變電站電氣二次系統設計分析

候杰

摘 要：近年來我國加大了電力系統的建設工作，這也使變電站的數量不斷增加，變電站作為發電廠與用戶之間連接的橋梁和紐帶，主要是電流匯集和分配及電壓分配的場所，因此變電站安全、穩定的運行是電網正常運行的關鍵所在。為了保證變電站運行穩定性，則需要合理設計變電站電氣二次系統，確保變電站供電安全的重要系統。文章從變電站電氣二次系統概述入手，分析了變電站電氣二次系統的重要作用，并進一步對變電站電氣二次系統設計進行了具體的闡述。

關鍵詞：變電站；電氣二次系統；作用；設計

1 變電站電氣二次系統概述

電氣二次系統作為變電站的重要系統之一，具有復雜性，主要包括各類電氣設備及控制、調節、信號和測量回路、繼電保護裝置、安全自動裝置、直流操作電源等，變電站電氣二次系統可以稱為變電站的神經系統，其合理性和可靠性是確保變電站安全穩定運行的關鍵所在，因此對變電站二次系統進行深入分析，可以為變電站及電網運行的安全性和穩定性提供重要的保障。

1.1 繼電保護和安全自動裝置

在變電站電氣二次系統中，繼電保護和安全自動裝置作為重要組成部分，在變電站運行過程中，一旦發生系統故障，繼電保護和安全自動裝置能夠第一時間動作并發出告警，或是跳閘，以此來有效的保護變電站運行的安全性和穩定性。

1.2 控制回路

控制回路主要作用是控制變電站內各類設備，即在實際運行過程中，當繼電保護發出跳閘指令后，控制回路執行跳閘指令，對各類開關設備進行跳閘操作。

1.3 信號回路

信號回路是變電站電氣二次設備運行的重要基礎，二次信號回路能夠對一次設備的工作狀態進行準確采集，從而為運行人員運行和維護工作提供重要的依據。

1.4 調節回路

變電站內部變壓器主設備，需要利用調節回路來對其工作參數進行調整，維持其運行的穩定性。

1.5 其他回路

變電站二次系統中其他一些回路，如絕緣檢測回路、系統同期回路、操作電源回路等，作為輔助回路，在變電站功能實現過程中發揮著輔助作用。

2 變電站電氣二次系統重要作用

近年來我國加大了電網建設的進程，電網也加快向超高壓、遠距離輸電及智能化的方向發展，這也對電網輸電的安全性和穩定性提出了更高的要求，而且要求電網運行也要更具經濟性。二次設備作為變電站內的重要組成部分，主要服務于一次設備的安全、穩定的運行。而電氣二次系統是對整個二次設備進行控制的重要系統，其在變電站運行中發揮著非常重要的作用。特別是近年來變電站加快了現代化、便利店化和微機化的發展步伐，再加之社會發展過程中對供電需求量不斷提高，而電氣設備輸電和配電過程中存在較多的安全隱患，極易發生各種故障及安全事故。因此為了有效的保證變電站一次回路、設備的安全，則需要合理進行電氣二次系統的設計和應用，綜合考量各方面因素，提高電氣二次系統設計的科學性和合理性，而且進一步優化電氣二次系統的應用，實現對一次電氣設備的有效保護，為變電站整體運行的安全奠定良好的基礎。

3 變電站電氣二次系統設計分析

3.1 變電站主接線的相關設計

變電站電氣設備數量較大，變電站主接線不僅是電氣設備的重要組成部分，同時也是電氣二次系統設計的基礎環節。變電站主接線主要是將一次設備和二次設備有效的連接起來，具有電流匯集、傳輸和分配的重要功能。在變電站電氣二次系統中，電氣主接線也可稱為主電路，對其選擇的形式會對選擇電氣設備帶來直接的影響，同時還對制定繼電保護方案、選擇控制模式和布置配電設備息息相關。因此要正確選擇電氣主接線，從而保證電氣二次系統的經濟性、安全性和可靠性。在具體設計過程中，要對電氣設備主接線的設計進行優化，根據電氣主接線穩定性指標來選擇主接線的型號，并要對其進行準確的計算，確保選擇的主接線的準確性。在具體設計時，要對供電系統使用的方便性、維護性和經濟性、后續升級等因素進行綜合考慮，在滿足用戶回路負載量的基礎上，盡可能的確保設計成本的最低。

