浅议变电站电气二次系统设计

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摘 要：变电站是处理电力、电压、电流的重要场所，是连接用户和发电厂的桥梁，其作用主要是进行电流的汇集与分配、电压的分配等。变电站电气二次系统是保护变电站供电安全的重要系统，本文对变电站电气二次系统的重要作用进行了分析，对其系统设计进行简要分析。

关键词：变电站；电气二次系统；设计

【分类号】：TU855

2009年，我国提出建设坚强智能电网的战略规划。变电站作为电网运行的重要环节和主要监控点，起到联系整个系统的重要作用。变电站的电气二次系统的合理性与可靠性与变电站安全稳定运行有着密切关系，可以视为变电站的神经系统。因此，有必要对变电站二次系统展开研究，以推动整个变电站乃至电网的安全稳定。

一、变电站电气二次系统概述

变电站电气二次系统是一个复杂的系统网络，主要包括变电站内的各类电气设备及其相应的控制、调节、信号、测量回路，以及电气二次系统的继电保护装置、安全自动装置、准同期装置、直流操作电源等。总体来分析，可以将变电站电气二次系统分为以下几个部分：

（1）继电保护和安全自动装置。继电保护和安全自动装置是电气二次系统的重要组成，主要用来保护变电站的安全稳定运行，一旦出现系统故障，立即动作于告警或跳闸。（2）控制回路。变电站二次控制回路主要用来对变电站内各类设备进行控制，主要是各类开关设备的跳合闸操作，继电保护发出跳闸信号后，通过控制回路来执行跳合闸。（3）信号回路。变电站电气二次设备的运行，均依赖于信号回路的运行，通过变电站二次信号回路，准确采集一次设备的工作状态，包括信号的发送、接收和传递网络，来为运行人员进行运行和维护提供依据。（4）调节回路。除了通过控制回路来控制开关的跳合闸以外，有一些变压器主设备还需要通过调节回路来调整期工作参数。（5）其他回路。除了上述回路以外，变电站二次系统还包括绝缘检测回路、系统同期回路、操作电源回路等，是变电站功能实现的辅助回路，随着电网技术的发展，变电站建设水平不断提高，电气二次回路技术水平的高低目前已经成为衡量变电站自动化程度的重要方式。

二、变电站电气二次系统重要作用

随着现代电力系统的逐渐发展，电网已经面向高电压、远距离输电以及智能化的方向发展，所以，对电网输电的安全、稳定的要求也逐渐提高，在经济性方面也提出了新的要求。在变电站电气设备中，二次设备主要负责保护一次设备的安全、稳定运行，电气二次系统是控制整个二次设备的重要系统，随着现代化、信息化、微机化的逐渐发展，供电需求的不断提高，电气设备的输电和配电的过程中存在更多的安全隐患和问题，容易出现送电故障或安全事故。在此背景下，电气二次系统起到举足轻重的作用，其设计及应用的目的就是保护一次回路、设备及二次设备的安全。在变电站电气二次系统设计过程中，要考虑各方面的因素，确保系统设计科学、合理、有效，在应用过程中有利于改造和优化升级，这不仅是有利于保护一次电气设备，更有利于提高整个运行系统的经济效益和社会效益。

三、变电站电气二次系统设计分析

1.变电站主接线的相关设计

变电站主接线是电气设备重要组成部分，是电气二次系统设计的基础环节，其作用是连接一次设备与二次设备，起到电流的汇集、传输和分配的作用。电气主接线也称为主电路，其选择的形式直接影响电气设备的选择，继电保护方案的制定，控制模式的选择以及配电设备的布置等。电气主接线选择正确与否关系着电气二次系统的经济性、可靠性、安全性、稳定性。所以，必须提高电气设备主接线稳定运行的优化设计。主接线作为电气设备中修复元件的组成系统的一部分，在其型号选择上要尤为注意，必须根据电气的主接线稳定性指标来选择，经过准确的核算分析来确定准确的主接线。在设计过程中，要充分考虑供电系统使用的方便性，设计出维护简单、灵活性好、可靠性高、经济性好、易于扩建升级的主接线，在满足用户出现回路负载量的前提下，减少设计成本。除此之外，在主接线连接时要特别注意，容易出现电气二次系统装备与一次系统装备无法连接或连接错误的现象，容易因此产生直接性的安全事故。

2.监控系统、应急系统、智能控制系统的设计

监控系统是对整体电气设备的控制，包括一次设备、二次设备，是电气二次系统的重要组成。变电站内的监控系统设置采取分布式结构，双击配置，主要有总线结构和总线型网络、站级层、间隔层共同构成。还可以通过远程控制进行电动隔离开关和三级模式远程控制短路器。应急系统主要是消防和火灾的应急系统，除了对电气设备正常的检修之外，还要设置消防报警系统来防止出现突发状况。变电站受恶劣天气，如雷电等影响。容易出现自身超负荷状态而出现火灾，火灾应急系统的设置是维持变电站可靠性与安全性的必然要求。智能控制系统能够维持整个电气二次系统高效性、自动化、智能决策作用的重要系统，能够在变电站信息处理中设计最优的方案，减少运行的成本，提高变电站整体运行效率。当出现危险情况时，智能系统能够通过收集情报进行智能判断与决策，在短时间内作出优化的响应，减少损失。在当前的智能系统研究中，神经智能系统、专家系统等都在进一步的研究中，但对于变电站电气二次系统的设计而言具有广阔的应用前景。

3直流系统的设计

直流系统在变电站电气二次系统中具有重要作用，是自动化控制系统的主要能源支持，是电气系统实现数据信号采集、控制的重要基础。直流系统能够保证电路器和照明通讯设备接收自动化系统传输的控制信息，保证其稳定运行。变电站电气二次系统中常通过电动弹簧来进行断路器的和分闸操作，因为变电站内冲击电流较小，因此，为了保证变电站内即使出现的运行中断还能保证两个小时的安全用的，需要进行余量的储存，一般将直流系统内的电池容量设计为300Ah。在直流系统的设计中，还可以通过智能微机的控制形式来操控开关的断开、闭合状态，其直流电源采用双足蓄电池的供电形式。通过设置单线单独接线，在每条母线上配置蓄电池和充电设备，在每条母线之间设置开关，并且使用联锁的方式控制母线与进线间的开关，方便蓄电池和充电设备的并列运行。

4继电保护的设计

变电站的继电保护主要包括线路保护、变压器保护。对于220kV线路应配置双套完整的、独立的能反映各种类型故障、具有选相功能全线速动保护，每套保护均具有完整的后备保护。对于110kV线路只需配置单套光纤差动保护就行。在35kV和10kV线路设置过流保护、失压保护以及分散式过压保护。主变压器的保护配置也有要求，对于220kV主变，应配置双重化的主、后备保护一体化电气量保护和1套非电量保护。对于110kV主变，配置单套的差动保护，高后备保护，低后备保护以及非电量保护。这些主要保护的配置对整个电气二次系统来说非常重要。

四、结语

变电站电气二次系统是重要的保护、监测、控制系统，对于整个供电系统都具有重要作用。在电气二次系统设计过程中，除了要考虑复杂的设备系统外，还要考虑供电系统的安全性、稳定性与经济性。

参考文献：

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