變電站設(shè)計中須引起注意的幾個問題概要

1、大眾用電2009/7T ech ni cal A pplicati on技術(shù)應(yīng)用欄目助理編輯/李超 西安供電局高鵬馬龍濤高紅杰西北電網(wǎng)有限公司馬江泓變電站設(shè)計中須引起注意的幾個問題近年來，隨著電網(wǎng)建設(shè)的高速發(fā)展，對變電站設(shè)計速 度和質(zhì)量的要求也越來越 高。設(shè)計質(zhì)量的好壞將直接影響到變電站投入后的安全運行。下面筆者根據(jù)多 年的工 作經(jīng)驗對在設(shè)計中需要注意的問題和容易忽視的細節(jié)進行了一些闡述。1直流系統(tǒng)設(shè)計1.1系統(tǒng)接線避免采用2臺充電機、1組閥控蓄電池的接線方式。某些變電站的典型設(shè)計中的直流系統(tǒng)采用了 2臺充電機、1組閥控 蓄電池的接線方式，這種設(shè)計不太合理。2臺充電機、1組蓄電池的設(shè)計是沿襲

2、原來采用相控充電機、固定防酸蓄電池時的設(shè)計思想，殊不知設(shè)備情況已發(fā)生 了 變化。原來的相控充電機可靠性不高，因此一般采用2臺充電機；而固定防酸蓄電 池造價高、壽命長、可靠性高，所以一般采用1組蓄電池。目前采用的高頻開 關(guān)電源的充電器為N+1備份，且各模塊可脫離監(jiān)控單元獨立進行 工作，充電機的 可靠性已大大提高。而閥控蓄電池雖使用 安全、日常維護量小，但其可靠性和壽 命明顯不如固定防酸蓄電池，因此合理的設(shè)計應(yīng)重點加強蓄電池的可靠性。應(yīng)采 用雙套充電機、雙組蓄電池而非雙套充電機、單組蓄電池。為不增加投資，蓄 電池的容量可選用原蓄電池容量 的一半。這樣本質(zhì)上為2套直流系統(tǒng)，2組蓄電 池、2臺充電機、

3、2面饋線屏，正常運行為分開運行，充電機或蓄電池 檢修時并 列運行。系統(tǒng)方式靈活，每段母線上的充電機和 蓄電池可同時撤出系統(tǒng)。當(dāng)撤出 系統(tǒng)后充電機和放電回 路可對本段母線的蓄電池進行核對性充 、放電。1.2蓄電池的選用目前變電站的閥控蓄電池主要采用 2V和12V 2種，各有其優(yōu)缺點。2V蓄電池的優(yōu)點是電池設(shè)計壽命長并且 可靠性高，損壞12 節(jié)時可將其短接，不會對系統(tǒng)電壓有 很大的影響；缺點是造價較高、維護量 大、占地面積大。12V蓄電池的優(yōu)點是每組僅18塊（220V系統(tǒng),維護、更換都比較方便,造價 比相同容量的2V電池低，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積??；缺點是設(shè)計壽命少于2V電池， 損壞12節(jié)對系統(tǒng)電壓影

4、響較大，且不能短接，一般需更換。權(quán)衡利弊后110kV變電站宜采用2組12V、100AH的蓄電池；330kV及以上變電站宜采用2組2V、容量大于300AH的蓄電池。1.3放電回路蓄電池的核對性充、放電，對蓄電池的壽命和整個直流系統(tǒng)的安全至關(guān)重要，是以后運行過程中的一項長期、經(jīng)常性的工作。為 了日后的運行維護方便，應(yīng)設(shè)計蓄電池 放電回路并帶有放電模塊，運行中可將單臺 充電機、單組蓄電池撤出運行進行核對性充、放電。要求具有智能放電 功能， 可根據(jù)單瓶截止電壓、整組截止電壓、放電時間等 參數(shù)設(shè)置放電的方式。1.4饋線方式變電站直流網(wǎng)絡(luò)的饋線應(yīng)采用何種形式更為合理，是目前尚有爭論的1個問題。DL/T50

