【摘 要】35kV變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要為無(wú)人值班形式，其設(shè)計(jì)應(yīng)服從電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的總體設(shè)計(jì)，其配置、功能包括設(shè)備的布置應(yīng)滿足電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及信息分層傳輸、資源共享的原則。

【關(guān)鍵詞】變電所；綜合自動(dòng)化；微機(jī)保護(hù)

0.概述

變電站及配電所在配電網(wǎng)中具有十分重要的地位。它既是變壓器側(cè)配電網(wǎng)中的負(fù)荷，又是下一級(jí)配電網(wǎng)的電源，其自動(dòng)化程度的高低直接反映了配電自動(dòng)化的水平。1995年，國(guó)家調(diào)度中心要求現(xiàn)有35kV～110kV變電站在條件具備時(shí)逐步實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班變電站，新建變電站可根據(jù)調(diào)度和管理需要以及規(guī)劃要求，按無(wú)人值班設(shè)計(jì)。欲實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班變電站，其中變電站的綜合自動(dòng)化程度很重要。

變電站自動(dòng)化系統(tǒng)作為電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的一個(gè)子系統(tǒng)，應(yīng)服從電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的總體設(shè)計(jì)，其配置、功能包括設(shè)備的布置應(yīng)滿足電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及信息分層傳輸、資源共享的原則。因此本次設(shè)計(jì)我們將以此作為設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則展開設(shè)計(jì)工作。

按我國(guó)的實(shí)際情況，目前變電站還不大可能完全實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班，即使是無(wú)人值班，也有一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)、調(diào)試和應(yīng)急處理的問題，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮遠(yuǎn)方與就地控制操作并存的模式。同樣，保護(hù)單元亦應(yīng)具有遠(yuǎn)方、就地投切和在線修改整定值的功能，以遠(yuǎn)方為主，就地為鋪，并應(yīng)從設(shè)計(jì)、制造上保證同一時(shí)間只允許其中一種控制方式有效。

要積極而慎重地推行保護(hù)、測(cè)量、控制一體化設(shè)計(jì)，確保保護(hù)功能的相對(duì)獨(dú)立性和動(dòng)作可靠性。保護(hù)、測(cè)量、控制原則上可合用電壓互感器，對(duì)電量計(jì)費(fèi)、功率總加等有精度要求的量可接量測(cè)電流互感器，供監(jiān)測(cè)用的量可合用保護(hù)電流互感器。

變電站自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)先采用交流采樣技術(shù)，減輕電流互感器和電壓互感器的負(fù)載，提高測(cè)量精度。同時(shí)可取消以前經(jīng)常采用的光字牌屏和中央信號(hào)屏，簡(jiǎn)化控制屏，由計(jì)算機(jī)承擔(dān)信號(hào)監(jiān)視功能，使任一信息做到一次采集、多次使用，提高信息的實(shí)時(shí)性、可靠性，節(jié)約占地空間，減少屏柜，二次電纜和設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)工作量。

1.負(fù)荷分級(jí)及供電要求

根據(jù)負(fù)荷資料可知：由用戶確定主要為一、二級(jí)負(fù)荷，根據(jù)《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》一書我們可以很清楚地看到一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩個(gè)電源供電，這樣當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源不致同時(shí)受到損壞，以維持繼續(xù)供電。

一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，除上述兩個(gè)電源外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源。常用的應(yīng)急電源有發(fā)電機(jī)組、干電池、蓄電池或供電網(wǎng)絡(luò)中有效地獨(dú)立于正常電源的專用饋電線路。

同樣，我們也可以看到二級(jí)負(fù)荷也需要有兩個(gè)電源供電。做到當(dāng)發(fā)生電力變壓器故障或電力線路常見故障時(shí)不致中斷供電或中斷后能迅速恢復(fù)。

根據(jù)所給的資料可知，當(dāng)?shù)毓╇姴块T可提供兩個(gè)35kV供電電源，分別來(lái)自距離用戶4km外的220/35kV地區(qū)變電所和5.5km外的110/35kV地區(qū)變電所。

從用電容量、用電設(shè)備特性、供電距離、供電線路的回路數(shù)、當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)現(xiàn)狀等多方面的因素考慮，對(duì)于該用戶的變電所設(shè)計(jì)，我們擬訂35/10kV降壓變電所一座，供電給8個(gè)35/10kV車間變電所，這樣我們就可以兼顧到一、二級(jí)負(fù)荷的要求了。采用這中做法還有一個(gè)好處就是：使高壓電源深入負(fù)荷中心，減小配電半徑，降低電纜投資，提高供電質(zhì)量。

2.35kV變配電所主接線方案確定

通過閱讀各類相關(guān)資料可知，為了降低電能損耗，應(yīng)選用低損耗節(jié)能變壓器。在電壓偏差不能滿足要求時(shí)，35kV降壓變電所的主變壓器應(yīng)首先采用有載調(diào)壓變壓器。

