电气二次设计常见问题的研究

电气二次设计常见问题的研究

黄国军

(茂名市粤能电力股份有限公司)

摘要：在电气施工过程中，电气二次设计常常会存在诸多潜在的安全问题，本文从安全防护、继电保护、光纤纵差保护、二次接地及抗干扰措施、压变级次选择等方面入手，综合分析了在电气二次设计中常见问题，并提出了自己的相关建议。

关键词：电气；二次设计；安全问题

随着我国社会的发展与进步，电气作为必不可少的组成部分，为人们的生产生活提供有效的保障。因此，电气安全的重要性对于居民生活来说，具有重要的影响。为了进一步加强电气系统的安全运行，有必要在二次设计中加以重视，并且对关键性的设备进行进一步的管理，尤其是安全警报系统等，都是设计中的重点，有效的解决在设计过程中产生的问题是一项重要的举措。

1.电气二次设计的特征及内容

在自动化技术的辅助下，综合型的变电站可以运用遥控技术、微机控制以及通信控制等各项技术措施，对于实时性的变电运行开展全方位的系统监测。由此可见，自动化的综合变电站设计了电力计量、设备监测以及设备运行等多项基础功能，在此前提下构建了综合性较强的变电站系统。经过自动化的改进之后，新型变电站就具备了无人值守的性能，因此也优化了整个系统的节能。处于运行状态中的综合性变电站需要借助电气设备来输送信号并且调控电压。在变电设计中，针对二次部分开展的电气设计具有很强的综合性特征，这是由于，二次设计包含了电能输送、转换电压等级、分配电压等各项性能，因此有利于提供更稳定的电能。从基本内容的角度来讲，自动化的综合变电站一般都会涉及到跳闸与合闸、继电保护、综合管理等基础性的功能。最近几年，建立于微机操控基础上的通信技术正在获得显著改进，这种现状也在客观上突显了电气二次设计的价值和意义。

2.光纤纵差保护

针对光纤纵差的安全防护，首先应该确定这一保护过程的实质就是差动保护，但是从形式上来讲具有一定的特殊性，正是由于这一特殊性的差异，导致该环节的保护方式与一般的差动保护方式有所不同。光纤的差动保护是将信号进行转移的方式，原有的信号为电气信号，而转移后的信号为数字信号，另外，从通讯的形式上也具有一定的差异性，光纤的差动保护所进行的通讯属于双侧，能够将保护的效果提升一个档次，从而有效的降低了安全事故的发生，这正是电力系统运行中的一项重要的保护措施。而一般的保护则有所不同，通常形势下的电缆会在输送电流的过程中呈现一种回路的状态，在这一状态的影响下，如果回路延续的时间超出正常的时间点，就会造成电力系统承载较多的电压负荷，从而影响到电力系统的正常运行，功率的输出将会受到严重的影响。将二者之间进行相互对比可以发现，光纤纵差保护具有更高的安全价值，并且能够有效的改善电流输送过程中所产生的局限性。正如上文中所述，这要归功于电力信号的传输方式发生了变化，当前所使用的数字信号具有十分优越的特点，例如能够传输较大的信息量，并且不会产生严重的损耗，同时还不需要担心在雨雷电等恶劣的天气中的电力的传输，在这种优势的影响下，我国的电力系统就能够得到有效的防护。

3.继电保护

继电保护是保障大电网安全的第一道防线。如果保护装置在故障发生时正确、快速、可靠动作，将有效遏制系统的状态恶化，起到保障电网安全稳定运行的作用。反之。则可能扩大事故，甚至导致电网大面积停电。近年来国内外频繁发生的大停电事故调查表明，虽然引发电网大面积停电的因素很多，但由于保护误动、拒动以及电网大范围潮流转移过程中发生的保护连锁动作，是导致事故扩大，乃至引发系统大面积停电的关键因素之一。实践表明，继电保护系统在保证电力系统正常运行过程中起到一个举足轻重的作用。继电保护系统的失灵相当程度上影响了电力系统安全、稳定运行的能力。而保护系统中的隐形故障被认为是电力系统发生大范围连锁性故障的主要因素。值得一提的是，继电保护及二次回路隐形故障是完全可以预防的。使用目前国内比较先进的保护设备，主保护装置具有自诊断功能，对于装置的一些异常情况都能进行在线监测；关键的问题是必须加强设备管理，严格执行规章制度，建立健全设备的基础技术台帐；做到设备维护、检修到位，人员工作到位，将设备的一些细微变化记录在案，对运行设备的变化情况进行对比分析，找出存在的问题，有针对性的进行处理；尽量降低设备隐形故障的危害，使系统和电气设备避免大规模的事故。

4.抗干扰与二次接地

保证电流互感器的每组二次绕组的中性点仅有一点接地，当它与别的回路相互独立时，最好将开关站一侧接地处理。如果一次绕组被击穿，接地线会有所缩短，此时的限制高压将作为最有效值传入二次回路；如果多组电流互感器在第—和第二次回路中存在电路之间的相关联系，可以把所有电流互感器的二次绕组的中性线进行并联，之后再用一点接地处理，这一来可以避免因电磁干扰所产生的零序电流，进而激发零序电压。将电压互感器的二次绕组以及三角二次绕组绑定后迁至控制室，将一点接地，其目的是避免所有的二次绕组承担负载不均衡使地线上激发出零序电流。在实施了接地铺设铜网的基础上，针对使用智能化计算机保护配置的变电站，应当在电缆沟内部增加截面大于100ram2的内敷铜缆。铜缆的一端与计算机保护装置铜环网的一点相连，然后一端组合连地，另外一端伸展到掌控计算机保护屏内设电缆连接的一端子箱的位置。另外特别指出，此处铜缆和计算机保护接地的连接方式及各支路铜电缆之间都要采取铜焊接的方式间。

