220kV及以上變電站重要電源智能投切技術(shù)研究

梁文倩

摘要：電力行業(yè)的發(fā)展隨著科技的進(jìn)步而發(fā)展迅速。變電站站用電源系統(tǒng)是變電站最重要的工作電源，是穩(wěn)定變電站低壓供電系統(tǒng)電源設(shè)備可靠工作之本，其運(yùn)行工況的正常與否，直接關(guān)系到變電站所有設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。一旦站用電源系統(tǒng)出現(xiàn)問題，將直接或間接地影響變電站交流二次以及直流系統(tǒng)的供電安全和可靠運(yùn)行，嚴(yán)重時會擴(kuò)大事故范圍，它的運(yùn)行效果直接關(guān)系到變電站380V低壓系統(tǒng)即主變強(qiáng)油循環(huán)風(fēng)冷系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、搖視系統(tǒng)、安全照明系統(tǒng)供電的可靠性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：220kV及以上變電站;重要電源智能投切技術(shù)

引言

我國電力行業(yè)的發(fā)展徹底改善人們的生活水平和生活質(zhì)量。針對目前220kV及以上變電站重要負(fù)荷供電系統(tǒng)存在的諸多問題，應(yīng)用智能化遠(yuǎn)程控制技術(shù)，可靠閉鎖回路，對其進(jìn)行改進(jìn)，讓220kV及以上變電站重要負(fù)荷安全智能供電成為可能。

1現(xiàn)有電容器投切裝置存在的問題分析

（1）MSC投切開關(guān)問題，在過電壓的作用下，并聯(lián)電容器內(nèi)部會產(chǎn)生強(qiáng)烈的局部放電和介質(zhì)損傷，嚴(yán)重時可能擊穿電容器投人瞬間，電容器開關(guān)觸頭會產(chǎn)生溫度極高的電弧，在分?jǐn)嗟臅r刻產(chǎn)生的重燃會引起設(shè)備的損壞，電容器投人瞬間，會產(chǎn)生幅值較大且頻率較高的合閘涌流，影響設(shè)備壽命暫態(tài)沖擊造成的母線電壓波動，影響用電設(shè)備正常工作。在負(fù)荷波動較大的變電站，為確保供電母線電壓合格，需要頻繁投切并聯(lián)電容器，經(jīng)常發(fā)生投切開關(guān)和電容器頻繁故障、運(yùn)行維護(hù)消缺工作量增大、設(shè)備使用壽命縮短等現(xiàn)象。（2）TSC技術(shù)存在的問題，TSC技術(shù)采用高壓晶閘管閥作為無觸點(diǎn)開關(guān)進(jìn)行電容器的投切，可通過過零檢測電路與光電禍合器來控制電容器在晶閘管閥兩端電壓過零的時刻投入，有效抑制暫態(tài)沖擊。但作為穩(wěn)態(tài)能量傳輸?shù)拿浇?，TSC閥體在工作時功耗較大，所配備的散熱裝置一定程度上影響設(shè)備的可靠性。還存在晶閘管的耐壓與均壓等技術(shù)問題，在晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通方面，由于分為強(qiáng)電與弱電部分，兩者之間所產(chǎn)生的電磁干擾一定程度上會引起晶閘管誤觸發(fā)高壓閥由于具有多層晶閘管，在觸發(fā)控制的同步性上還需要進(jìn)一步改善。此外，該裝置成本較高、體積較大、可靠性有待加強(qiáng)。

2背景原因

當(dāng)前變電站低壓供電系統(tǒng)大量使用和運(yùn)行ATS開關(guān)技術(shù)，ATS控制的I、II母380V為變電站重要電源進(jìn)行供電，但380V母線所連接的重要負(fù)荷如主變強(qiáng)油循環(huán)風(fēng)冷系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、搖視系統(tǒng)、安全照明系統(tǒng)等所用的負(fù)荷開關(guān)為常見的空氣開關(guān)。這勢必造成如下后果：（1）主變強(qiáng)油循環(huán)風(fēng)冷系統(tǒng)：當(dāng)主變溫度過高需要啟動強(qiáng)油循環(huán)及風(fēng)冷電源時，由于無人現(xiàn)場必須人為切換主變強(qiáng)油風(fēng)冷供電電源開關(guān)，勢必造成時間延時，當(dāng)主變冷卻器全停時間達(dá)到1小時，主變保護(hù)將強(qiáng)行跳開主變?nèi)齻?cè)斷路器，造成全站失壓大面積停電的嚴(yán)重事故。無人值守變電站更是如此。（2）直流系統(tǒng)：當(dāng)無法及時給直流系統(tǒng)提供供電電源時，充電機(jī)停運(yùn)、蓄電池組長時間沒有充電機(jī)對其進(jìn)行浮充，直流負(fù)荷導(dǎo)致蓄電池組電壓持續(xù)降低，如果不及時處理，將導(dǎo)致全站直流失電，可能造成一次設(shè)備無保護(hù)事故損壞的嚴(yán)重后果。（3）通信系統(tǒng)：變電站內(nèi)專業(yè)通訊開關(guān)電源失電而無法及時恢復(fù)，整個變電站的綜合自動化系統(tǒng)的現(xiàn)場運(yùn)行設(shè)備實(shí)時數(shù)據(jù)將無法傳輸、遠(yuǎn)方調(diào)度實(shí)時監(jiān)控數(shù)據(jù)中斷，監(jiān)控人員對整個變電站的運(yùn)行監(jiān)控完全失控，且光纖差動保護(hù)通道中斷，將極大威脅電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

