220kV及以上變電站重要電源智能投切技術研究

梁文倩

摘要：電力行業的發展隨著科技的進步而發展迅速。變電站站用電源系統是變電站最重要的工作電源，是穩定變電站低壓供電系統電源設備可靠工作之本，其運行工況的正常與否，直接關系到變電站所有設備的安全穩定運行。一旦站用電源系統出現問題，將直接或間接地影響變電站交流二次以及直流系統的供電安全和可靠運行，嚴重時會擴大事故范圍，它的運行效果直接關系到變電站380V低壓系統即主變強油循環風冷系統、通信系統、直流系統、搖視系統、安全照明系統供電的可靠性和穩定性。

關鍵詞：220kV及以上變電站;重要電源智能投切技術

引言

我國電力行業的發展徹底改善人們的生活水平和生活質量。針對目前220kV及以上變電站重要負荷供電系統存在的諸多問題，應用智能化遠程控制技術，可靠閉鎖回路，對其進行改進，讓220kV及以上變電站重要負荷安全智能供電成為可能。

1現有電容器投切裝置存在的問題分析

（1）MSC投切開關問題，在過電壓的作用下，并聯電容器內部會產生強烈的局部放電和介質損傷，嚴重時可能擊穿電容器投人瞬間，電容器開關觸頭會產生溫度極高的電弧，在分斷的時刻產生的重燃會引起設備的損壞，電容器投人瞬間，會產生幅值較大且頻率較高的合閘涌流，影響設備壽命暫態沖擊造成的母線電壓波動，影響用電設備正常工作。在負荷波動較大的變電站，為確保供電母線電壓合格，需要頻繁投切并聯電容器，經常發生投切開關和電容器頻繁故障、運行維護消缺工作量增大、設備使用壽命縮短等現象。（2）TSC技術存在的問題，TSC技術采用高壓晶閘管閥作為無觸點開關進行電容器的投切，可通過過零檢測電路與光電禍合器來控制電容器在晶閘管閥兩端電壓過零的時刻投入，有效抑制暫態沖擊。但作為穩態能量傳輸的媒介，TSC閥體在工作時功耗較大，所配備的散熱裝置一定程度上影響設備的可靠性。還存在晶閘管的耐壓與均壓等技術問題，在晶閘管觸發導通方面，由于分為強電與弱電部分，兩者之間所產生的電磁干擾一定程度上會引起晶閘管誤觸發高壓閥由于具有多層晶閘管，在觸發控制的同步性上還需要進一步改善。此外，該裝置成本較高、體積較大、可靠性有待加強。

2背景原因

當前變電站低壓供電系統大量使用和運行ATS開關技術，ATS控制的I、II母380V為變電站重要電源進行供電，但380V母線所連接的重要負荷如主變強油循環風冷系統、通信系統、直流系統、搖視系統、安全照明系統等所用的負荷開關為常見的空氣開關。這勢必造成如下后果：（1）主變強油循環風冷系統：當主變溫度過高需要啟動強油循環及風冷電源時，由于無人現場必須人為切換主變強油風冷供電電源開關，勢必造成時間延時，當主變冷卻器全停時間達到1小時，主變保護將強行跳開主變三側斷路器，造成全站失壓大面積停電的嚴重事故。無人值守變電站更是如此。（2）直流系統：當無法及時給直流系統提供供電電源時，充電機停運、蓄電池組長時間沒有充電機對其進行浮充，直流負荷導致蓄電池組電壓持續降低，如果不及時處理，將導致全站直流失電，可能造成一次設備無保護事故損壞的嚴重后果。（3）通信系統：變電站內專業通訊開關電源失電而無法及時恢復，整個變電站的綜合自動化系統的現場運行設備實時數據將無法傳輸、遠方調度實時監控數據中斷，監控人員對整個變電站的運行監控完全失控，且光纖差動保護通道中斷，將極大威脅電網的安全運行。