在设计电力二次系统时，在硬件上采用一些抗干扰措施，可以有效抑制干扰信号的侵入，提高装置的抗干扰能力。主要措施有：①隔离为了抑制共模干扰，保护装置中与外界连接的线路如模拟量、输入输出开关量、数字量和电源线等，经由光电隔离或隔离变压器隔离后再进入装置内部。其中光电隔离主要通过光电耦合器将外部开关量信号及开关量输出和内部电气回路进行隔离，隔离变压器主要通过专用变压器将一、二次侧的交流回路隔离。②抗干扰的实质是通过具有良好导电性的金属所构成的全封闭壳体来隔离和衰减电磁干扰，如微机保护的壳体，将核心数字部件、A／D转换器等器件装在内抗干扰壳体内。常见的抗干扰方式有抑制寄生电容耦合干扰的电场抗干扰(如电压、电流变换器一、二次侧绕组之间隔离)和防止电磁耦合及感性耦合的磁场抗干扰等。③滤波、退耦与旁路抑制横模干扰的主要方法是采用滤波和退耦电路。交流信号输入通道都有前置模拟低通滤波器，兼有抗干扰的作用。从抗干扰角度考虑，RC滤波器比LC滤波器好，因为RC滤波器是耗散式滤波器，把噪声能量变成热能耗散掉了，而LC滤波器则会产生附加的磁场干扰，所以电感要加抗干扰罩。在电源系统中，对每个电路或每个组件都要采用退耦电路供电。

5.控制和信号回路设备的选择

5.1控制开关的选择

控制开关应依据回路需求的触点数、回路的额外电压、额外电流和剖析容量、操作回路及操作的频频程度进行选择。

5.2信号灯及附加电阻的选择

灯火监督控制回路的信号灯及附加电阻按下列条件进行选择：当灯泡引出线上短路时，经过跳、合闸操作线圈回路的电流，应小于其回路最小动作电流及长时刻热安稳电流，通常不大于操作线圈额外电流的10%；当直流母线电压为其额外电压的95%时，加上信号灯上的电压不该低于信号灯额外电压的60%至70%，以确保恰当的亮度。串联信号继电器串接在中心继电器KC线圈回路中，因为KC线圈电阻很大，而串联信号继电器KS1和KS2内阻很小，并请求有一定电流才能动作。为确保信号继电器和中心继电器均能准确动作，请求在0.8倍额外电压情况下，因为信号继电器的串接而导致的电压降不该大于额外电压的10%；请求在额外电压下，信号继电器活络系数不小于1.4。并联信号继电器的选择条件应依据直流额外电压来选择。例如用在直流220V体系中的并联信号继电器，选DX-11/220型即可。

5.3控制电缆截面的选择

在选择控制电缆截面时，要依据所规则的机械强度作为参照，铜芯控制电缆的芯线截面有必要是大于或等于1.5mm2。重要是对电流回路控制电缆的选择方面，其电流回路的控制电缆芯线的截面要大于或等于2.5mm2，电流请求是20A，因为电流互感器二次额外电流是5A。所以在校验电缆芯线截面时与额外电流的关系不大，一起也与短路电流校验和它的热安稳性没有必然联系，仅需依据电流互感器的准确度等级所请求和规则的导线阻抗来对电缆芯线的截面予以选择即可。其次是对电压回路控制电缆的选择方面，电压回路所运用的控制电缆是依据电压降所答应的数额来建立电缆芯线截面。

5.4继电器和接触器的选择

其一，跳、合闸回路中的中心继电器和合闸接触器的选择。跳、合闸中心继电器电流（自坚持）线圈的额外电流，按断路器跳、合闸线圈的额外电流来选择，并确保活络系数不小于1.5。关于电磁操作组织的断路器，因为合闸电流较大、不能直接由控制开关或继电器的触点接通断路器的合闸线圈回路，因而，在合闸回路中设有中心变换设备——合闸（直流）接触器。其二，跳、合闸方位继电器的选择。跳、合闸方位继电器除按直流额外电压、所需触点类型和数量进行选择外，还应满足以下条件：正常情况下，经过跳、合闸操作线圈的电流不该大于操作回路最小动作电流及长时刻热安稳电流。其三，主动重合闸继电器及其出口继电器的选择。主动重合闸继电器及其出口继电器额外电流应与其发动元件的动作电流相配合，并确保活络系数不小于1.5。在分相操作电路中，其出口接至合闸继电器，应按合闸继电器电压线圈及其并联的电阻来选择。其四，“防跳”继电器的选择。型式的选择应选用发动电压坚持的中心继电器，动作时刻应不大于断路器的固有跳闸时刻。其五，信号继电器及附加电阻的选择。目前较多选用的按电磁原理构成的DX型信号继电器，它具有机械摘牌设备，动作后限号牌落下，需求手动复位。它分为串联（或称电流）型和并联（或称电压）型两种。

结论

在当今时代发展的过程中，电力系统的安全性仍然是人们关注的焦点问题，加强电气二次设计在目前的工作中具有十分重要的意义，相信只有加强对二次设计的有效管理，才能充分的保证电力系统在实施过程中的稳定性，杜绝不稳定现象的出现。除此之外，还应该在电力产品方面多下功夫，生产出更加智能化的电力产品，对于社会的发展也会具有十分积极的意义。

参考文献:

[1]崔慕奎,于吉垒.电气二次设计问题探讨[J].电力勘测设计,2007(05)

[2]杜方甫.刍议电气二次设计[J].沿海企业与科技,2009(08)