范文劍

（福州揚(yáng)天電力工程設(shè)計(jì)有限公司，福建福州350000）

0 引言

在當(dāng)前的智能化變電站中，由于集成度高的智能設(shè)備還未有成熟應(yīng)用，目前一次設(shè)備通過就地布置的智能終端、合并單元等二次設(shè)備實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備的智能化。

智能終端與一次設(shè)備采用電纜連接，與保護(hù)、測控等二次設(shè)備采用光纖通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交互。合并單元與電子式互感器采集器單元采用光纖連接，與保護(hù)、測控等二次設(shè)備采用光纖通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交互。這種一次設(shè)備的就地智能化監(jiān)控、信息網(wǎng)絡(luò)化傳輸模式，與傳統(tǒng)的二次接線有著革命性的變化，具體體現(xiàn)在：（1）智能化的過程層設(shè)備具有網(wǎng)絡(luò)信息共享優(yōu)勢，可大大簡化一些設(shè)備的冗余配置，如減少開關(guān)輔助接點(diǎn)數(shù)量，減少互感器繞組個數(shù)配置。（2）智能化的過程層設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)一些原間隔層的功能，斷路器智能終端集成操作箱的功能，變壓器本體智能終端集成本體非電量保護(hù)的功能，優(yōu)化系統(tǒng)配置。（3）整理原有標(biāo)準(zhǔn)化接口，采用標(biāo)準(zhǔn)插接件電纜實(shí)現(xiàn)一、二次設(shè)備的近距離連接，推動AIS的標(biāo)準(zhǔn)化，減少安裝、運(yùn)行、維護(hù)工作量，提高變電站運(yùn)行水平。

本文就以上述問題為切入點(diǎn)，分析當(dāng)前智能化變電站變壓器的二次接線，并結(jié)合當(dāng)前技術(shù)水平，推薦變壓器機(jī)構(gòu)二次線簡化和標(biāo)準(zhǔn)化的具體優(yōu)化方案。

1 簡化方法

110 kV變壓器二次線相關(guān)的本體設(shè)備有套管電流互感器、非電量繼電器、各類傳感器等，變壓器需操控的設(shè)備有風(fēng)機(jī)、有載開關(guān)、濾油機(jī)等，本體廠家一般配置有本體端子箱、有載開關(guān)控制箱、風(fēng)冷控制箱、濾油機(jī)控制箱、用于本體設(shè)備的接線?？梢?，常規(guī)110 kV變壓器上的附件是站內(nèi)設(shè)備最多的，簡化的最高級別是簡化或取消某種附件，其次才是針對二次線的簡化。

2 變壓器二次接線簡化

2.1 套管電流互感器簡化配置

常規(guī)變電站，主變高壓側(cè)、中壓側(cè)套管配置多組電流互感器。110 kV智能化變電站，主變高、中壓側(cè)斷路器處互感器配置的合并單元可提供多路輸出，可同時(shí)滿足保護(hù)、錄波、計(jì)量的需要，所以主變高、中壓側(cè)的電流互感器繞組配置可簡化，僅在高壓側(cè)套管保留兩只電流互感器（過流調(diào)壓閉鎖、繞組測溫用），其余取消。高壓側(cè)和中壓側(cè)中性點(diǎn)、間隙處配有常規(guī)互感器，經(jīng)智能控制柜后直接引到高、中壓側(cè)對應(yīng)的合并單元。

2.2 取消風(fēng)冷系統(tǒng)

風(fēng)機(jī)冷卻系統(tǒng)由于其控制回路存在繁雜、風(fēng)機(jī)故障隱患大等特點(diǎn)，對二次專業(yè)而言能將其取消遠(yuǎn)勝過任何型式的簡化。目前國網(wǎng)的典型設(shè)計(jì)110 kV變壓器均是采用全自冷，因此110 kV智能變電站變壓器可選用自冷方式，因無風(fēng)冷系統(tǒng)的相關(guān)二次回路接線，運(yùn)行維護(hù)量少，可靠性高。

2.3 真空有載調(diào)壓開關(guān)及其回路簡化

2.3.1 真空有載調(diào)壓開關(guān)

早期電力變壓器有載分接開關(guān)大都采用高速電阻切換原理，靠銅鎢電弧觸頭在電流過零點(diǎn)時(shí)油中熄弧進(jìn)行負(fù)載轉(zhuǎn)換。有載分接開關(guān)正常運(yùn)行時(shí)，觸頭拉弧會造成變壓器油的炭化并形成炭顆粒。形成的炭顆粒的多少與觸頭電弧的累積能量成正比，一定量的炭顆粒的存在并不會直接導(dǎo)致有載分接開關(guān)的損壞。但炭顆粒具有沉降特性，會沉積在油室表面和切換開關(guān)結(jié)構(gòu)件表面。積炭有很好的吸附性，會吸附油室里的顆粒和水分，這樣的炭顆粒對油室表面絕緣強(qiáng)度是非常大的隱患。

