110KV變電站斷路器和隔離開關(guān)的智能化改造

楊志鈞 張雅文

摘要：變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)的變電站二次設(shè)備（包括：繼電保護(hù)、控制、測量、信號、故障錄波、自動(dòng)設(shè)備和遠(yuǎn)程設(shè)備，等等），優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)的功能操作變電站所有設(shè)備的監(jiān)視、測量、一種綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的控制與協(xié)調(diào)。通過變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中各設(shè)備之間的信息交換和數(shù)據(jù)共享，完成變電站運(yùn)行監(jiān)控任務(wù)。變電站綜合自動(dòng)化取代了傳統(tǒng)的變電站二次設(shè)備，簡化了變電站二次接線。變電站綜合自動(dòng)化是提高變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行水平，降低運(yùn)行維護(hù)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，為用戶提供優(yōu)質(zhì)電能的重要技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：110kV變電站;設(shè)備改造;設(shè)備維護(hù)

引言

隨著電力企業(yè)的不斷改革，當(dāng)前，在我國電力系統(tǒng)中，變電站設(shè)備有很多問題，變電站設(shè)備老化問題的一部分，有安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，電力系統(tǒng)不斷發(fā)展的同時(shí)，更新原變電站的老化設(shè)備，也要加快步伐，并在日常工作中，變電站設(shè)備維護(hù)也很重要。

一、變電站設(shè)備的改造

（一）一次設(shè)備的改造

1. 主變壓器輔助元件的改造。主變輔助元件的改造主要集中在中性點(diǎn)的隔離開關(guān)上。改造的目的是實(shí)現(xiàn)隔離開關(guān)的遠(yuǎn)程控制功能，保證主變壓器的遠(yuǎn)程測溫和及時(shí)上傳功能。

2. 過壓保護(hù)設(shè)備改造。首先，用自動(dòng)調(diào)諧消弧線圈代替原線圈。主要目的是改變中性點(diǎn)接地方式。然后，將原來的避雷器更換為不間隙的金屬氧化物避雷器，目的是為了有效降低避雷器內(nèi)部的殘余壓力，避免對避雷器的損壞，防止故障的發(fā)生，不僅可以減少維修人員的工作量，同時(shí)也可以保證他們的人身安全。

3.高壓柜開關(guān)的改造。高壓開關(guān)改造過程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理控制高壓開關(guān)柜之間的距離，規(guī)范操作。確保所選隔離器具有良好的阻燃性能，以提高其絕緣效果;必要時(shí)應(yīng)加絕緣套管，保證母線導(dǎo)體之間的絕緣符合實(shí)際需要;根據(jù)實(shí)際情況合理選擇電流互感器，確保其電壓參數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)，在很大程度上保證了高壓開關(guān)柜的絕緣效果。

4. 斷路器修改。在對斷路器進(jìn)行改造的過程中，采用了雙輔助接觸接線，使錯(cuò)誤的信號可以避免，保證了斷路器位置的準(zhǔn)確性和可靠性，具有良好的遙控功能和無油操作。

（二）二次設(shè)備的改造

1. 重新計(jì)算技術(shù)裝置改造

重合閘改革的主要目的是確保重合閘出口和自動(dòng)輸入，使用遠(yuǎn)程控制技術(shù)進(jìn)行有效控制，對電源可以自動(dòng)斷開和連接，當(dāng)動(dòng)作發(fā)生時(shí)，重合閘可以自動(dòng)操作，電力設(shè)備的有效治療，和電源自動(dòng)連接，恢復(fù)變電站正常運(yùn)行的功能。當(dāng)其它設(shè)備系統(tǒng)工作穩(wěn)定時(shí)，重合閘系統(tǒng)自動(dòng)鎖緊，消除了信號燈的閃爍，有效延長了使用壽命。同時(shí)設(shè)置開關(guān)電路，有效提高110kv變電站的安全性能和穩(wěn)定性。

2. 斷路器的修改

將原電路改造為遙控操作和無油操作，提高了電路的工作性能、操作方法和工作效率。首先，轉(zhuǎn)型分為兩個(gè)方面。一方面，采用更先進(jìn)的雙輔助接觸技術(shù)進(jìn)行接線，提高信號的精度;另一方面，斷路器的閉合電路是改革的壓力減少線路連接，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)電路的優(yōu)化，使新電路簡單、安全，良好的性能，準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)供電和信號控制和提示。對斷路器進(jìn)行改造可以優(yōu)化整個(gè)電路系統(tǒng)，提高工作效率和安全性。

二、案例分析

XXX110千伏變電站是該地區(qū)第一個(gè)綜合自動(dòng)化變電站，已經(jīng)運(yùn)行了十年。隨著國家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)試點(diǎn)項(xiàng)目，通過轉(zhuǎn)換，可靠性差的設(shè)備在現(xiàn)有的車站將取代提高運(yùn)行可靠性，以實(shí)現(xiàn)主要設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，標(biāo)準(zhǔn)化的信息建模、網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸、智能先進(jìn)的功能和輔助系統(tǒng)。在轉(zhuǎn)換中，根據(jù)國家電網(wǎng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q / GWD 441 - 2010《智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)》規(guī)范110 kV電力變壓器保護(hù)原理要求，考慮合作流程層合并單位（畝）和智能終端配置，每一層的網(wǎng)絡(luò)連接，二次設(shè)備安排，等等。提出了三種主變壓器保護(hù)配置方案，并最終實(shí)現(xiàn)了第三種配置方案，效果良好。

