探析10kV自动化变电站二次设计问题

1、探析10kV自动化变电站二次设计问题 探析10kV自动化变电站二次设计问题 摘要：本文介绍了10kV自动化变电站在二次设计中存在的问题，涉及自动化变电站设计各方面的要点，有一定的参考价值。 关键词：10kV；自动化变电站；二次设计 中图分类号： TM63 文献标识码： A 文章编号： 0引言 变电所综合自动化是提高变电所平安、可靠、稳定运行水平，降低运行维护本钱，提高经济效益，向用户提供高质量电能效劳的一项措施，但由于目前综自设备整体的技术还不够成熟、稳定以及没有统一的模式，因此，不同设备、不同设计方案组成的自动化实施方法就不同，所以在运行中总会出现各种不同的问题。目前，城网、农网改造及大用户

2、工程等10kV新建变电站多采用综合自动化系统，以适应我国电网自动化的要求。变电站采用综自系统是加强电网管理、提高电网平安运行和劳动生产率的重要措施。变电站采用综自系统所起的作用及所产生的效益主要表达在：减少现场误操作事故，提高电网供电可靠性和供电质量，提高电网运行管理水平，提高供电企业的劳动生产率，降低变电站的建设运行本钱，强化更新电力系统操作人员的知识技能，带动供电企业的技术进步。 以往10kV综合自动化变电站多采用成熟、稳定、可靠的直流操作系统。一套带智能通信接口的直流屏造价通常在 15 万元以上，这对于农电、工矿企业等资金较紧张的用户无疑是一笔不易筹措的资金。如果能以交流操作系统取代直流

3、操作系统，从而取消直流屏，节省下来的资金，根本上就可以购置具有 58 回出线的综自站全部二次保护设备，这是非常经济的。 1 交流操作系统电源及站用变 为使交流操作系统的电源具备稳定性、可靠性及后备性，可以运用以下方法解决：相对于直流操作系统中由直流屏直接提供的直流 220 V 电源，在交流操作系统中改用 UPS 输出的交流 220 V 电源直接或间接替代，具体措施如下：保护、测控等微机装置工作电源采用交流 220 V，由 UPS 输出提供；跳合闸回路使用交流 220 V，由 UPS 输出提供；机构储能电源使用交流 220 V，由 UPS 输出提供；后台机使用交流 220 V，由 UPS 输出提

4、供；跳、合位继电器采用直流 24 V，由外部开关电源提供，开关电源的输入为 UPS 输出的交流 220 V；中央信号回路采用直流 24 V，由外部开关电源提供，开关电源的输入为 UPS 输出的交流 220 V；装置面板信号及开入量采用直流 24 V，由装置电源模块提供。 2 屏位及屏面布置 交流操作综自站因其 10 kV 开关多采用户外杆上操作机构，其二次保护适于集中组屏。屏面布置应注意以下几点：相同或相似性质的保护测控装置及其控制元件，应考虑安装于同一屏面上；不同柜体间相同性质的安装单元，在屏面上的高度、位置等宜对应一致；两套变压器的保护设备、控制元件等宜布置在不同屏面上；为节省空间，也可考

5、虑安装于同一屏面上，但应一左一右明确区分；屏面布置元件时应满足调试和运行巡查方便的要求；同一安装单元各套独立保护配置在一块屏面上，应明确区分布置，以便巡查、维护和调试。 3 变电所二次设计应注意的问题 3.1 断路器控制回路应注意的问题 目前，在10kV变电所设备选型中，10 kV 断路器主要选用真空断路器，该断路器采用弹簧机构。按照南方电网运行规定，正常运行情况下不使用断路器本体防跳回路，而使用操作箱中的防跳回路。断路器本体防跳回路应在投运前彻底解除，并且断路器应有足够数量的、动作逻辑正确、接触可靠的辅助接点供保护装置和综合自动化系统使用。另外，重合闸装置要实现自动投退，在遥控和当地操作合闸