3.2 監控系統、應急系統、智能控制系統的設計

監控系統作為電氣二次系統的重要組成部分，主要是對一次設備和二次設備進行控制，在具體設計時，通常會采用分布式結構的監控系統，同時還會選擇雙擊配置，可以對電動隔離開關進行遠程控制，同時還能夠采用三級模式來對短路器進行遠程控制。

變電站電氣二次系統中的應急系統主要指消除和火災應急系統，通過對消防報警系統的設置，能夠有效的對各種突發狀況進行防范。特別是變電站運行過程中容易受到惡劣天氣的影響，一旦發生雷擊或是超負荷運行時引發火災，則應急系統的設計能夠有效的保護變電站運行的安全性和可靠性。

變電站電氣二次系統高效運行，及其自動化和智能決策作用的發揮都離不開智能控制系統，通過智能控制系統的設計，一旦變電站運行過程中出現危險情況，則該系統能夠根據所收集到的情況來做出智能化判斷和決策，并在短時間內做出反應，不僅能夠減少損失，而且能夠提高變電站整體運行效率。當前神經智能系統和專家系統在不斷研究過程中，未來必然會在變電站電氣二次系統中進行應用。

3.3 直流系統的設計

在變電站電氣二次系統中，直流系統作為自動化控制系統的主要能源支持，是電氣系統采集和控制數據信號的重要基礎，使電路器和照明通訊設備能夠接收到自動化系統傳輸的控制信息，為其穩定運行提供重要保障。為了保證變電站內即使出現運行中斷還能保證兩個小時的安全用電，需要進行余量的儲存。在直流系統的設計中，還可以通過智能微機的控制形式來操控開關的斷開、閉合狀態，其直流電源采用雙足蓄電池的供電形式。通過設置單線單獨接線，在每條母線上配置蓄電池和充電設備，在每條母線之間設置開關，并且使用聯鎖的方式控制母線與進線間的開關，方便蓄電池和充電設備的并列運行。

3.4 繼電保護的設計

在變電站繼電保護設計過程中，主要是對線路保護和變壓器保護的設計，具體設計時，需要針對不同線路選擇適宜的保護。如對于220kv的線路，可以選擇全線速動保護，而且每套保護均具有完整的后備保護。對于110kV線路則配置單套光纖差動保護。在35kV和10kV線路設置過流保護、失壓保護以及分散式過壓保護。在具體設計過程中，對于220kV的主變壓器，需要配備雙重化的主保護與后備保護一體的電氣量保護和非電量保護。對于110kV主變壓器，需要配置單套的差動保護、高后備保護、低后備保護以及非電量保護。此來保證電氣二次系統運行的可靠性。

4 結束語

電氣二次系統對于變電站安全穩定的運行具有不可替代的作用，因此需要科學、合理進行變電站電氣二次系統的設計，在具體設計過程中要綜合考慮各種因素，以此來保護變電站運行的穩定性和經濟性，為電網安全、正常運行奠定良好的基礎。

參考文獻

[1]陳晨.對220kV綜合自動化變電站電氣二次設計的探討[J].建材與飾，2012（30）：189-191.

[2]莫劍森.變電站電氣二次設計質量研究[J].北京電力高等專科學校學報（自然科學版），2012，29（10）：679.

[3]吳尚恒，菅曉清.HGIS變電站電氣二次設計優化方案及其注意事項[J].城市建設理論研究（電子版），2012（24）.