（一）主變保護(hù)配置原則

正如上面提到的，在確定為智能變電站繼電保護(hù)配置的原則，除了傳統(tǒng)的變電站的要求，流程層合并單元的配置和智能終端，連接網(wǎng)絡(luò)的每一層，二次設(shè)備的布置應(yīng)考慮和其他因素。110千伏橋內(nèi)接線的主要部分是兩臺主變壓器的保護(hù)。保護(hù)的配置原則直接影響全站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)方案。

根據(jù)《智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范》，110kV變壓器電源保護(hù)分兩套配置。兩臺機(jī)組的配置應(yīng)采用主備保護(hù)一體化配置。如果主保護(hù)和備份保護(hù)分別配置，則備份保護(hù)應(yīng)與測控裝置集成。當(dāng)保護(hù)采用雙組配置時(shí)，兩側(cè)組合單元應(yīng)采用雙組配置，兩側(cè)智能終端也應(yīng)采用雙組配置。

1 技術(shù)規(guī)范有兩層含義：

（1）110kv變壓器保護(hù)為“雙組”配置，而不是“雙組”配置?！半p重配置”是指具有相同功能的兩套獨(dú)立配置的系統(tǒng)。每一套保護(hù)系統(tǒng)裝置功能獨(dú)立齊全，安全可靠。不允許出現(xiàn)公共瓶頸?！半p套”配置是指采用兩套主后一體化裝置，來實(shí)現(xiàn)變壓器保護(hù)功能，兩套裝置的功能可以互相補(bǔ)充，獨(dú)立性不高，達(dá)到“雙套”配置要求。

（2）它允許從主和后方分開一組配置。沒有規(guī)定強(qiáng)制配置雙組智能終端時(shí)，配置是分開的。應(yīng)按要求進(jìn)行配置。

2配置方案一

如圖1所示，配置了兩組主設(shè)備和后置集成設(shè)備。主保護(hù)的差動(dòng)電流取自線路電流互感器、橋式電流互感器和低壓側(cè)電流互感器。三組電流互感器的主、副變流器及組合單元均為雙組結(jié)構(gòu)。主變高壓側(cè)套管電流互感器采用單套組合式單元，提供高壓側(cè)測控采樣值和高后備保護(hù)。主變低壓側(cè)對應(yīng)的llOkV線路、電橋、智能終端采用雙組配置。

3配置方案二

如圖2所示，根據(jù)主機(jī)和機(jī)箱配置了單個(gè)機(jī)箱。線路電流互感器、橋式電流互感器、高壓側(cè)套管電流互感器、低壓側(cè)電流互感器的組合單元按單臺配置，分別受到相應(yīng)的保護(hù)。根據(jù)單臺設(shè)備配置相應(yīng)的智能終端。

4配置方案三

如圖3所示，配置了兩組主后一體化裝置，與方案1不同，兩組主保護(hù)的差動(dòng)保護(hù)范圍不同。第一組差分電流取自高壓側(cè)套管電流互感器和低壓側(cè)電流互感器，第二組差分電流取自線路電流互感器、橋式電流互感器和低壓側(cè)電流互感器。110kv線路、電橋、高壓側(cè)套組合單元單組配置，主變低壓側(cè)組合單元雙組配置。對應(yīng)的110kv線橋智能終端配置為單臺，低壓智能終端配置為雙臺。

5? 配置方案的具體分析

在三種配置方案中，方案1可靠性最高，接近“雙重”配置水平。當(dāng)然，投資也是最高的。在一座橋連接的主變壓器高壓側(cè)斷路器，110千伏線路，合并單元和智能終端的橋”，兩套”配置，合并單元和智能終端是其他兩個(gè)方案的兩倍，這讓擁擠的戶外智能控制內(nèi)閣布局，整個(gè)站自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是復(fù)雜的，增加開關(guān)配置的數(shù)量，和其他問題。在使用電子電流互感器的智能變電站中，一次和二次變壓器也配置成雙組，從而進(jìn)一步增加了投資。

方案2延續(xù)了常規(guī)變電站的配置方案。主后分離、間隔層、工藝層設(shè)備均為單臺配置。該方案的優(yōu)點(diǎn)是簡單明了，易于安排，投資少。

在分析橋梁內(nèi)部連接特性的基礎(chǔ)上，提出了第三種方案。橋連接更常用的終端變電站內(nèi)，這邊距離保護(hù)Ⅱ段110 kV母線和主變壓器高壓側(cè)引導(dǎo)失敗有敏感性，可以有遠(yuǎn)方保護(hù)效應(yīng)，作用時(shí)間不長。因此，一套保護(hù)的差動(dòng)電流感應(yīng)自變高壓側(cè)殼體完全可以滿足保護(hù)范圍和可靠性的要求，低壓側(cè)后備保護(hù)需要加強(qiáng)。沒有特殊的母線保護(hù)。在變壓器的低壓側(cè)，兩套備用短路后備保護(hù)配置在低壓端，和組合單元和智能終端也兩組配置，提高可靠性的消除低壓側(cè)母線的故障?？梢钥闯?，第三個(gè)計(jì)劃結(jié)合了前兩個(gè)計(jì)劃的優(yōu)點(diǎn)，體現(xiàn)了概念功能互補(bǔ)的兩套配置，以達(dá)到可靠性和經(jīng)濟(jì)之間的平衡，這是首選的計(jì)劃轉(zhuǎn)變。

結(jié)語

綜上，對于電力系統(tǒng)的運(yùn)行，變電站的作用不容忽視，電力系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定的運(yùn)行，就必須加強(qiáng)對變電站的維護(hù)和管理，否則，就會(huì)影響供電效率和電能質(zhì)量。電力企業(yè)要引起高度重視，把它作為輸電工作的重點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況，加強(qiáng)變電站設(shè)備的改造和維護(hù)，促進(jìn)電力系統(tǒng)的健康發(fā)展。

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