3變電站380V重要電源分析及改進(jìn)方法

3.1回路接線改進(jìn)

我們設(shè)計一個380V重要負(fù)荷系統(tǒng)電源開關(guān)測控裝置，該裝置加入DI板來采集開關(guān)位置、加入DO板來控制開關(guān)。并把該裝置加入到后臺監(jiān)控系統(tǒng)中。取1QF、2QF開關(guān)的輔助節(jié)點(diǎn)作為它的開關(guān)位置，并設(shè)計了控制回路來對其進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控?？刂苹芈反氲腒M1、KA1作為該開關(guān)的過負(fù)荷保護(hù)、短路保護(hù)。KM1繼電器的原理分析：當(dāng)控制回路接收到合閘指令時，KM1交流繼電器帶電，常開節(jié)點(diǎn)閉合，驅(qū)動電機(jī)對開關(guān)進(jìn)行合閘。KR1電流繼電器的原理分析：當(dāng)1QF、2QF合閘后，電流升至整定值或大于整定值時，繼電器就動作，動合觸點(diǎn)閉合，動斷觸點(diǎn)斷開。當(dāng)電流降低到0.8倍整定值時，繼電器就返回，動合觸點(diǎn)斷開，動斷觸點(diǎn)閉合。

3.2直流系統(tǒng)接線的優(yōu)化改進(jìn)

對變電站提供電力服務(wù)的直流電源系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化時，首先要注意的是蓄單套電池組。對蓄電池組進(jìn)行正常維護(hù)時，它會對變電站的電力系統(tǒng)本身的安全性產(chǎn)生一定程度的影響。針對一般情況來說，應(yīng)該在變電站站內(nèi)的直流電源系統(tǒng)設(shè)置外接備用蓄電池組得到接口，使得備用蓄電池組在使用時能夠較為方便的開始運(yùn)行工作，且并要在合理范圍內(nèi)加大隔離的力度。在實(shí)際工作的過程中，盡量增加外接蓄電池組的一系列隔離保護(hù)措施。對于變電站而言，外接儲備蓄電池組作為蓄電池檢測的系統(tǒng)保護(hù)裝置，為蓄電池組提供電力支持。而且還可以作為蓄電池組發(fā)生故障時的電力儲備裝置，保證整個直流電源系統(tǒng)可以保持正常運(yùn)行的工作狀態(tài)。如果需要對處于工作狀態(tài)的蓄電池進(jìn)行臨時性的維護(hù)，就需要及時連接上備用蓄電池組。一旦發(fā)生設(shè)備長期故障，短時間內(nèi)無法妥善解決，則應(yīng)連接應(yīng)急用的蓄電池組，以維持正常的工作運(yùn)行。

3.3裝置控制方式與策略

采用芯片實(shí)現(xiàn)對投人和切除電容器組命令的輸人，對裝置接觸器和晶閘管動作與導(dǎo)通命令的輸出，對裝置狀態(tài)的數(shù)字量采集等功能。對接觸器和晶閘管的控制主要分為合閘和分閘兩部分。合閘進(jìn)程控制器接收到的合閘命令后立即合上相交流接觸器，待相交流接觸器合閘完畢后，在電壓過零點(diǎn)給、相晶閘管閥發(fā)送觸發(fā)脈沖信號，將晶閘管閥觸發(fā)導(dǎo)通，然后再合上、相交流接觸器。一旦、相交流接觸器處于合閘位置，、相晶閘管閥兩端的電壓基本為，則、相晶閘管閥可在電流過零處自然關(guān)斷，此時電容器組正常投人。分閘進(jìn)程控制器接收到的分閘命令后立即給、相晶閘管閥發(fā)送觸發(fā)脈沖信號，相晶閘管閥導(dǎo)通，然后打開，相交流接觸器待、相交流接觸器處于完全分閘狀態(tài)后則停止、相晶閘管閥觸發(fā)脈沖信號，、相晶閘管閥可在電流過零處自然關(guān)斷，待、相晶閘管閥斷開后則打開相交流接觸器，此時電容器組正常切除。

3.4保護(hù)跳閘

信號閉鎖只能保證合閘前的控制回路是否良好，但為了確保合閘后，一但三相刀閘合閘于故障回路，如三相、單相、相間接地短路，電機(jī)過負(fù)荷等事故情況，難免造成燒毀電機(jī)、擴(kuò)散性跳閘等惡性事件。為了確保開關(guān)合閘于故障回路能快速切斷，在此引入保護(hù)繼電器。在控制回路中串入交流繼電器、熱電流繼電器作為它的合后快速跳閘保護(hù)，當(dāng)交流繼電器檢測到電壓異常，常閉接點(diǎn)將斷開切斷回路，熱電流繼電器檢測到過負(fù)荷，電流增大，熱敏性將及時使回路斷開。

結(jié)語

隨著電力系統(tǒng)控制方式數(shù)字化進(jìn)程的發(fā)展應(yīng)用以及電力系統(tǒng)綜合自動化的廣泛應(yīng)用，對系統(tǒng)可視化、自動化、網(wǎng)絡(luò)化、實(shí)時化、精確化的要求越來越高，保證站內(nèi)重要負(fù)荷供電的可靠性就愈發(fā)重要，傳統(tǒng)的供電模式與維修巡檢模式大大地降低了整體電網(wǎng)的運(yùn)行效率以及供電可靠性，可遠(yuǎn)程控制智能化自動投切裝置的應(yīng)用使供電可靠性得到了質(zhì)的飛越，所以，不斷加大該自投裝置在電網(wǎng)領(lǐng)域的使用力度是未來發(fā)展的趨勢所在。

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