小議電氣工程中的電氣二次設計若干問題分析

【摘 要】電氣工程是維持我國居民生活的重要命脈，有效地提升電氣二次設計中安全保護體系能夠保證相關設備的可靠性及經濟性。本文從安全防誤、繼電保護、光纖縱差保護、二次接地與抗干擾和電流、電壓的選用等方面對電氣二次設計的問題進行探討，以期為確保電網安全提供理論依據。

【關鍵詞】安全；保護；接地；二次設計

如今的計算機技術、信息技術以及光電技術發展迅速，智能化體系的相互融合下使電力系統趨于自動化，為了能夠將新技術更好地推廣與應用，保證相應設施實施過程中的安全性問題是重中之重，而在電氣施工過程中，電氣二次設計常常會存在諸多潛在的安全問題。電氣二次設計的主要任務是對主線路一次設備參數進行測量、監控并能夠及時作出安全控制的有效電路設計。一般來說，安全防誤、繼電保護以及安全閉鎖系統是電氣二次設計中最為重要安全衛士。設計主要包括繼電保護系統、計算機智能監控系統、電路控制系統、火災報警系統等。

1 安全防誤

在電氣二次設計中，專業的電氣設計能保證生產需求，但安全性問題仍是設計中應當考慮的一大重要要素，電力行業應當以安全生產為宗旨的。2000年國電公司擬定了《防止電力生產重大事故的二十五項重點要求》，明確規定了防止電力系統中重大事故的二十五項要求，隨后并對這二十五項要求制定了詳細的技術手段及防護措施。此準則一直作為設計、施工的重要衡量以及參考標準。不論從哪個方向考慮，電氣二次在設計、施工、運營、生產管理、檢測維修過程中，都應始終將安全放在第一位。2003年國網公司制定頒發了《防止電氣誤操作裝置管理規定》，規定表明了安全防誤系統必須同步設計、同步施工、同步運營，且應當滿足“五防”功能，設計過程中應嚴把技術關。

2 繼電保護

繼電保護是電氣二次設計中最為關鍵的一步，它分為系統繼電保護和原件繼電保護。它是防止因保護裝置拒動而導致系統事故的有效措施，在電氣二次設計中繼電保護將電氣信號及時輸出能夠對整體線路以及周圍環境起到較好的保護作用。其中在電力系統中繼電保護的基本職責是：（1）能夠自動、迅速并且有選擇性地將電力系統中的故障元件切除，避免故障原件繼續遭受破換，從而保證其他部分正常工作；（2）顯示電氣元件的不正常運行狀態，并能夠依據運行維護的條件及時發出相應信號，方便值班員及時調整使其恢復正常。元件的繼電保護主要涵括發電機、變壓器組保護，廠用變壓器保護等。防止因保護裝置拒動而導致系統事故，我們可以采用繼電保護雙重化配簧，措施實施時除了按照準則嚴格執行外，裝置應當處于斷路狀態；連接獨立互不干擾的交流電壓及電流回路，保障一套保護停運時另一套完全不受影響；斷路器與保護配合的相關回路相互獨立。對于不同廠家生產的產品，應當定制兩套圖紙，以減少設計、運行、檢測等過程中出現過多的問題。

在繼電保護中，電力設備和路線必需有主保護和后備保護裝置，同時還需要增加輔助保護，其中主保護需要考慮系統穩定和設備安全，后背保護主要考慮主保護和斷路器在用于故障切除，輔助保護是補充前者的缺陷。對于線路和設備所有可能的故障或者是異常運行的方式都設計出相應的設備進行保護裝置，以此來切除可能出現的所有的故障和給出異常運行的信號。

3 光纖縱差保護

光纖縱差保護由于具有中繼距離長、傳輸信息量大、抗干擾性能好、防止雷電等優點正廣泛應用于電力系統中。光纖縱差保護系統主要由保護裝置、光通信接口設備和光通信系統組成，以雙端光纖保護系統為例，如圖1。

