关于电气二次设计常见问题的研究

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摘要：在电气二次设计中，针对电气安全防误操作、光纤纵差保护、继电保护双重化配置、二次接地与抗干扰措施、流变、压变的级次选择与配置存在的问题，进行讨论，并提出了见解。

关键词：二次设计；配置；问题。

电气二次设计主要是对主线路一次设备参数进行测量，检测，控制电路设计。其电压等级较低，例如变电所电压互感器和电流互感器另一侧所接测量，显示，控制设备都是二次设备。

电气二次设计主要包括电站计算机监控系统、系统及元件继电保护、直流电源系统、火灾报警系统、工业电视系统、工程安全监测自动化系统等。本文将对电气二次设计中常见问题进行探究。

一、安全防误装置

在电气设计中，除了做好专业性电气设计，防止产生重大电力生产事故也是电气设计的重中之重。2000年国电公司制定了《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》，之后继电保护专业针对“二十五项重点要求”制定了反事故技术措施和相应的实施细则，该细则一直作为设计、施工、验收的准则。

“安全生产为基础，经济效益为中心”始终是电力行业的宗旨。变电站的设计、施工、运行、生产管理、检修维护，不论从哪个角度，“安全” 始终应该放在第一位。国网公司制定颁发了《防止电气误操作装置管理规定》，明确规定防误装置必须同步设计、同步施工、同步投运，防误装置应满足“五防” 功能，在设计时就应作好技术把关。

二、光纤纵差保护

光纤纵差保护实际上就是一种差动保护。只不过将两侧的电气量先转换成数字信号后，再通过光纤进行双侧通讯，对两侧的电气量进行比较。而一般的差动保护主要比较两侧的电流差，用的是控制电缆形成差流回路，为防止CT二次回路负载太大，差流回路的电缆不可能很长。但光纤差动不存在这个局限性。光纤差动由于具有传输信息量大、中继距离长、防止雷电、抗干扰性能好等优点正广泛应用于电力系统中，作为电力网的主保护，同时利用了电力系统的特有资源(地线复合光缆OPGW、缠绕式自承光缆ADSS)，但SDH光纤通道自愈环切换需要一定时间，一般技术资料给出不大于50ms，在实际应用中光纤保护通道告警也是令运行、检修人员头痛的问题，这表现在继电保护专业与通信专业从设计开始就存在盲区问题，继电保护专业有按反措铺设的铜排或铜网，通信机房也有类似的措施，但两者之间的连接往往被忽视，没能建立一个整体的低阻抗二次系统平面，所以在设计时，就应总体考虑，铺设继电保护室到通信机房的接地铜排；同时通信机房的光／电转换部件到PCM的屏蔽双绞线是通信和保护专业管理的盲区，而这段电缆抗干扰措施不到位，也是光通道告警的主要原因之一，建议采用外屏蔽层两端接地，可降低高频段共摸干扰影响，同时内屏蔽层一端接地，可有效降低低频段的容性耦合。以上问题是在电气二次设计中应该注意到的。

三、继电保护

继电保护包括系统继电保护和原件继电保护。其中电力系统继电保护的基本任务是：(1) 自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。(2) 反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件而动作于信号，以便值班员及时处理，或由装置自动进行调整，或将那些继续运行就会引起损坏或发展成为事故的电气设备予以切除。元件继电保护包括发电机 变压器组保护、厂用变压器保护等。继电保护装置为了完成它的任务，必须在技术上满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性四个基本要求。

采用继电保护双重化配置是防止因保护装置拒动而导致系统事故的有效措施，除按细则要求执行外，还应注意：装置时不应有任何电的联系；独立的交流电压、电流回路；一套保护停运时不会影响另一套正常运行；断路器与保护配合的相关回路相互独立，这些原则就是电气二次设计的标准。笔者认为不同厂家产品，必须做两套图纸，给设计、运行、检修带来不必要的麻烦。

四、抗干扰与二次接地

每组电流互感器二次绕组中性点应仅一点接地，与其它回路无电路联系时，在开关站侧接地更适宜。当一次绕组击穿时，因接地线最短，限制高压传人二次回路最有效；当多组电流互感器二次回路间有电路联系时，应将各电流互感器二次绕组中性线在控制室并联后一点接地，这样可避免电磁干扰产生零序电流。电压互感器二次绕组与开口三角二次绕组分别用电缆引至控制室并一点接地，目的防止二次绕组负载不平衡在地线上产生零序电流，从而产生零序电压，对于采用微机保护装置的变电站，在执行铺设接地铜网反措的基础上，建议在电缆沟内增加敷设截面不小于100mm2的铜缆。一端和微机保护接地铜环网一点相连，共点接地，另一端延伸至与控制室微机保护屏有电缆连接的端子箱处。该铜缆与微机保护接地铜环网间的连接及铜缆各支路间的连接应采用铜焊接。开关场端子箱内宜安装不小于100mm2 接地小铜排，经不小于10mm2 的多股铜线与接地铜缆焊接相连，并共点可靠接地；端子箱内电缆屏蔽层可靠接至铜排上。对于35kV及以下电压等级，采用分布式布置的微机保护装置，在端子箱内敷。设微机保护接地铜环网，并敷设截面不小于100mm2 的铜缆将端子箱内的接地铜环网与主控室内的接地铜环网连接。

五、压变、流变级次选择与配置

电流、电压互感器的主要用途是为继电保护、仪表、测量提供电力系统一次电流、电压的信息，电流、电压互感器的二次参数是与继电保护、测量、仪表的特性和要求相适应的，其性能直接影响继电保护的可靠性、测量和计量的精度，影响电网安全及工程投资等，由于数字电子技术的发展，微机保护在电网中得到广泛应用，数字式电子测量表记代替了常规电磁式仪表，这给电力常规电磁式互感器制造及参数选择提出新的问题，测量用互感器只有负载在25％～100％时才能保证其精度，由于综合自动化的应用，取消了电测仪表、控制设备，一般用综合测控装置自身的显示器，再加上设备布置更加紧凑，电缆用量减少，互感器的实际负载远小于25％ 的额定负载，负载不能匹配，精度难以保证。

电力系统正在向超高压、大容量电网发展，电磁式电流互感器越来越难以满足发展的要求，铁心易饱和，动态范围小，易受电磁干扰，二次开路易产生高压，易产生铁磁谐振等。光电式电流互感器及光电式电压互感器的出现为解决此类问题提供了条件。光电互感器的应用将推进变电站自动化技术新的变革，近年来，有源OCT已进入实用阶段，光学式光电互感器(无源式)也正走向应用。光电互感器与光纤通信技术和计算机技术结合，组成光纤局域网，应用于电力系统，是变电站自动化系统发展的方向。光电互感器与电子式仪器仪表、微机保护、测量装置的合理接口及标准化，不仅能简化二次保护、测量装置，而且能提高整个系统的准确性和可靠性，并使二次设备逐步溶入一次设备之中，将推进整个电力系统的设备制造与开发快速发展。

六、结语

计算机技术、信息技术、光电技术的发展使电力系统更加自动化，为更好的进行新技术的推广与应用，与之相适应的规程规范应不断修改、完善，同时，应开展更多新的课题，研发新产品，不断推出经济、可靠、实用的新产品。为提高电力系统自动化水平、确保电网安全，作出更大的贡献。

参考文献：

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