35kV變電所主接線應(yīng)根據(jù)變電所在電力網(wǎng)中的地位、進(jìn)出線回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定。并應(yīng)滿足供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、節(jié)約投資和便于擴(kuò)建等要求。變電所主接線要滿足安全、可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)的基本要求。其中，安全包括設(shè)備安全及人身安全；可靠應(yīng)滿足一次接線應(yīng)符合一、二級(jí)負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求；靈活即用最少的切換來(lái)適應(yīng)各種不同的運(yùn)行方式，檢修時(shí)操作簡(jiǎn)便，另外，還應(yīng)能適應(yīng)負(fù)荷的發(fā)展，便于擴(kuò)建。；經(jīng)濟(jì)盡量做到接線簡(jiǎn)化、投資省、占地少、運(yùn)行費(fèi)用低。

在我們這組設(shè)計(jì)中35kV變電所主接線一般有單母線、單母線分段、雙母線接線、單元接線、內(nèi)橋式、外橋式方式可以考慮其可行性。具體分析如下：

單母線優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、清晰、設(shè)備少，但可靠性與靈活性不高。一般供三級(jí)負(fù)荷，兩路電源進(jìn)線的單母線可供二級(jí)負(fù)荷。

由于在該設(shè)計(jì)中用戶不僅有二級(jí)負(fù)荷而且還有一級(jí)負(fù)荷，并且這里我們要考慮到無(wú)人值班變電所的因素，可靠性和靈活性顯得尤為重要，鑒于這些方面的原因，單母線的優(yōu)點(diǎn)顯然不足以使用戶滿意，也有背于我們?cè)O(shè)計(jì)無(wú)人值班變電所的基本思想和初衷，因此我們這里不考慮單母線的方式。

單母線分段，母線分段后，可提高供電的可靠性和靈活性。兩路電源一用一備時(shí)，分段斷路器接通運(yùn)行。任一段母線故障，分段斷路器可在繼電保護(hù)裝置作用下自動(dòng)斷開。兩路電源同時(shí)工作互為備用時(shí)，分段斷路器則斷開運(yùn)行。任一電源故障，分段斷路器可自動(dòng)投入。

單母線分段雖然也能供給一級(jí)負(fù)荷，并且由于采用分段形式，變壓器一用一備，較之單母線確實(shí)也在一定程度上大大提高了供電的可靠性和靈活性，與我們的設(shè)計(jì)似乎有些相投，但我們也可以看到母線分段后帶來(lái)的問題，比如母線分段后，我們需要在母線分段部位采用聯(lián)絡(luò)柜，這樣就增加了投資經(jīng)費(fèi)，而且也會(huì)增加選擇時(shí)的計(jì)算，并且還要考慮到和母線之間的匹配問題。因此我們?cè)賹⑵渌鼛追N接線方式做一翻討論，看看有沒有那一種接線方式能比單母線分段更出色，既能提高供電的可靠性和靈活性又能使投資建設(shè)經(jīng)費(fèi)降到最低，使變電所的接線方式盡量在最大程度上滿足設(shè)計(jì)要求。

雙母線接線方式能保證所有出線的供電可靠性，用于有大量一、二級(jí)負(fù)荷的大型變配電所。但我們也知道，我們?cè)O(shè)計(jì)的變電所并非大型變配電所，而是中小型變配電所，而且雙母線在形式上多了一根母線，這樣也增加了投資成本，這也是用戶所不愿意看到的。因此，即使雙母線能保證可靠性，并且適用于一、二級(jí)負(fù)荷，這里也不考慮采用。

單元接線，當(dāng)有兩路電源進(jìn)線和兩臺(tái)主變壓器時(shí)，可采用雙回線路-變壓器組單元接線，再配以變壓器二次側(cè)的單母線分段接線，則可靠性大大提高。這種接線方式同樣也與單母線分段方式相同的是投資成本并不會(huì)隨著沒有母線的存在而減少，因此我們還有必要繼續(xù)討論橋式接線。

橋式接線，分內(nèi)橋式和外橋式兩種：能實(shí)現(xiàn)電源線路和變壓器的充分利用，如變壓器T1故障，可以將T1切除，由電源1和電源2并列給T2供電以減少電源線路中的能耗和電壓損失。但我們也可以從接線圖中看出兩者之間的區(qū)別：內(nèi)橋式，當(dāng)變壓器發(fā)生故障時(shí)，倒閘操作多，恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)，而當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，倒閘操作少，恢復(fù)時(shí)間短。而外橋式的操作特點(diǎn)則恰恰與內(nèi)橋式相反。因此內(nèi)橋式接線適用于線路較長(zhǎng)或不需要經(jīng)常切換變壓器的情況。由本次設(shè)計(jì)的基本思想可以看到，我們這里所要設(shè)計(jì)的是無(wú)人值班邊電所，對(duì)于變壓器自然不會(huì)有多次的切換操作，而且我們這里35kV總降壓變電所是由供電部門提供的，因此線路長(zhǎng)是在所難免的，加上內(nèi)橋式接線是無(wú)母線制，這樣可以省去母線的投資費(fèi)用，在形式上，它比單母線分段又少了分段部分的聯(lián)絡(luò)部分，這樣又可以省去聯(lián)絡(luò)柜，綜合以上多方面的因素，我們認(rèn)為內(nèi)橋式接線方式基本綜合了前面所述的各種接線方式的優(yōu)點(diǎn)，滿足安全、可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)的基本要求，因此決定采取內(nèi)橋式的接線方式。

【參考文獻(xiàn)】

[1]唐海主編.建筑電氣設(shè)計(jì)與施工.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999.