变电站电气二次设计的探究

摘要：变电站电气二次设计主要包括对主线路一次设备的参数的测量设计、检测设计和控制电路的设计等，设计内容主要包括电能计量、电能采集系统、直流系统、站内监控系统、消防及火灾报警系统等。目前，在变电站的电气工程中，电气二次设备的设计一直以来是人们探究的领域，完善电气二次设计不仅有利于变电站电气二次设备的安装、运行质量，而且有利于提高电力系统的运行质量和工作效率。

关键词：变电站电气；二次设计；探究

中图分类号：TM411 文献标识码： A

一、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。

二、.变电站电气二次系统的设计

1、电能计量的设计

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66kV/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，变中和变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、交直流一体化电源系统

66kV 变电站采用交直流一体化电源系统。将站用交流电源、通信电源、直流电源、UPS电源系统一体化设计、一体化配置、一体化监控。

站用交流电源系统：采用单母线分段接线，交流电压采用380/220V。

站内直流系统：采用220V电压，充电装置及蓄电池单套配置。蓄电池采用阀控密封铅酸蓄电池，容量200Ah；充电装置采用50A电力高频开关电源，整流模块按N+1配置。配置微机型直流绝缘自动检测装置。

通信电源：由直流220V经DC-DC变换为-48V直流给通信设备供电。DC-DC变换容量满足通信设备远期负荷要求，DC-DC模块按N+1冗余配置。

UPS电源：全站设置1套UPS电源，不带蓄电池，容量5kVA，出线回路数满足远景要求。

系统配置一体化电源监控模块，对站用交流、直流、通信电源、UPS等实施一体化监控，并以DL/T860通信标准上传接入站控层，实现与站内监控系统的信息互动。

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，双机配置监控单元。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

主变压器配置变压器差动保护做为主保护，同时装设变压器重瓦斯保护、复合电压闭锁过流保护，上述保护直接作用于跳闸。

66kV线路配置三段式距离保护，三段式电流保护，三相一次重合闸，断路器的跳合闸操作回路。保护应分别有软、硬压板进行投退控制。10kV线路配置三段式电流保护，三相一次重合闸，断路器的跳合闸操作回路。10kV电容器配置三段式电流保护、过电压保护、欠电压保护、开口三角电压保护及断路器跳合闸操作回路。要求在各个线路间隔实现小电流采样，在后台监控系统做小电流选线功能。

6、消防及火灾应急系统

由于变电站的工作为全天24小时，除了正常的检修工作，变电站要尽量避免停运的状况，以免给正常供电带来影响，造成经济损失因而需要一套完整的消防报警系统，而消防报警系统与监控系统是相互配合协作的，以确保远程操作的实效性和自动化，实现远程监控、控制等功能变电站受恶劣天气，如雷电等影响，或者是自身的超负荷状态容易造成火灾，因而消防应急处理系统的设计必不可少，也是对变电站实施正常监控的重要措施，可以维持期可靠性与安全性的要求。

7、智能控制系统

在电力系统中，已经有智能控制系统的设计和应用，智能控制系统由于其具有的高效化、自动化、智能决策响应等功能，可以在变电站的信息处理过程中寻求最优化的方案，尽量减少运行的成本，并提升电力运行的效率。尤其是在出现险情时，智能系统可以根据收集到的情报，自行判断决策，在最短的时间内做出最优化的响应，将损失降到最少。智能系统如神经控制系统、专家控制系统、模糊控制系统等都在进一步的探索与试验当中，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。

三、变电站电气二次设计得以完善的途径

1、设计前期选择合适的变电站电气二次设备

在变电站电气二次设计的前期要选择合适的电气二次设备，如果二次设备选择不当，不能达到电站标准，会直接影响到变电站电气二次设备将来的运行情况，也会为变电站的后期工作带来较大的安全隐患。比如，电气二次设备中的仪表是负责监测电路电流、电压以及功率等变化的仪器，如果仪表不能满足工程标准，那么在以后电气的工作中，随着变电站电功率的变化等因素的改变会遭到破坏，严重缩短其使用寿命，最终影响到变电站电力系统的正常工作。因此，在变电站的电气二次设计过程中要注意对于设备的选择和安装设计过程中要严格按照相关章程规定，符合设计原则，满足实际工作的需要。只有选择好了电气的二次设备，才能保证电气设计的合理性和安全性，才能从根本上促进电力系统工作效率的提高。

2、细化并认真审查设计图纸

在变电站电气二次设计的过程中要注意设计图纸的绘画要更加的细致和明确，保证安装、施工时的准确性。设计图纸是电气二次设备安装过程中的重要依据，是一套反映施工工程具体情况和相关人员主观要求的施工方案。而明确、细致的设计图纸不仅能够增加施工人员对于整个过程中可能出现的问题有预见性的解决办法，而且保证了施工过程的有效进行。所以，在变电站电气二次设计中，对于设备的安装需要提前按照实际情况设计图纸，并经过相关的审查，细化设计方案，再由相关部门单位认真仔细的审查，进一步发现问题，解决问题，并熟练掌握整个设计施工过程，保证电气二次设计的有效顺利进行。

3、增加设计安装工艺要求

变电站电气二次设计中电气设备的安装也是非常关键的一部分，电气设备的安装过程较为复杂，在安装过程的工艺要求的提高，有利于整体工程质量的提高。在电气设备的安装过程中电缆的安装是相对比较重要的一步，其中电缆穿线管和支架的安装都要满足工程的实际要求，电缆的铺设线路要满足功能要求，合理设置电缆线路中的交叉点、分支点等。尤其是静电地板夹层和竖井的电缆安装一直以来是电气二次设计中的关键，因为这两个部分的电缆线数量多、走向复杂、电缆线的粗细也不同，这就需要较高的工艺设计，保证电缆铺设的流畅与美观，同时并保证电气二次设计的有效性以及工程质量。

结语

综上所述，变电站的电气二次设计可以有效地监视、控制与保护一次设备的正常运行，从而实现整个供电的安全稳定运行。而在具体的电气二次设计中，需要对电能的计量、采集系统、站内监控系统、直流系统、继电保护、火灾消防等系统进行参数配置与设计，这样才能够保证变电站的电气二次整体设计的安全性和有效性，实现了极大的工作效益。变电站二次设计是一个复杂的电气转换过程，要想实现其设计的安全可靠和经济合理，是需要在建设的过程中多加探索，少走弯路，积极科学总结经验，切实地做好变电站的电气二次设计工作。

参考文献

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