變電站改建工程的電氣二次設計要點

【摘要】本文重點針對變電站改建工程電氣二次設計工作展開了深入分析和研究，對電氣二次設計工作的原則及其特殊問題進行了全面闡述，有效結合變電站改擴建工程的實際施工狀況，提出電氣二次設計工作中的相關重點內容，進一步提高電氣二次設計工作的整體效果，提高變電站電氣工作的安全性和穩定性，實現變電站單位的更高經濟效益和社會效益。

【關鍵詞】變電站;改建工程;電氣二次設計

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.07.033

引言：

在近幾年的發展過程中，隨著我國工業產業的整體發展速度不斷加快，人們的生活質量也越來越高，在日常生活和生產過程中對電力資源的需求量正在不斷上漲，這也對我國變電站單位提出了更高的固定工作要求和標準。由于我國很多地區變電站的整體規模相對較小，無法充分滿足人們日常生活與生產的供電工作要求，因此很多地區變電站正在進行大規模的改擴建施工，進一步擴大變電站的工作規模，保證變電站的供電工作安全穩定開展。在變電站的改建工程當中，電氣二次設計工作是其中非常重要的工作環節，直接關系到變電站整體變電工作的安全性和穩定性，因此在變量的改擴建工程當中針對電氣二次設計工作，融入了更多先進的智能化控制技術來加以保障。

1、變電站改擴建工程電氣二次設計工作原則以及相關特殊問題

1.1變電站的現場電氣二次設計

1.1.1綜合自動化控制站設計工作

在變電站的改擴建工程當中，電站內部的主控室和小室屏蔽位置，是變電站內部非常重要的電氣二次設計工作環節。在具體的設計工作中需要準確核實主控室，或者小室內部備用的屏位數量是否滿足電氣二次設計工作的根本要求，在工程改擴建施工當中所涉及到的屏蔽具體位置不足，則必須要在房間內補新增加屏蔽位置，進一步保證電氣二次設計工作的整體效果。

1.1.2屏頂小母線設計

屏頂小母線設計過程中需要觀察屏頂部是否存在小母線，對項目工程具體設計數量以及具體的名稱進行判斷，在一期改擴建工程當中屏頂小母線屬于貫通連接，同時還可以將屏頂小母線進行短母線連接。有效確定電氣設計工作內容當中，所有的電度表屏內部的電度表安裝工作狀況，需要對變電站內部的電能量采集裝置進行充分配備，同時要進一步掌握電能量采集裝置以及備用通信接口，是否滿足電氣二次設備的接入工作要求。

1.1.3測控屏

在現場的測控屏內測裝置的設計工作中，需要有效考慮到裝置主屏的整體情況，通過測控裝置的端子實現遠程控制和測量工作。運動柜、GPS柜以及公用測控柜這些變電站內部的二次設備，在備用接口方面必須要充分滿足電站可以擴建工作完成之后的接入性要求，尤其是針對變電柜內部的通信接口而言，其中一個接口結構可以直接帶動6個左右相同廠家的保護工作裝置，在具體的設計工作中需要充分核實與檢查每一個窗口后部所標注的設備廠家及其所使用的數量情況。

1.1.4微機防護

微機防護中指變電站圖像監控系統設定，進站內部需要配備相應的微機防護裝置以及相關的圖像監控系統，同時在直流系統的設定過程中，需要在一期工程的直流系統內部，對整個二次設備的供電情況進行進一步了解，需要準確判斷系統的備用饋線線路，是否滿足變電站的二次設備設計工作要求，以及接入標準。UPS電源供電系統全站內不需要安裝UPS電源系統，同時配線和容量需要滿足接入工作要求，交流電源的接線和交流電源的供電工作必須要滿足電氣二次設備的設計工作標準，要有效保證變電站的正常供電和運行。

1.2常規控制站

在常規控制站當中主控室和小室屏蔽位置、電度表、屏直流系統交流電源接線等數字內容，需要和綜合自動化控制站之間保持相同，以此來提高電力站的整體供電工作的安全性和穩定性。在模擬控制屏工作方面，通過現場模擬控制屏到主屏幕的狀況，和本期工程相關的模擬控制需要做好光字牌數量以及相關的設置工作。對實裝置設計工作中需要保證對時裝置的備用接口，充分滿足本次變電站改擴建工作的設備接入工作要求。防護裝置方面現場所設置出的防護裝置主要是微機五防系統和機械五防系統，要有效滿足本期殯葬改擴建工程的全新接入工作需求和標準。

