变电站设计中须引起注意的几个问题

1、大众用电 2009/7T echnical A pplication技 术 应 用栏 目 助 理 编 辑/李 超 西安供电局高 鹏马龙涛高红杰西北电网有限公司马江泓变电站设计中须引起注意的几个问题近年来 , 随着电网建设的高速发展 , 对变电站设计速 度和质量的要求也越来越高 。 设计质量的好坏将直接影 响到变电站投入后的安全运行 。 下面笔者根据多年的工 作经验对在设计中需要注意的问题和容易忽视的细节进 行了一些阐述 。1直流系统设计1.1系统接线避免采用 2台充电机 、 1组阀控蓄电池的接线方式 。某些变 电 站 的 典 型 设 计 中 的 直 流 系 统 采 用 了 2台 充 电 机 、

2、 1组阀控蓄电池的接线方式 , 这种设计不太合理 。 2台 充电机 、 1组蓄电池的设计是沿袭原来采用相控充电机 、 固定防酸蓄电池时的设计思想 , 殊不知设备情况已发生 了变化 。 原来的相控充电机可靠性不高 , 因此一般采用 2台充电机 ; 而固定防酸蓄电池造价高 、 寿命长 、 可靠性高 , 所以一般采用 1组蓄电池 。 目前采用的高频开关电源的 充电器为 N+1备份 , 且各模块可脱离监控单元独立进行 工作 , 充电机的可靠性已大大提高 。 而阀控蓄电池虽使用 安全 、 日常维护量小 , 但其可靠性和寿命明显不如固定防 酸蓄电池 , 因此合理的设计应重点加强蓄电池的可靠性 。 应采用双

3、套充电机 、 双组蓄电池而非双套充电机 、 单组蓄 电池 。 为不增加投资 , 蓄电池的容量可选用原蓄电池容量 的一半 。 这样本质上为 2套直流系统 , 2组蓄电池 、 2台充 电机 、 2面馈线屏 , 正常运行为分开运行 , 充电机或蓄电池 检修时并列运行 。 系统方式灵活 , 每段母线上的充电机和 蓄电池可同时撤出系统 。 当撤出系统后充电机和放电回 路可对本段母线的蓄电池进行核对性充 、 放电 。1.2蓄电池的选用目前变电站的阀控蓄电池主要采用 2V 和 12V 2种 ,各有其优缺点 。 2V 蓄电池的优点是电池设计寿命长并且 可靠性高 , 损坏 12节时可将其短接 , 不会对系统电压

4、有 很大的影响 ; 缺点是造价较高 、 维 护 量 大 、 占 地 面 积 大 。12V 蓄电池的优点是每组仅 18块 (220V 系统 , 维护 、 更 换都比较方便 , 造价比相同容量的 2V 电池低 , 结构紧凑 , 占地面积小 ; 缺点是设计寿命少于 2V 电池 , 损坏 12节对系统电压影响较大 , 且不能短接 , 一般需更换 。 权衡利 弊 后 110kV 变 电 站 宜 采 用 2组 12V 、 100AH 的 蓄 电 池 ;330kV 及以上变电站宜采用 2组 2V 、 容量大于 300AH 的 蓄电池 。1.3放电回路蓄电池的核对性充 、 放电 , 对蓄电池的寿命和整个直流系

5、统的安全至关重要 , 是以后运行过程中的一项长期 、 经常性的工作 。 为了日后的运行维护方便 , 应设计蓄电池 放电回路并带有放电模块 , 运行中可将单台充电机 、 单组 蓄电池撤出运行进行核对性充 、 放电 。 要求具有智能放电 功能 , 可根据单瓶截止电压 、 整组截止电压 、 放电时间等 参数设置放电的方式 。1.4馈线方式变电站直流网络的馈线应采用何种形式更为合理 ,笔者认为 , 相比而言设计规范的规定比较合理 , 反措 的规定有些片面 。 330kV 及以上变电站一般设有保护小 室 , 采用辐射状供电时的电缆敷设距离短 (电缆仅需从馈 线屏辐射到各保护小室的分电屏 , 再从分电屏辐

6、射到各 保护装置 , 且蓄电池的容量大 , 易满足馈线网络的多极 极差配合 。 因此在 330kV 及以上变电站采用辐射状供电 方式较合理 。 110kV 变电站有多条 10kV 出线 , 且目前的 保护设计多为就地设计 , 直流如采用辐射供电方式 , 电缆 用量多 , 造价高 。 反措中要求辐射供电是为了提高可靠 性 , 在辐射供电方式下如果 1条 10kV 出线保护的电源开 关越级跳闸 , 不会使上一级保护由于失去电源而不能动 作 , 造成事故扩大 。 其实只要对主变和母联间隔的 10kV 开关进行操作 、 保护电源单独从直流馈线 , 其他 10kV 出线 仍采用传统的环网供电就可很好地平

7、衡可靠性与造价 。 经验荟萃 栏 目 助 理 编 辑/李超T echnical A pplication技 术 应 用 2非有效接地系统的消谐措施的设计10kV 、 35kV 等非有效接地系统多采用电磁式电压互感器 (TV , 因电磁式 TV 是 1个典型的非线性电抗 , 当系统发生接地 、 分合闸等外界扰动时 , 就有可能因参数满足谐振条件而产生铁磁谐振 。 为了避免铁磁谐振 , 应设计消谐措施 。 目前的消谐措施有加装一 、 二次消谐器 , 消弧线圈 , 采用励磁特性好 TV 和抗谐振 TV 等 。 在采用中应注意以下关键点 :(1 一 、 二次消谐器能在一定程度上减少谐振的幅度 、吸收谐