由于分接開關(guān)切換頻繁，需配置濾油機(jī)進(jìn)行在線濾油，定期清理油室中的積炭，確保分接開關(guān)油室在一個更長的使用周期內(nèi)能夠滿足安全運(yùn)行條件，延長設(shè)備壽命。目前有載分接開關(guān)在線濾油裝置的生產(chǎn)廠家有很多，從功能上分有載分接開關(guān)在線濾油裝置有去雜質(zhì)（帶紙濾芯）及去雜質(zhì)和水分（帶復(fù)合濾芯）兩種。濾油裝置的性能由兩個重要的技術(shù)參數(shù)決定，一個是過濾細(xì)度，以濾芯的顆粒度表示；另一個是油流速度，以單位時(shí)間的流量來確定。因?yàn)樵诰€濾油裝置是在近年才開始應(yīng)用的，缺乏實(shí)際的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，選擇何種規(guī)格的濾油機(jī)及其運(yùn)行方式，實(shí)際上標(biāo)準(zhǔn)并不統(tǒng)一。

隨著電子信息、真空技術(shù)的不斷發(fā)展，真空管以其無以倫比的優(yōu)越性在電力行業(yè)逐步得到應(yīng)用，最初真空管觸頭代替油內(nèi)銅鎢觸頭的技術(shù)應(yīng)用于中壓或低壓斷路器上，隨后在中壓接觸器上得到推廣，接著真空管開始進(jìn)入有載分接開關(guān)調(diào)壓領(lǐng)域，逐步向高電壓、大電流方向發(fā)展，并將推動變壓器進(jìn)入真空有載分接開關(guān)調(diào)壓的時(shí)代。目前，真空有載調(diào)壓開關(guān)在110 kV變電站的變壓器中得到了大量應(yīng)用。

真空式有載調(diào)壓開關(guān)正常切換時(shí)在真空管中熄弧，徹底解決了油的炭化與污染的問題，無需再配置濾油機(jī)裝置，提高了分接開關(guān)機(jī)械壽命和觸頭電氣壽命，延長了檢修周期，顯著降低了檢修成本，提高了分接開關(guān)運(yùn)行的安全性。

2.3.2 有載調(diào)壓開關(guān)回路簡化

有載調(diào)壓開關(guān)配有獨(dú)立的二次機(jī)構(gòu)箱，與外部相連的回路包括：電源、過流閉鎖調(diào)壓回路、遙調(diào)回路、遙信。

按國網(wǎng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/GDW 1175—2013《變壓器、高壓并聯(lián)電抗器和母線保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范》，過流閉鎖調(diào)壓回路均由變壓器廠家內(nèi)部接線實(shí)現(xiàn)，不再由主變保護(hù)提供接點(diǎn)。過流閉鎖調(diào)壓用繼電器宜直接安裝在有載調(diào)壓機(jī)構(gòu)箱內(nèi)，在變壓器出廠前配線，簡化現(xiàn)場接線的調(diào)試工作。

2.4 測溫回路簡化

油溫是衡量變壓器運(yùn)行狀況的一個重要參數(shù)。110 kV主變壓器均配備有油溫測量裝置，常規(guī)在油箱頂部設(shè)有兩個油溫測量監(jiān)測點(diǎn)，同時(shí)還配備一個繞組模擬溫度測量裝置。油溫測量裝置一般由溫度傳感器、溫度指示儀表、溫度變送器等設(shè)備組成，溫度指示儀表在變壓器本體上，便于觀測，溫度變量由傳感器經(jīng)變送器遠(yuǎn)傳至后臺監(jiān)視。

鉑電阻溫度傳感器由于精度高、穩(wěn)定性好、技術(shù)成熟，已成為主變壓器測溫裝置的首選傳感器。鉑電阻Pt100有兩種信號輸出：一種是0～5 V標(biāo)準(zhǔn)電壓信號，另一種為4～20 mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號。

采用轉(zhuǎn)化為0～5 V電壓信號進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)，因存在線路壓降，易受噪聲干擾，測量精度不高，故常規(guī)110 kV站設(shè)計(jì)時(shí)一般不采用此方式。采用轉(zhuǎn)化為4～20 mA電流進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)，不受噪聲干擾，無壓降影響，故常規(guī)110 kV站大都選用這種方式。

但將鉑電阻Pt100轉(zhuǎn)換為4～20 mA電流信號遠(yuǎn)傳，一般需配置24 V有源溫度變送器和電源變換器（AC 220 V/AC 24 V），回路接線復(fù)雜、轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)多。智能化變電站本體智能終端就地布置后，與變壓器本體溫度傳感器距離短（一般為10～30 m），所連接用的電纜采用穿管敷設(shè)，受外界干擾小。只需將鉑電阻輸出的三根線接入裝置即可，無需考慮外供電源和電源轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)問題，精度又能滿足要求，回路大大簡化。

3 結(jié)語

總結(jié)上文，變壓器二次接線可做如下簡化：（1）本站變壓器高中壓側(cè)套管的電流互感器大部分取消，中性點(diǎn)套管的干式互感器又是直接接入本體智能控制柜，互感器接線相應(yīng)減少。（2）油溫采用鉑電阻輸出的信號接進(jìn)智能終端，無需考慮溫度轉(zhuǎn)換裝置，也無需溫度變送器的電源轉(zhuǎn)換回路接線。（3）采用全自冷的主變壓器，溫度變送器無需考慮風(fēng)冷啟動回路。

[1]水利電力部西北電力設(shè)計(jì)院.電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊（電氣一次、電氣二次部分）[M].北京：中國電力出版社，1991.

[2]變壓器、高壓并聯(lián)電抗器和母線保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范：Q/GDW 1175—2013[S].