光纖縱差保護的基本原理是通過交換線路兩側的模擬量，比較兩側電流方向或大小來判斷被保護線路上是否發生了短路，以決定保護是否動作。縱差保護原理的理論基礎是基爾霍夫電流定律，它具有良好的“天然”選相能力和良好的網絡拓撲適應能力（能適應任何型式的輸電線路），對于提高電力系統的安全穩定性和輸電供電的靈活性為目標的電網的建設，具有非同尋常的意義。

4 抗干擾與二次接地

保證電流瓦感器的每組二次繞組的中性點僅有一點接地，當它與別的回路相互獨立時，最好將開關站一側接地處理。如果一次繞組被擊穿，接地線會有所縮短，此時的限制高壓將作為最有效值傳入二次同路；如果多組電流互感器在第—和第二次回路中存在電路之間的相關聯系，可以把所有電流互感器的二次繞組的中性線進行并聯，之后再用一點接地處理，這一來可以避免因電磁干擾所產生的零序電流，進而激發零序電壓。將電壓互感器的二次繞組以及三角二次繞組綁定后遷至控制室，將一點接地，其目的是避免所有的二次繞組承擔負載不均衡使地線上激發出零序電流。在實施了接地鋪設銅網的基礎上，針對使用智能化計算機保護配置的變電站，應當在電纜溝內部增加截面大于100ram2的內敷銅纜。銅纜的一端與計算機保護裝置銅環網的一點相連，然后一端組合連地，另外一端伸展到掌控計算機保護屏內設電纜連接的一端子箱的位置。另外特別指出，此處銅纜和計算機保護接地的連接方式及各支路銅電纜之間都要采取銅焊接的方式間。

5 電流、電壓的選用

電流、電壓互感器的主要用途是為繼電保護、測量、儀表提供電力系統一次電流、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電磁式儀表，這給常規電磁式互感器制造及參數選擇提出新的問題。第一，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；第二，計費用表記精度達0.2S級，交流采樣精度也達0.2級，按常規配置，互感器的精度比所接儀表精度應高一級，即0.1級，目前沒有該精度的產品，由于電網規模不斷擴大，很難查到暫態特性好同時短路電流倍數又大的電磁特性電流互感器。第三，保護回路要求獨立，測量、計量各要求獨立的二次繞組，二次繞組數量越來越多，特別是一個半開關接線的接線更是復雜，在此對保護規程提出質疑，能否同一套保護的主保護、后備保護共用一組CT，實際應用中及少有互感器的二次繞組故障，二次繞組數量多可靠性不一定就高。電力系統正在向超高壓、大容量電網發展，電磁式電流互感器越來越難以滿足發展的要求，鐵心易飽和，動態范圍小，易受電磁干擾，二次開路易產生高壓，易產生鐵磁諧振等。有文獻報道，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，是變電站自動化系統發展的方向。

6 智能站中的電氣二次設計

電力二次系統工作性能的穩定可靠對予整個電力系統具有重要作用。智能站中的二次設計主要是根據電氣二次設計將原理設計圖設計出用于指導實際生產的各種電路設計圖。隨著現代技術的進步，電氣二次設計應經有了長遠的進步，創造了巨大的社會經濟利益。

隨著各種CAD圖形平臺的廣泛應用，電氣二次的設計已經逐漸的走向專業化的道路，在CAD系統設計經驗的基礎上，使用了技術成熟的客戶機服務器體系結構，使用SQL或者Oracle數據庫系統，漸漸的將智能站中的電氣二次設計印上了網絡的技術環境。

7 結語

綜上所述，在電力系統中，繼電保護、安全防護和安全閉鎖裝置是是非常重要的，沒有繼電保護自動化系統的保證，也就無法保證系統的安全穩定和經濟運行。我們要在工作實踐中不斷總結鉆研，不斷完善。同時，科研、制造、設計等部門不斷加大開發力度，推出更多經濟、可靠、實用的新產品，為提高電力系統自動化水平、確保電網安全，作出更大的貢獻。

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[責任編輯：楊玉潔]