8、振的能量 , 减少 TV 饱和 , 但不能预防谐振发生 。 此外一次消谐器对各相 TV 特性的一致性要求较高 , 如一致性不好则会产生零序电压 , 发出虚假的接地信号 。 消弧线圈能消除单相接地时的间歇性弧光过电压 , 减少 TV 饱和的几率 , 对其它原因造成的 TV 铁芯饱和也有一定的效果 ,可在一定程度上减少谐振 , 其效果优于一次消谐器 。(2 防止 TV 的谐振除采用一 、 二次消谐器和消弧线圈等手段外 , 还可以从产生谐振的源头着手 , 如采用励磁特性好的 TV 、 抗谐振 TV 等 。 对于系统参数易产生铁磁谐振的 35kV 系统 , 其 TV 可设计为电容式 。(3 在同等条件

9、下采用励磁特性好的 TV 不易发生谐振 。 为减少发生谐振的几率 , 应在 TV 的技术条件中增加对励磁特性的要求 。 励磁特性有 2个方面 :一是励磁特性的一致性 , 二是励磁特性的量值 。 目前国标 (GB1207-1997 和行业标准 (DL/T726-2000 对 40.5kV 及以下的互感器励磁特性暂无规定 , 国家电网公司十八项电网重大反事故措施 中对励磁特性的量值有一些要求 。 对励磁特性的控制措施主要有 2个方面 :一是改变互感器铁芯的分布 , 使其不易出现饱和 ; 二是出厂前对互感器按 3台 (3个单相互感器 进行配组 , 提高其一致性 。 技术条件中的具体要求如下 :一致性

10、要求各相 TV 在一次额定电压下励磁电流最大和最小值之比不超过 130%。 励磁特性的量值要求在 1.9Um/姨 电压下 , TV 的铁芯磁通不饱和 。(4 采用一次消谐器应注意几个问题 :TV 的中性点由直接接地改为经消谐器接地后 , 其中性点最高电压可达到数千伏 , 应考虑一次 N 端子的对地和对二次端子间的绝缘要求 , 不能使用半绝缘的 TV 。 为防止在运行中发出虚假的接地信号 , 应对 TV 的一致性提出要求 。3防误闭锁设计防误闭锁设计的原则是以电气联锁 、 设备自带的机械联锁和测控闭锁来实现间隔的防误闭锁 , 用微机闭锁来补充实现逻辑关系复杂的跨间隔闭锁 。 同时应注意以下方面

11、:(1 需加深对防误闭锁的设计深度 。 很多变电站的初设乃至施工图中对闭锁的设计仅用 “ 全站采用微机 闭锁 ” 等一语带过 , 既没有整体设计 , 也没有闭锁关系图 纸 、 更没有锁具的安装地点和安装方式说明 , 给施工和运 行带来不便 。 (2 电动刀闸应设计电气联锁 , 不能因有微机 闭锁而省略电气联锁 。 (3 完善主变接地刀闸闭锁条件 。 为检修方便 , 一般在主变各侧设计主变的接地刀闸 , 但往往该接地刀闸的闭锁条件未考虑全面 , 仅考虑了本 侧的开关或刀闸的状态 。 主变接地刀闸的闭锁条件应为 :主变在冷备用状态 (主变各侧隔离刀闸均拉开 才能合接 地刀闸 ; 主变各侧接地刀闸均

12、拉开后才能操作各侧的隔离 刀闸 。 主变接地刀闸如果是电动刀闸 , 则应将各侧隔离刀 闸的辅助开关接点串入其电气联锁回路 ; 如果为手动操作 则需增加具有上述闭锁条件的电磁锁或微机闭锁锁具 。 4站用变间隔电流互感器 (TA 变比的选择 设计人员往 往 重 视 对 主 变 10kV 侧 开 关 间 隔 、 10kV 出线和电容器间隔的动稳 、 热稳的校验 , 遗漏了对站用间 隔 TA 的稳定性校验 。 对于所有 10kV 间隔的电流互感 器 , 远离电源方向的任一点发生短路 , 短路电流都会流过 该电流互感器 , 短路电流随短路点离母线距离的增加而 减小 , 当短路点发生在电流互感器接线端时

13、, 短路电流最 大 , 其值与母线短路电流基本一样 。 因此 , 在选择电流互感 器热稳定电流时 , 可以取临近的母线短路电流 。DL/T448-2000 电 能 计 量 装 置 技 术 管 理 规 程 和 DL5137-2001 电测量及电能计量装置设计技术规程 要 求 TA 额定一次电流 , 应保证其在正常运行中的实际负荷 电流达到额定值的 60%左右 , 至少也应不小于 30%。 对于 站用间隔的 TA 变比的选择 , 设计人员如仅按照站用变的 容量进行设计 , 往往选出的互感器变比很小 , 不能满足动 稳 、 热稳定的校验 。 应慎重选择变比小于 200/5的 TA 。 5其它设计问题的建议(1 GIS 、 10kV 封闭开关柜的母线容量应尽量按照最 终规模的容量来考虑 。 GIS 、 10kV 封闭开关柜预留的扩建 间隔尽量放到两边 。 (2 TV 操作过程中有一定的危险 , 在 操作过程中有可能因铁磁谐振等原因产生操作过电压 , 造成 TV 损坏 、 爆炸 。 为避免对人员