3變電站380V重要電源分析及改進方法

3.1回路接線改進

我們設計一個380V重要負荷系統電源開關測控裝置，該裝置加入DI板來采集開關位置、加入DO板來控制開關。并把該裝置加入到后臺監控系統中。取1QF、2QF開關的輔助節點作為它的開關位置，并設計了控制回路來對其進行遠程遙控。控制回路串入的KM1、KA1作為該開關的過負荷保護、短路保護。KM1繼電器的原理分析：當控制回路接收到合閘指令時，KM1交流繼電器帶電，常開節點閉合，驅動電機對開關進行合閘。KR1電流繼電器的原理分析：當1QF、2QF合閘后，電流升至整定值或大于整定值時，繼電器就動作，動合觸點閉合，動斷觸點斷開。當電流降低到0.8倍整定值時，繼電器就返回，動合觸點斷開，動斷觸點閉合。

3.2直流系統接線的優化改進

對變電站提供電力服務的直流電源系統進行優化時，首先要注意的是蓄單套電池組。對蓄電池組進行正常維護時，它會對變電站的電力系統本身的安全性產生一定程度的影響。針對一般情況來說，應該在變電站站內的直流電源系統設置外接備用蓄電池組得到接口，使得備用蓄電池組在使用時能夠較為方便的開始運行工作，且并要在合理范圍內加大隔離的力度。在實際工作的過程中，盡量增加外接蓄電池組的一系列隔離保護措施。對于變電站而言，外接儲備蓄電池組作為蓄電池檢測的系統保護裝置，為蓄電池組提供電力支持。而且還可以作為蓄電池組發生故障時的電力儲備裝置，保證整個直流電源系統可以保持正常運行的工作狀態。如果需要對處于工作狀態的蓄電池進行臨時性的維護，就需要及時連接上備用蓄電池組。一旦發生設備長期故障，短時間內無法妥善解決，則應連接應急用的蓄電池組，以維持正常的工作運行。

3.3裝置控制方式與策略

采用芯片實現對投人和切除電容器組命令的輸人，對裝置接觸器和晶閘管動作與導通命令的輸出，對裝置狀態的數字量采集等功能。對接觸器和晶閘管的控制主要分為合閘和分閘兩部分。合閘進程控制器接收到的合閘命令后立即合上相交流接觸器，待相交流接觸器合閘完畢后，在電壓過零點給、相晶閘管閥發送觸發脈沖信號，將晶閘管閥觸發導通，然后再合上、相交流接觸器。一旦、相交流接觸器處于合閘位置，、相晶閘管閥兩端的電壓基本為，則、相晶閘管閥可在電流過零處自然關斷，此時電容器組正常投人。分閘進程控制器接收到的分閘命令后立即給、相晶閘管閥發送觸發脈沖信號，相晶閘管閥導通，然后打開，相交流接觸器待、相交流接觸器處于完全分閘狀態后則停止、相晶閘管閥觸發脈沖信號，、相晶閘管閥可在電流過零處自然關斷，待、相晶閘管閥斷開后則打開相交流接觸器，此時電容器組正常切除。

3.4保護跳閘

信號閉鎖只能保證合閘前的控制回路是否良好，但為了確保合閘后，一但三相刀閘合閘于故障回路，如三相、單相、相間接地短路，電機過負荷等事故情況，難免造成燒毀電機、擴散性跳閘等惡性事件。為了確保開關合閘于故障回路能快速切斷，在此引入保護繼電器。在控制回路中串入交流繼電器、熱電流繼電器作為它的合后快速跳閘保護，當交流繼電器檢測到電壓異常，常閉接點將斷開切斷回路，熱電流繼電器檢測到過負荷，電流增大，熱敏性將及時使回路斷開。

結語

隨著電力系統控制方式數字化進程的發展應用以及電力系統綜合自動化的廣泛應用，對系統可視化、自動化、網絡化、實時化、精確化的要求越來越高，保證站內重要負荷供電的可靠性就愈發重要，傳統的供電模式與維修巡檢模式大大地降低了整體電網的運行效率以及供電可靠性，可遠程控制智能化自動投切裝置的應用使供電可靠性得到了質的飛越，所以，不斷加大該自投裝置在電網領域的使用力度是未來發展的趨勢所在。

參考文獻

[1]李小四.淺談電網調度自動化系統發展[J].河南電力，2012（3）.

[2]肖坤勇.潼南供電公司完成調度自動化改造[N].中國電力報，2006.

[3]房亮.35kV無人變電站中調度自動化系統的研究與實現[D].北京：華北電力大學，2011.

[4]王曉梅.備自投裝置外部閉鎖回路應用分析[C].中國高新技術企業，2015.