6、后，重合闸电源应自动投入，重合闸放电回路自动断开。在遥控和当地操作跳闸后，自动退出重合闸电源，同时重合闸装置自动放电。并根据需要实现重合闸后加速和一次重合闸。在低频减负荷装置或其他系统稳定措施装置动作跳闸时，应自动闭锁重合闸。 3.2 无功补偿装置应注意的问题 微机综合自动化变电所最终要实现无人值班，对电容器应要求具备自动投切功能。目前10kV变电所主变通常都选用有载调压变压器，所以，应选用能实现对电容器分级自动投切以及能对主变进行调档的综合自动化装置，通过综合自动化装置结合母线电压实现对有载调压主变的档位进行升、降、停的调节及电容器开关位置的跳合，从而将电压维持在额定电压附近。 3.3 接地

7、选线功能应注意的问题 新建的10kV变电所多数是户外式变电所，10 kV 线路单相接地短路是最常见的故障，虽然小电流接地系统在单相接地时可继续运行 12 h，但是，当系统发生单相接地后，非接地的两相对地电压将升高 1.732 倍，可能在绝缘薄弱处引起击穿或继续造成短路，或使电压互感器铁芯严重饱和，导致电压互感器严重过负荷而烧毁。以往所选用的 10 kV 馈线保护装置大都具备接地选线功能，可用零序 TA 产生的零序电流，但是零序 TA 只能用于电缆出线，架空出线只能用自产的 3IO，而单相接地时故障电流为线路对地电容电流，数值非常小，在故障前后的变化量非常微弱，此外单相接地故障状况复杂，不同系统

8、在馈线长度、中性点接地方式等方面都有较大差异，而且系统运行方式多变，要求选线装置有较高的灵活性和适应性，因此最好选用专门的接地选线装置，其准确率就比拟高，应用独立的小接地电流选线装置，将小电流系统所有出线引入装置进行判断及选线，正确判别或切除故障线路。 3.4 对互感器应注意的问题 3.4.1 电流互感器 电流互感器二次绕组配置应满足继电保护、平安自动装置、测量仪表和远动装置要求，对于接有 I，II，III 类贸易结算用电能计量装置时，应采用专用二次绕组，10 kV 及以上电压等级的测量与计量电流互感器二次绕组宜分别配置，为满足负荷变化要求，测量用电流互感器的精度按 0.5 s 选取，计量电流

9、互感器的精度按 0.2 s 选取。 3.4.2 电压互感器 电压互感器及其二次绕组数量、准确等级等应满足测量、继电保护、平安自动装置的要求。电压互感器的配置应能保证在运行方式改变时，保护装置不得失去电压，同步点的两侧都能提取到电压。对于接有 I，II，III 类贸易结算用电能计量装置时，计量配置一个独立的二次绕组，精度为 0.2 级；当需要零序电压时，10 kV 宜采用三相五柱电压互感器或三个单相式电压互感器。 4实例 于2021年投产的广东电网常平供电局配变工程中综合自动化系统采用南京南瑞继保电气的RCS-9000C保护。该站10kV局部采用了四统一的测控装置，集保护测控功能与一个装置中，使

10、系统网络结构变得更简单。该站操作和控制电源采用交流供电，交流电源取自进线PT,考虑到系统短路时断路器无操作电源，无法实现短路保护功能，在进线PT电源输出端加一UPS,经UPS给系统提供操作及控制电源。另外根据南方电网要求，在设计过程中考虑到微机保护带防跳回路，取消断路器防跳。 于2021年投产的上海临港产业区临港码头工程该站综合自动化系统采用的是ABB公司的REX保护装置，并配合使用智能操控装置。该系统用RS485通讯作为站内通讯网，全站各测控单元均通过RS485通讯直接与后台通信单元通信。网络结构简单，清晰。 5 结束语 综合自动化变电站采用交流操作系统，具有本钱低、接线简单、维护方便等明显的优越性。但是，同直流操作系统相比，其可靠性还有差距。在设计中，坚持简单、实用、可靠的原那么，对变电所自动化系统装置的选型应严格执行有关规定，力求做到选型标