变电站改建工程的电气二次设计问题的分析

变电站改建工程的电气二次设计问题的分析

刘磊

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摘要：针对变电站实施改建，需围绕电气二次设计问题，从电缆屏位设计、零序保护管理、母线安全切换、直交流控制电源等方面着手，保证变电站在其优化改建后，能够保持最佳配电状态。同时，还应结合变电站设备的运行特征，给出多样性解决对策，增加设计合理性，实现改建工程的顺利竣工。

关键词：变电站改建工程；电气二次设计；直流回路

一、变电站改建工程的电气二次设计问题

（一）二次电缆设计

在变电站改建工程中，它的最终建设目标即为提升变电站电能分配以及电流电压转换性能。而在其进行电气二次设计时，最为重要的是二次电缆设计。在具体操作中需保证电缆数量的适中性。然而，当前部分设计人员为了省本，缩短操作时间，在原本需要两个电缆的继电器中单设一根电缆，由此加剧运行风险。

（二）二次寄生回路

在电气二次设计环节，常因二次寄生回路的产生，导致电力设备面临损坏等风险。所谓的二次寄生回路实则指的是一种电窜表现，受到寄生源影响下降生成异常电位，由此造成电路出现缺陷，甚至引起电力设备无法正常使用。所以，二次寄生回路的杜绝也是电气二次设计中的重要关注点。

（三）装置电源安全

在变电站改建工程中应用的装置电源大多属于220V直流电，但不代表选用的装置电源局限于直流电。一旦电压不稳或者无法满足交流电运行需求，易发生危险事件。此时，应对装置电源进行整改，使其为二次变电系统的良性运作提供助力。

（四）直流回路配合

电气二次设计人员在对变电站中的二次变电系统进行优化设计时，常遇到的设计问题还包含直流回路配合不佳。它所指代的是误动现象，造成直流回路中无法根据熔断器等设备的实际要求给出响应。之所以会出现如此现象，多半源于设备供应商的差异性，不同供应商所供设备，其规格、性能均不一致，在不兼容条件下自然很难形成密切配合^[1]。

二、变电站改建工程的电气二次设计优化路径

（一）加强电缆屏位设计

在电气二次设计中，针对控制回路进行优化改造时，应进一步加强电缆屏位的合理设计，使之符合改建要求，这样才能促使变电站建成后拥有稳定状态。变电站改建过程中，需要保证开关屏等屏体位置恰当的分布在变电站内部区域。一方面，需明确新增规模，之后考虑是否将开关屏、测控屏以及保护屏放于同一区域内，或者是否留取空隙。另一方面，需在专业人员指导下确定屏位，整理好屏位新增、拆除数量后安排相关人员进行操作。同时，设计人员还需对变电站改建现场进行调研，查看屏体放置位置是否充足，间距是否得当。综合电气设计行业中的具体规范，在二次设计中，需以最小间距为主。例如保护屏在布置期间，其距离墙体结构的距离可设计为800mm。若变电站改建工程中相关单位具有特殊规定，设计单位则应当获取参建主体的认可，才能重新决定屏位的分布范围，此时还可专设屏柜，以供屏体顺利安装在变电站的控制室中。但由于此类屏柜的建立会加剧维修检查难度，故而应视变电站改建情况而定。

此外，对于控制屏以及测控屏的设计，应按照具体规定编制设计规划。若变电站电压于110kV之上，此时可按照4套/1个面柜的设计标准摆放测控屏，屏体数量的设置，对于变电站后续配电信号的通畅性也会产生相应影响，此时需围绕测控要求与系统保护条件，确定好最终屏位规格，促使改建后，变电站中的电力设备能够在优良的控制回路辅助下，保持安全运行状态。

