了常規(guī)電磁式儀表，這給電力常規(guī)電磁式互感器制造及參數選擇提出新的問題，測量用互感器只有負載在25％～100％時才能保證其精度，由于綜合自動化的應用，取消了電測儀表、控制設備，一般用綜合測控裝置自身的顯示器，再加上設備布置更加緊湊，電纜用量減少，互感器的實際負載遠小于25％ 的額定負載，負載不能匹配，精度難以保證。

電力系統(tǒng)正在向超高壓、大容量電網發(fā)展，電磁式電流互感器越來越難以滿足發(fā)展的要求，鐵心易飽和，動態(tài)范圍小，易受電磁干擾，二次開路易產生高壓，易產生鐵磁諧振等。光電式電流互感器及光電式電壓互感器的出現(xiàn)為解決此類問題提供了條件。光電互感器的應用將推進變電站自動化技術新的變革，近年來，有源OCT已進入實用階段，光學式光電互感器(無源式)也正走向應用。光電互感器與光纖通信技術和計算機技術結合，組成光纖局域網，應用于電力系統(tǒng)，是變電站自動化系統(tǒng)發(fā)展的方向。光電互感器與電子式儀器儀表、微機保護、測量裝置的合理接口及標準化，不僅能簡化二次保護、測量裝置，而且能提高整個系統(tǒng)的準確性和可靠性，并使二次設備逐步溶入一次設備之中，將推進整個電力系統(tǒng)的設備制造與開發(fā)快速發(fā)展。

六、結語

計算機技術、信息技術、光電技術的發(fā)展使電力系統(tǒng)更加自動化，為更好的進行新技術的推廣與應用，與之相適應的規(guī)程規(guī)范應不斷修改、完善，同時，應開展更多新的課題，研發(fā)新產品，不斷推出經濟、可靠、實用的新產品。為提高電力系統(tǒng)自動化水平、確保電網安全，作出更大的貢獻。

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