变电站电气二次设计方案探究

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【摘要】电站是电流、电力和电压的综合处理场所，是发电厂和用户之间的重要组成部分，具有汇集电流、分配电力和分配电压的作用，而电气二次设计可以更好的监控和保护供电系统。本文首先分析了变电站一次设备中的电气主接线设计参数，然后基于此提出了变电站电气二次设计的方案。结果表明，电气二次设计可以有效监视、控制、保护一次设备运行的电气设备，实现供电系统的安全稳定运行。而在具体的电气二次设计中，需要对电能计量、电能采集系统、直流系统、站内监控系统、继电保护和火灾消防等系统进行参数配置和系统设计，才可以保证变电站电气二次设计的安全有效。

【关键词】变电站；电气；二次设计

变电站包括降压变电站和升压变电站，降压变电站通常由低压配电室、变压器室和高压配电室等组成，升压变电站紧靠发电厂，是发电厂升压站的一部分。而电气设备是变电站中的重要组成部分，主要负责负荷调整、机组的启动和停止、主要设备运行状态的监视、设备和线路的切换以及一异常事故处理工作，根据其作用和工作原理，可以将电气设备分成一次设备和二次设备两部分。其中一次设备主要包括生产、输送、变换、使用和分配电能的设备，而监视、控制、保护一次设备运行的电气设备，称为二次设备。在电力系统的主回路系统中，发电机供电，变压器升压，在通过线路输送到城市的降压变电所进行降压处理，而后送给用户，这是一个完整的供电系统，而为了保证这个系统的安全稳定运行，还必须设置一套复杂的保护，来应付系统运行中可能出现的故障，这个保护系统就是二次设计系统，是一种基于二次设备的保护系统，可以有效保证一次回路的安全运行。

一、电气主接线的基本要求

变电站或发电厂中连接一次设备，用来传输、分配和汇集电流的线路叫做电气主接线，也成为主电路，应该根据电力系统原始资料，变电站的运行状态以及其可靠性、经济性来选择合适的主接线形势，它直接影响着配电装置的布设、电气设备的选择、控制模式以及继电保护方案的拟定。在进行电气主接线设计的时候，要权衡可靠性和经济型，选择现代化程度较高的自动化、高质量的装置设备，但是也应该注意在保证了可靠性和灵活性的同时，尽可能的降低成本。

变电所的主接线设计应该根据变电站的设备、出线回路数目、在电网系统中的地位和负荷量来进行，基本的要求是要满足供电系统的灵活可靠运行、维修方便、经济以及之后的扩建工作。通常来说具体的要求如下：减少投资费用；保证电能质量，满足用户需求；简单化接线设置，进行操作方便、便于检修的设计。

二、变电站电气二次设计方案

1.电能计量

电量计量的实现是通过在变高设置关口计量点，在变中和变低设置关口考核点来实现的，在110KV/35KV/10KV、电容器和站用的变回路中亦是设置关口考核点。变高侧关口配置的电能表主要参数为三相四线双方向3×57.5/100V，5（10）A，有功0.5S级以及无功2.0级，变中和贬低的多功能电能表应该按照单表、主副表来设置，具体参数为三相四线双方向3×57.5/100V，5（10）A，有功0.5S级以及无功2.0级。35KV、10KV、电容器和站用变回路的多功能电能表具体参数为三相四线双方向3×57.5/100V，5（10）A，有功0.5S级以及无功2.0级。站用变低0.38KV的多功能电能表主要按照设三相四线3×220/380KV，1（2）A，有功0.5S级以及无功2.0级的参数进行主副表设置。以上用到的多功能电能表都配备有辅助电源AC220V、DC110V背景下的带双RCS-485口以及光通讯接口。

2.电能采集系统

整个变电站需要配备一整套电能采集系统，可与当地的二次监控系统连接，并且能够精确完成对于站内电能数据的采集、安全存储，并且可以在制定的时间点向主站发送采集的数据。

3.直流系统

采用一整套直流电源装置为变电站内的自动化操作系统在控制、信号接收、数据采集、断路器以及照明通讯工作中提供直流用电。因为110KV/35KV/10KV线路的断路器合分闸一般都采用电动弹簧来进行，且变电站内通常没有较大的冲击电流，所以考虑到一定余量的情况下，并且需要满足站内出现事故之后两个小时的用电量，可将蓄电池容量设计为300Ah。整套直流系统的控制开关受到智能微机控制，利用双足蓄电池提供电源，两段单线接线，而在两段母线之间设置开关的同时，每一条母线上配置充电装置和蓄电池，为了确保充电装置和蓄电池的不并列运行，需要联锁母线和进线开关。具体的直流系统参数为容量300Ah，电压DC110V，高频开关电流模块热备份模式N+I，母线配置4个20A/DC110V模块。

4.站内监控系统

采用分层分布式结构来进行站内监控系统的布设，双击配置监控单元。站级层和间隔层是主要的组成部分，总线型结构和总线型网络是其主要组成部分。站级层主要包括当地监控和打印机等，间隔层主要负责35kv/10KV的线路测控，主控室的监控。且采用三级控制模式远程控制断路器和电动隔离开关。

5.继电保护和安全自动装置

主变压器受到微机的自动控制，110KV侧设和复合电压受到过流保护和零序过流保护，35KV和10KV线路配置分散式的过压、失压和过电流保护，同时配备不平衡、接地保护。对于10KV中性点常采用消弧线圈接地方式中的小电流接地选线和跳闸出口功能来进行保护。

6.消防及火灾应急系统

变电站需要一个完整的消防报警系统，根据实际情况来配备监控系统，实现远程图像监视，将站内的二次监控设备和火灾消防系统相连，保证远程操作的时效性和无人自动性。

综上所述，变电站的二次设计是一个复杂的过程，需要涉及到电能计量、电能采集系统、直流系统、站内监控系统、继电保护和安全自动装置、消防及火灾应急系统等设计工作，要想实现设计的安全可靠、经济合理，需要在建设过程中多加探索，少走弯路，总结经验，切实做好变电站电气二次设计工作。

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