（二）注重零序保护管理

设计人员在处理二次设计问题时，为了保证变电站能够取得可靠的改建成果，还需要注重零序保护管理。设计人员应根据变电站的运行电压确定适合的接地模式。若以110kV为界定范围，可优选双相接地。若在其之上可选择中性点直接接地的配电系统。而在6kV-35kV期间，以高阻抗接地为主。此时，设计人员在开展二次设计工作时，应结合变电站系统特征选择适合的接地方法，之后再对其进行对应的零序保护，这样方可降低故障率，促使变电站在电压电能转换乃至电能输配中保持稳定状态，从而为用户带来高质量供电服务^[2]。

设计人员可通过零序保护装置，实现电流的有效保护，避免出现超电流现象。本文主要以110kV变电站系统为例，在其进行零序保护管理时，可结合下述三种不同的元件连接方式提出改进措施。其一，零序保护元件为外部3Uo+3I0，此时应为其提供独立运行条件；其二，自产3Uo+外部3Uo+3I0。面对复合式元件结构，可先行判定母线电压互感器是否处于断开状态，若断开可经由外部3Uo实现零序电流的有效保护；其三，3I0+自产3Uo，此类元件结构，在进行零序保护管理时，此种模式的便捷性更强，并且不易产生误动现象，其安全性偏高。

（三）实现母线安全切换

在变电站中，误动操作对于系统运行安全与稳定性均会产生不利影响，此时可采用母线安全切换的方式，促使电压在可调节状态下维持平稳。从相关研究中可发现：之所以会出现母线切换不当情况，实则源于连接点接触不良。所以，可综合考虑母线切换的安全性与实时性。此外，对于母线故障的排除，还可借助安全切换开关，促使母线在其无法得到供应电源时，快速切换到电源闸刀上，此时，可对其进行隔离操作，防止因母线而造成控制回路遇到相关问题。

此外，为了增加变电站的技术水平，还可在其改建阶段新增后台管控系统，以自动化控制技术，对线路连接状态、母线切换情况以及设备运行状态实施有效控制，由此实现自动化建设。其中后台管控系统的设计，还可依据兼容性逆变器，促使原有变电站中的谐波问题得到妥善处理，最终促使变电站在先进的管理系统参与下，恢复高效运行状态。而且还可借助系统对母线进行风险评估，及时找出危险点，消除安全隐患^[3]。

（四）设计直交流控制电源

由于变电站中使用的电力设备除了存在直流电设备外，还包含交流电。故而针对变电站进行改建时，还应当从控制电源上予以优化。首先，设计人员需对变电站中的直流电接口数量进行调查，若出现设备接口不足现象，可在改建工程中新增直流接口，或者新增屏位；其次，需对直流控制电源进行分屏设计，促使直流电经由母线输送可提高其利用率；最后，为了满足交流设备的运行要求，还可在改造期间新增交流环网，用作交流电的供应依据。此外，还需注意的是，在变电站改建过程中，设计人员实现二次设计时，需对电源电压与电流的稳定性进行测量，观察电路表显示数据的均衡性，并且还可在测控屏等屏体结构中使用电度表、安装散热装置，以便变电站系统能够在电度表辅助下，快速知晓设备功率数值，也可在引进电能采集设备，用于精准记录电能输送数据，借此保证变电站自改建之日起，能够消除误动、超电压、过流等不良现象的出现，始终维持变电站的安全运行。

结论：综上所述，变电站改建项目是实现城农电网良性建设的关键部分，经过改造后，变电站的供配电性能将有所增强，以便用户有机会接触高质量电能。据此，应围绕电气二次设计问题，制定科学的电气二次设计规划，便于满足城农用户的用电需求，最终促使变电站在电气优化设计的辅助下，实现可持续发展。

参考文献：

[1]王新.智能变电站继电保护二次安全措施标准化设计研究[J].电子元器件与信息技术,2021,5(01):79-80.

[2]于芳.智能变电站电气二次设计常见问题及对策分析[J].中华建设,2020(10):112-113.

[3]徐蓉蓉.电气二次设计对保护动作可靠性的影响分析[J].农家参谋,2020(07):134.