5、44-2004電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計技術(shù) 規(guī)定461條規(guī)定 直流網(wǎng)絡(luò)宜采用輻 射狀供電方式”。而國家電網(wǎng)公司十 八項電網(wǎng)重大反事 故措施13.3.1.1條規(guī)定新、擴建或改造的變電所（站直流 系統(tǒng)的饋出網(wǎng)絡(luò)應(yīng)采用輻射狀供電方式，不應(yīng)采用環(huán) 狀供電方式。在用設(shè)備如采 用環(huán)狀供電方式的，應(yīng)盡快改 造成輻射狀供電方式。”筆者認為，相比而言設(shè)計規(guī)范的規(guī)定比較合理，反措的規(guī)定有些片面。330kV 及以上變電站一般設(shè)有保護小 室，采用輻射狀供電時的電纜敷設(shè)距離短（電纜僅需從饋線屏輻射到各保護小室的分電屏，再從分電屏輻射到各 保護裝置，且蓄電池的 容量大，易滿足饋線網(wǎng)絡(luò)的多極 極差配合。因此在330kV及以上變

6、電站采用輻射 狀供電方式較合理。110kV變電站有多條10kV出線，且目前的 保護設(shè)計多為就地設(shè)計，直流如采用輻射供電方式，電纜用量多，造價高。反措中要求輻射供電是 為了提高可靠 性，在輻射供電方式下如果1條10kV出線保護的電源開 關(guān)越級跳 閘，不會使上一級保護由于失去電源而不能動作，造成事故擴大。其實只要對主變和母聯(lián)間隔的10kV開關(guān)進行操作、保護電源單獨從直流饋線，其他10kV出線 仍采用傳統(tǒng)的環(huán)網(wǎng)供電就可很好地平衡可靠性與造價。經(jīng)驗薈萃欄目助理編輯/李超T ech ni cal A pplicati on技術(shù)應(yīng)用 2非有效接地系統(tǒng)的消諧措施的設(shè)計10kV、35kV等非有效接地系統(tǒng)多采用

7、電磁式電壓互感器（TV ,因電磁式TV是1個典型的非線性電抗，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地、分合閘等外界擾動時，就有可能因參數(shù)滿足諧振條件而產(chǎn)生鐵磁諧振。為了避免鐵磁諧振，應(yīng)設(shè)計消諧措施。目前的消諧措施有加裝一、二次消諧器，消弧線圈，采用勵磁特性好TV和抗諧振TV等。在采用中應(yīng)注意以下關(guān)鍵點(1 一、二次消諧器能在一定程度上減少諧振的幅度、吸收諧振的能量，減少TV飽和，但不能預(yù)防諧振發(fā)生。此 外一次消諧器對各相TV特性的一致性要求較高，如一致 性不好則會產(chǎn)生零序電壓，發(fā)出虛假的接地信號。消弧線 圈能消除單相接地時的間歇性弧光過電壓，減少TV飽和的幾率，對其它原因造成的TV鐵芯飽和也有一定的效果， 可在一定程

8、度上減少諧振，其效果優(yōu)于一次消諧器。(2防止TV的諧振除采用一、二次消諧器和消弧線圈等手段外，還可以從產(chǎn)生諧振的源頭著手，如采用勵磁 特性好的TV、抗諧振TV等。對于系統(tǒng)參數(shù)易產(chǎn)生鐵磁諧 振的35kV系統(tǒng)，其TV可設(shè)計為電容式。(3在同等條件下采用勵磁特性好的 TV不易發(fā)生諧振。為減少發(fā)生諧振的幾率，應(yīng)在TV的技術(shù)條件中增加 對勵磁特性的要求。勵磁特性有2個方面：一是勵磁特性 的一致性,二是勵磁特性的量值。目前國標(biāo)(GB1207-1997和行業(yè)標(biāo)準(DL/T726-2000對40.5kV及以下的互感器勵磁特性暫無規(guī)定，國家電網(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大 反事故措施中對勵磁特性的量值有一些要求。對勵磁特

