探讨110kV变电站二次系统的优化设计

探讨 110kV变电站二次系统的优化设计

李平

苏文电能科技股份有限公司 江苏省 常州市 213149

摘要：无论是社会经济的发展还是科学技术水平的提升都为电力事业的发展提供了动力。优化电力系统尤其是变电站系统可以提高电能效应、增强电力系统运行的安全性与稳定性，促进电力企业的长远发展。而优化110kV变电站二次系统的设计具有重要意义，因此需要对互感器装置、110kV间隔层等二次系统进行优化设计，提升110kV变电站二次系统的运行质量。

关键词：110kV变电站；二次系统；系统优化

前言：

电能在人们的生活生产活动中发挥着重要作用，影响着人们的正常生活。为此，电力企业应不断完善运营模式，提高电网的输送能力。对110kV变电站二次系统进行优化设计可以提升变电站二次系统的管理能力，使电力输送更加稳定，因此本文将对110kV变电站二次系统的优化设计进行简要分析。

1.变电站二次系统

变电站即改变电压的场所。电力企业为了将发电厂发出的电能输送到各个地区，需要先提高电压，将电能转变为高压电，到各个地区再将电压降低，而电压的提高与降低需要依靠变电站实现^【1】。变压器与开关是变电站中至关重要的设备，不仅可以进行电压的交换与调整、电能的接受与分配、也可以利用变压器将各级电压网络结合起来。

电气系统包括一次系统与二次系统，其中一次系统指的是用于生产电能、输送电能和分配电能的高压电气设备系统，主要包括发电机、变压器、断路器等。而二次系统可以监测、控制并调节一次设备，并为运行人员与维护人员提供设备运行状态信息或生产指挥信号，主要是由控制开关、控制电缆、熔断器以及继电器等低压电气设备共同构成的。变电站二次系统对一次设备进行调控，其中包括诸多系统，例如测量表计、控制装置与信号装置等。

2.优化110kV变电站二次系统设计的重要性

在应用信息信号处理技术、计算及自动化技术、电子通信技术等技术的基础上打造变电站综合自动化系统（系统结构如图一所示）具有重要意义，可以通过利用信号处理器、测量仪以及自动安全装置等设施对变电站系统进行监控、调节与保护，从而实现变电站的自动化控制^【2】。但是110kV变电站综合自动化系统当中还有很多漏洞与不足。例如，国家相关部门没有为110kV变电站综合自动化系统的管理工作提供统一的规范指导；变电站中含有大量的电缆，所以电压与电流的互感器负荷量比较大，且多余的设备也占据了大量的空间；变电站二次系统的结构较为复杂，无论是自我管理能力还是检测能力都非常差，会降低二次系统运行的安全性；且变电站二次系统在进行自动调控与运行环节的调节时很容易受到外界因素的干扰，会出现很多问题。

图一：变电站综合自动化系统结构

对110kV变电站二次系统进行优化设计就是对变电站当中的二次设备进行优化设计，有利于优化变电站中的计算机网络系统、通信系统以及自动化设备，提高二次系统的管理能力，使二次系统能够更块地处理复杂结构问题，使电力输送更加稳定，使电能质量更高。当前，在变电站系统智能化与自动化的发展过程中，加强二次系统优化设计也能够降低变电站的运行成本，使变电站更好地控制电气设备。

3.优化110kV变电站二次系统设计的策略

3.1对互感器装置进行优化设计

相比于传统的互感器，电子互感器具有体积小、重量轻以及安全性高等特点，可以减小电磁干扰对设备运行的影响。同时，电子互感器的无磁饱性也比较强，利用电子互感器可以实现配置的双重保护。因此，在对互感器配置进行优化设计时，可以利用独立绕组这种方式进一步提升双重保护的安全性，使装置具备独立的电流互感器与电压互感器^【3】。其次，设计人员也需要将二次绕组应用在含有保护功能的装置当中，从而进行测量与记录。对互感器装置进行优化之后可以有效减少互感器绕组数量，从而降低互感器的运行成本。

3.2对110kV间隔层进行优化设计

在对110kV变电站二次系统进行优化设计时，设计人员可以取消110kV间隔层当中的交换机。同时，设计人员也需要缩减过程网络，简化组网设置，利用一台交换机对110kV间隔层进行全面的自动控制，并在各个部分当中设置相应的连接端口。对110kV间隔层进行优化设计之后可以简化110kV间隔层的结构，降低对光缆的需求，使后期维护工作更加简单。

3.3对元件保护及自动装置进行优化设计

在优化变电站二次系统进行的设计时，需要做好保护配置与自动化装置的优化设计工作。

第一，加强保护配置优化设计。变电站二次系统当中的保护配置主要包括主变压器保护配置、110kV后备保护配置、10kV后备保护配置等。首先，设计人员可以在主变压器保护中采用一体双重化配置，并独立配置测控装置，完善电能计量功能。设计人员需要确保主变压器保护中包括零序电流保护、主变差动保护、主变三侧后备保护以及复压闭锁过流保护等。其次，设计人员需要在110kV侧配置复合电压闭锁过流保护、零序过电流保护、间隙保护与零序过电压保护。再次，在10kV后备保护优化设计中，设计人员需在低压侧配置复合电压闭锁过流保护与过负荷发信。此外，设计人员应做好10kV电容器保护、10kV线路保护以及10kV接地变保护等方面的优化设计工作。

第二，加强自动化装置优化设计。首先，设计人员不需要在10kV中配置独立的小电流接地选线装置，直接利用后台监控系统进行10kV出线的单相接地选线。其次，设计人员需要接入计算机监控等方面的智能设备通信接口，但是不需要在变电站当中单独配置频率电压自动控制装置与自投装置。

3.4对其他二次系统进行优化设计

除了上述二次系统，设计人员也需要加强对一体化电源系统、全站时钟同步系统等其他二次系统进行优化设计。第一，对一体化电源系统进行优化设计。110kV变电站内部的交直流设备的电源都是由交直流一体化电源供电，且会受到交直流一体化监控系统的实时监控。设计人员需优化直流系统、交流系统以及不间断电源系统的设计。第二，对全站时钟同步系统进行优化设计。应用时钟同步技术有利于提升变电站的智能化水平，加大对变电站的保护与测控力度，避免变电站信息混乱。因此，可以利用以北斗为主，以GPS为辅的时钟同步系统。第三，优化智能辅助控制系统的设计。设计人员可以通过控制主机、一体化信息平台对变电站进行智能控制。
结语：

电力企业可以在综合自动化技术的基础上对110kV变电站二次系统进行优化设计，利用先进技术对变电站中的所有设备进行严格监控，从而优化变电站的无功功率，提高变电站的电能质量。
参考文献：

[1]王琛.500kV智能变电站二次系统采样方案优化设计[J].科技风,2019(23):197.

[2]苏婷,李钧超.110kV户外模块化智能变电站二次系统设计及优化[J].电气自动化,2017,39(02):83-85.

[3]杨斌,董冉,王世界,徐海涛.110 kV变电站蓄电池组健康状态检测及防范措施[J].农村电工,2021,29(12):44-45.

[4]伏影辉.110kV变电站二次系统的优化设计研究[J].科技与企业,2015(08):171.