关于变电站电气二次系统设计分析探讨

关于变电站电气二次系统设计分析探讨

罗锐

广东南海电力设计院工程有限公司528200

摘要：我国用电逐渐增加，为了更好的满足我国用电需求，一些变电所也相应的建立起来，保障变电所工作效率是我国经济发展以及人民日益增长的物质文化需求的根本要求，因此需要对变电所进行二次回路设计，从而保障电路的安全及稳定性。

关键词：变电站；电气；二次系统设计

引言：电气二次系统的设计、布置方案直接关系到整个变电站运行的稳定性和可靠性，变电站是输配电系统中的重要环节，是电网的主要监控点。变电站二次系统是整个变电站控制和监视的神经系统，二次回路是否合理可靠，直接关系到整个变电站乃至系统能否安全可靠运行。从国内外的事故经验分析来看，酿成系统事故的根本原因往往在回路上，有的是由回路本身有缺陷造成；有的是因为系统故障时，因回路原因不能及时切除故障造成。因此，变电站二次和保护回路的合理性和正确性有着至关重要的作用。

1.变电站电气二次系统设计的意义

由于现代的电网面向高电压、远距离输电以及智能化的方向发展，以此，对于电网的安全性、可靠性以及经济性的要求也在不断的提高。

而变电站包括了降压变电站和升压变电站两部分，降压变电站通常是由低压配电室、变压器室、高压配电室等组成，升压变电站紧靠发电厂，它是发电厂升压站的重要组成部分之一。这些电气设备是变电站中最重要的组成部分，主要负责的是负荷电量的调整、主力设备运行状态的监视、设备和线路的切换、机组的启动和停止以及一系列的异常事故的及时处理工作，根据它的作用与工作原理，将电气设备分成一次设备、二次设备两部分。其中一次设备主要包括生产、变换、输送、使用、分配电能的设备，而且监视、控制与保护一次设备运行的电气设备，统称为二次设备。并且，这些二次装置组合成的变电站二次系统已经逐渐趋于现代化和信息化以及微机化同时，在电力系统的主回路系统中，发电机的供电、变压器的升压这些都在通过线路输送到各个城市的降压变电中，进行降压处理后再送给用户，这是一个相对完整的供电系统，为了保证这个系统的安全稳定的正常运行，还必须要配备一套更为复杂的保护设备，来应付系统运作中可能会出现的故障，这个保护系统即为二次设计系统，它是一种基于二次设备的保护系统，可以有效地保证一次回路的安全运行。

在优化以及改造变电站的电气二次系统的设计回路当中，除了上述的影响因素外，依然还要考虑到其他的影响因素，要确保变电站的电气二次系统的有效设计，合理改造、优化，就必须要采用综合自动化的系统对其进行实时监控、测量以及保护，以此方式来实现变电站电气设备的正常投运工作状况，运行管理二次保护等各个方面的需求，增强整个系统运行的安全性、可靠性，实现最大的经济效益。

2.变电站二次系统的组成及存在的风险

2.1变电站设备

旧式的变电站在升级成智能变电站的过程当中，需要安装大量的智能化装置，通过这些装置来完成设备信息的采集、传输和处理，达到监控电器设备的目的。在实际当中，将变电站当中的PMU和测控装置进行结合，可以加强智能调度对信息的感知力，优化高级应用的精度，增强自动化功能。

2.2通讯网络

随着计算机及其附属的技术不断的进步，目前的网络信息传输速率已经完全达到了二次系统的设计要求。在整个智能变电站当中，所有的电力设施设备都与通信网络相连接，从而保证系统可以对设备进行实时的监控和调节。变电站在运行的过程当中，所有的设备设施都应当与网络连接，从而方便操作人员的实时监控和协调，使变电站运行效率达到最大化。

2.3变电站二次系统存在的安全风险

在现阶段，变电站二次系统病毒主要是借助网络、U盘、局域网等来进行传播，设计安全防护方案时最重要的就是预防，并且能够使病毒攻击的可能性得到最大限度的降低。其中，最主要的风险包括：第一，网络入侵者通过发送非法控制的命令，进而使电力系统出现事故，更甚者会造成系统瓦解；第二，未经授权就使用电力监控系统的网络资源或者计算机，导致负载过重，进而使系统出现故障；第三，将大量数据发送给通信网关或者电力调度数据网，进而使监控系统或者网络瘫痪。

3.变电站二次设计注意事项

3.1二次设计中的电缆设计

目前世界范围对二次强电以及二次弱电的定义范围基本相似，二次强电的主要指电压在110伏特和220伏特，对于小于24伏特的电源电压则视为二次弱电。一般情况下这两种电压分类使用必须明确开来，万一出现混用后果不堪设想。弱电流入强电回路一般不会造成严重后果，强电流入弱点回路后果将不堪设想。对变电站系统二次设计中微机系统的完善与保护首先需要降低干扰因素的数量和种类，因此在实际设计时应该尽量减少电容量。为避免交流电受不稳定因素干扰流入直流回路给系统带来的严重后果，必须在设计师充分考虑一切可能的干扰因素，例如必须保证全站等效电容，如果出现偏差引起回路电流不稳定，轻则影响系统正常工作，重则带来极其严重的后果。不同程度的电流由于产生的电磁强度不一致会互相干扰，从而导致设备运行出现紊乱现象，因此必须避免不同强度电流公用电缆的情况发生。交流电与直流电也是如此，不仅电流强度存在偏差，交流电处于周期变向过程中，电流方向会出现周期性变化，因此产生的电磁场方向时刻变化着，直流电的电磁场相对比较稳定，与多变的交流电之间会互相影响，因此必须使用不同的电缆传输。在使用不同电缆的基础上应该增设具有抗电磁干扰能力的电容器。

3.2二次寄生回路的应对措施

变电站系统经常出现无意识直流电源的导入，从而引起系统工作紊乱，出现这种问题的原因一般是不同回路被连接到同一端子，因此在变电站二次设计中必须避免此类情况的发生。在电路实际运行时，如果独立保护设备的直流回路并非完全自供，一般不会出现问题。当电路系统发生故障时，处理故障须打开二次接线，从而导致回路中的电阻分配平衡被打破，极容易形成寄生回路，从而误导保护装置的不正常运行。

针对电源端子的二次设计，必须充分考虑端子可能受到的不良影响，保证端子排所有的单线都被妥善安排。对于保险装置中的熔断器或不同端子来说，不在产生任何回路之间的联系，避免干扰因素导致系统保护装置失灵，如出现实在无法避免的情况，可利用空接点的方式输出，将可能出现的不良影响降到最低。

3.3回路设计需与时俱进

传统变电站系统二次设计保护装置经历多年的发展与改进，这其中不乏一些经典案例。现代变电站二次设计可以借鉴原先的设计方案，但不可一成不变照搬前人的思想。现代变电站对自动化及系统的综合性能提出更高的要求，导致很多经典设计方式已经不适应时代的要求，必须在原有的基础上进行改变，只有跟随科技发展和实际需求的步伐才能设计出最实用的系统。

结束语：

在我国电力工程规划建设的过程中，变电所二次回路设计有着十分重要的意义，它不仅有效的保障了整个电力系统的安全性和稳定性，还提高了电力资源的质量。因此我们在对变电所二次回路进行设计的过程中，就要对其设计施工的质量进行严格的要求，从而使得变电所在使用时不会受到外界因素的影响，而出现故障。

参考文献：

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[2]温刚.变电站二次回路压降在线监测系统的研究与应用[J].科技信息（科学教研）.2010（14）.

[3]程芳君.有关变电二次设计的分析与探讨[J].科技论坛.2012（15）.