9、性的控制措施主要有2個方面：一是改變互感器鐵芯的分布，使其不易出現(xiàn)飽和；二是出廠前對互感器按3臺（3個單相互感器進行配組，提高其一致性。技術(shù)條件中的 具體要求如下：一致性要求各相TV在一次額定電壓下勵 磁電流最大和最小值之比不超過 130%。勵磁特性的量值 要求在1.9Um/姨電壓下,TV的鐵芯磁通不飽和。（4采用一次消諧器應(yīng)注意幾個問題:TV的中性點由直接接地改為經(jīng)消諧器接地后，其中性點最高電壓可 達到數(shù)千伏，應(yīng)考慮一次N端子的對地和對二次端子間 的絕緣要求，不能使用半絕緣的TV。為防止在運行中發(fā) 出虛假的接地信號，應(yīng)對TV的一致性提出要求。3防誤閉鎖設(shè)計防誤閉鎖設(shè)計的原則是以電氣聯(lián)鎖、設(shè)備

10、自帶的機械聯(lián)鎖和測控閉鎖來實現(xiàn)間隔的防誤閉鎖，用微機閉鎖來補充實現(xiàn)邏輯關(guān)系復(fù)雜的跨間隔閉鎖。同時應(yīng)注意以下方面：（1需加深對防誤閉鎖的設(shè)計深度。很多變電站的初設(shè)乃至施工圖中對閉鎖的設(shè)計僅用全站采用微機 閉鎖”等一語帶過，既沒有整體設(shè)計，也沒有閉鎖關(guān)系圖紙、更沒有鎖具的安裝地點和安裝方式說明， 給施工和運行帶來不便。（2電動刀閘應(yīng)設(shè)計電氣聯(lián)鎖，不能因有微機 閉鎖而省略 電氣聯(lián)鎖。（3完善主變接地刀閘閉鎖條件。為檢修方便，一般在主變各側(cè)設(shè)計主 變的接地刀閘，但往往該接地刀閘的閉鎖條件未考慮全面，僅考慮了本 側(cè)的開關(guān)或刀閘的狀態(tài)。主變接地刀閘的閉鎖條件應(yīng)為：主變在冷備用狀態(tài)（主變各側(cè)隔離刀 閘均拉開

11、 才能合接 地刀閘；主變各側(cè)接地刀閘均拉開后才能操作各側(cè)的隔離刀閘。主變接地刀閘如果是電動刀閘，則應(yīng)將各側(cè)隔離刀 閘的輔助開關(guān)接點串入其 電氣聯(lián)鎖回路；如果為手動操作 則需增加具有上述閉鎖條件的電磁鎖或微機閉鎖 鎖具。4站用變間隔電流互感器（TA變比的選擇 設(shè)計人員往 往重視對主變 10kV側(cè)開關(guān)間隔、10kV出線和電容器間隔的動穩(wěn)、熱穩(wěn)的校驗，遺漏了對站 用間隔TA的穩(wěn)定性校驗。對于所有10kV間隔的電流互感 器,遠離電源方向的 任一點發(fā)生短路，短路電流都會流過該電流互感器，短路電流隨短路點離母線距離 的增加而減小，當(dāng)短路點發(fā)生在電流互感器接線端時，短路電流最大，其值與母線 短路電流基本一樣

12、。因此，在選擇電流互感器熱穩(wěn)定電流時，可以取臨近的母線 短路電流。DL/T448-2000電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程和DL5137-2001電測 量及電能計量裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程 要求TA額定一次電流，應(yīng)保證其在正常運行 中的實際負荷 電流達到額定值的60%左右，至少也應(yīng)不小于30%。對于站用間隔 的TA變比的選擇，設(shè)計人員如僅按照站用變的 容量進行設(shè)計，往往選出的互感器 變比很小，不能滿足動 穩(wěn)、熱穩(wěn)定的校驗。應(yīng)慎重選擇變比小于200/5的TA。 5其它設(shè)計問題的建議（1 GIS、10kV封閉開關(guān)柜的母線容量應(yīng)盡量按照最終規(guī)模的容量來考慮。GIS、10kV封閉開關(guān)柜預(yù)留的擴建 間隔盡量放到兩邊。（2 TV操作過程中有一定 的危險，在操作過程中有可能因鐵磁諧振等原因產(chǎn)生操作過電壓，造成TV損壞、爆炸。為避免對人員