2、變電站改建工程電氣二次設計工作要點

2.1屏位設計

現階段，在我國一些220kV或者110kV變電站的改擴建工程當中，必須要充分確定所需要增強的屏體數量，同時要進一步確定主控室和小室內部是否存在足夠的空間來進行放置。為了更加方便設備的運行和施工，需要保證將同一電壓等級的二次平為集中設置在同一個區域，同時一線路或者設備的保護測控屏直接設置在一起，不能存在卡屏位置。當一期工程的預留屏位空間預留不足，無法滿足后期的設計工作標準的條件下，則需要和土建工程專業進行配合施工進一步增加屏位。在進行現場電氣二次設計工作過程中如果存在退屏問題，則需要通過運行工作單位的審核通過之后退運，屏蔽用的位置可以放置本次電站改擴建工程新增加的屏柜空余的位置上可以增加新的屏位。在一些特殊的設計工作條件下，需要和相關工程建設單位和設計單位之間進行有效聯合與分析，需要對占用空間的具體大小以及位置等進行確定，同時在整個通道的位置設定方面，可以充分考慮到定制開門屏位的方法這種屏位可以通過靠墻進行設計，但是在整個運行和檢修工作方面會存在一定的困難，新增加屏體的顏色盡可能保持相同，因此可以更加容易分辨和劃分。

2.2屏頂小母線設計與“一鍵順控”

“一鍵順控”是指利用變電站順控功能，將變電站的常見操作根據五防邏輯在變電站的監控后臺上編制成操作模塊按鈕，操作人員根據操作任務名稱調用“一鍵順控”按鈕所對應的操作票進行操作即可完成目的操作，而不用再編制繁復的操作票在新增加的屏頂小母線設計過程中，需要通過相鄰屏頂直接進行迎接在拆除中間屏過程中，可以通過控制電纜直接將相鄰平的屏頂小母線之間直接進行連接。通過這種設計工作方法，在具體的設計工作中，必須要充分考慮到接線的安全控制措施，防止出現接線安全問題。

“一鍵順控”操作標儲存在變電站當中，用于一鍵順控的操作序列其中主要包含操作對象、目標設備、工作狀態、操作對象名稱、操作項目、操作條件、目標設備工作狀態等相關內容，可以在一鍵順控功能投運工作之前進行調試?！耙绘I順控”組合票主要是通過多個一鍵順控操作票，根據特定的序列組合而成的工作序列，設備在進行遠方操控過程中，至少需要具有兩個非同樣工作原理或者是非同源工作信號所產生變化，并且所有的指示信號會同時產生相應的變化，確認設備已經操控到位。

2.3測控屏和模擬控制屏

在針對110kV及以上電壓等級的斷路器單元設計工作中，需要根據間隔標準進行單獨設置，有效做好測控裝置和集中主柜的設計工作，每個面柜當中至多能夠組成4套測控裝置。在110kV及以上電壓等級的二次設備設計當中，針對主變壓器的各個測控裝置需要直接設置在同一個面柜當中，同時對于35kV及以下的電壓等級與設備，需要采用保護測控裝置和一體化裝置來進行組裝和使用，可以通過集中主屏的方法實現就地安裝，直接設置在高壓開關室內部。在集中組屏過程中每一個面柜當中只能設置出最多6套保護自動裝置，在變電站當中增加測控裝置過程中必須要嚴格依照電氣二次設計工作要點來進行嚴格規定，而對于220kV測控裝置而言，作為整層機箱必須要充分保證柜后端子進行準確排列，沒有橫端子的狀態下需要將4套裝置直接組成一個面柜，這種設計方法可能會受到空間方面因素的影響，整個操作流程存在一定的困難。在具體的設計工作中，可以根據實際的設計空間狀況，可以將兩套或者三套裝置直接組成一個面屏結構，在進行35kV的配電裝置戶內設計工作當中，為了有效保證運行操作的科學性和設計的標準性，在變電站的改擴建工程當中需要對35kV的保護測控一體化裝置以及變電站電度表的設置之間保持相同。在常規的變電站當中通過增加模擬控制器設備，需要在其中增加相應的屏位來加以保障。在相應的控制屏改造工作中需要充分注意可以使用的光字牌，數量需要盡可能減少與合并電氣二次設備的整體信號量，同時也可以直接觀察原有模擬控制屏的具體情況，適當的增加少量的光字牌。

2.4變電站公用設備改擴建設計要點

在公共設備的改擴建工作過程中，所涉及到的內容相對比較復雜，其中包含了大量的公用設備以及通用設備。比如變電站內部的公用控制柜以及GPS定位裝置等。在變電站的現場設計工作過程中，必須要充分注意到公用設備的備用接口情況，對于不滿足變電站工程接口設計的問題則需要重新進行設定，需要盡可能將其增加在裝置組的原有屏體表面。

2.5交流直流控制電源設計

在變電站內部的直流系統設計工作中，必須要充分的滿足變電站整體的改擴建設計工作要求和標準。根據相關設計工作規定和要求，如果被用的直流接口設置不足，很有可能會造成直流饋線屏。如果所增加的直流空開數量不足，同時平位數量也不足不需要改造直流系統的條件下，可以在該系統內部增加直流分屏的設計方式設置出兩段直流電源，其中電源需要從原有的兩面直流屏到母線上來進行使用，同時通過并柜電纜直接進行引接。在改建工程當中交流負荷直接接入到交流環保內部，需要根據擴建工程的可視情況，通過占用電流增加交流電源回路，以此來保證整個供電電流的供應安全性和穩定性。

2.6電度表和電能表采集裝置

每一塊定度表屏內可以直接安裝12塊電度表，因此可以方便這個表的正常運行和工作。柜體散熱器和端子排直接進行安放，通常情況下在設計工作中充分考慮到9塊表的設計位置，并且在設計工作中通過額外增加一塊電度表，可以保證整個電能量采集工作的整體效率。但是現場電度表平全滿屏蔽無法繼續擴張的條件下，則需要設置出相應的電度表端子結構，可以在表示墻壁表面特殊位置來進行設定，有效提高電流表的整體工作效果。電能量采集工作裝置每一個通信485接口位置需要設置出一個通信接口，同時可串聯的收集信息，接口不能超過6塊，要保證電路表的電能數據顯示更加精確通常情況下，電能量采集裝置區要控制在8個以下通信接口，保證485接口通信設計的整體效果。

3、智能電力站的保護監控裝置選型

現階段，我國在變電站的改擴建工作當中，正在不斷朝著智能化電站的方向上發展，在智能變電站的保護測控裝置的選型工作方面，直接關系到整個變電站的工作質量和效率，對于我國南方電網智能化變電站，通過使用常規的互感器設備不配置，同時在保護測控等設備的電流電壓方面，采用的是常規的變電站工作模式，在整個電壓的切換方式、電壓并列模式和常規的變電站保持同步。通過網絡傳輸GOOSE報文，可以充分實現跳合閘的功能和開關量信息的快速傳輸工作，需要盡可能選擇與智能化電網運行相匹配的二次設備。為了進一步提高二次設備運行的安全性和可靠性，有效防止設備產生故障問題，其中針對網絡安全的監控工作方面必須要得到充分保障，任何一套裝置不能直接跨接雙重化配置。在網絡構成方面單套配置裝置需要接入第1組過程控制網，同時雙重化配置裝置，需要進入到第一和第2組控制網，同時備用裝置通過采用點對點的方法和其他設備之間實現信息的交互處理。

3.1智能變電站的網絡設備選型工作

根據變電站的中期規模大小，使用IED等二次設備及其接口系統進行配套設計二次設備的配置數量需要保證充足，其中重點包含要占控成過程層保護層以及錄波等相關組成部分，光纖插動保護裝置通道光纖接口，使用FC接口模式和其他的設備，關口之間采用LC、ST接口模式，為了充分滿足，并且在內部各種網絡控制條件下的GOOSE最大輸出處理工的要求同時減少交換機的故障影響范圍，任何兩臺設備相互之間的數據傳輸，不能超過4臺交換機同時在網絡配置當中包含1000m的關口中心交換機設備和其他交換機之間的連接端，通過使用1000m的關口和中心交換機設備之間直接進行連接，以此來有效滿足過程呈數據傳輸工作的實時性效果。在變電站的安裝網絡控制單元當中，充分實現對電力監控系統以及網絡安全供電態勢的感知和預警，進一步提高變電站電力供電監控工作的整體控制層次，實現網絡安全管控工作的整體效果。

3.2光纜回路和虛端子設計

在過程成網絡設計工作中，通過GOOSE報文，使用發布和訂閱機制可以充分實現各裝置之間的數據實時性較寬，通過有效導入各種智能裝置ICE文件，根據工程的實際設計工作要求形成虛端子和光先聯系在雙重化保護的跳閘控制回路當中，可以進一步提高系統整體工作的穩定性。在直流電源的設計工作中智能變電站內部增加了一套智能終端控制系統過程，層交換機以及在線監測系統等，需要向設備廠家收集二次設備的負荷計算滯留參數，并且重新計算和選擇充電裝置的額定電流以及蓄電池容量大小。由于二次設備數量的進一步上漲，直流饋線回路當中的數量也需要進行進一步提升，并且需要根據中期考慮工作配置，實現雙重化的配置保護工作，充分實現智能終端電源的璇璣，保證直流母線段的整體工作效果。直流空開的選型及配之間會形成越級跳閘現象，因此在具體的設計過程當中，需要充分核實各級電流的空開格定數值大小，以此來進一步滿足規程設計工作要求當中的級差，配合設計工作標準。

結語：

電氣二次專業所涉及到的內容也更加廣泛，就使用的電氣二次設計工作技術更加復雜，尤其是引入一些光纜和虛端子設計工作方式，在很大程度上加大了工程整體的設計工作難度以及設計工作量。如果必定在內部的電氣二次設計工作不滿足要求，會直接影響到變電站的整體改擴建設計效果。通過全面增加新型的技術和設備，可以提高電氣二次設計工作的整體質量，以此來充分滿足變向改擴建工作的根本要求。

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作者簡介：

楊琳（1985.8-），女，湖南邵東人，漢族，本科，高級工程師，主要工作方向：變電設計評審。