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浅谈110KV用户专用变电站二次回路接线的特殊性

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2009/5/22 13:46:48   

[摘 要] 本文介绍了110KV用户专用变电站在计量、继电保护、自动装置以及监控等二次接线方面与常规的电力系统变电站的某些不同之处,为更好地掌握该类变电站的设计模式而进行了探讨。

[关键词]专用变电站;二次接线;差异 
 

0、引言
随着重庆经济的快速发展,重庆工业企业的生产能力也不断提高,相应地其用电量也大幅度攀升,过去仅仅从电力系统的10KV开闭所引去两条或三条10KV专用线路为其供电的做法已不能满足许多用电大户的发展需要,因此为其修建更高电压等级的专用变电站为其供电,以确保用电可靠已成为电力系统与用电大户双方的必需。另外,随着机场、铁路和城市地铁、轻轨等轨道交通项目的大量建设,为了保证这些交通动脉的畅通,为它们修建专用的供电变电站也势在必行。但是由于这些专用变电站功能性质上的特殊性,决定了其二次接线方面与常规的电力系统变电站之间存在一些不同之处,主要体现在以下几点。
 
1、 计量:
在重庆电力公司下属变电站,由于考虑到对用户计量进行贸易结算的重要性以及电力公司与供电局或控股公司之间进行内部考核或经济技术指标分析的需要,变电站计量表计的配置是非常全面的,以图1所示的110KV/10两级电压、内桥接线的变电站为例,110KV线路、10KV线路、电容器以及主变压器两侧和站用变压器低压侧都配置了全电子式电能表。而作为用户专用变电站而言,由于其通过110KV并网线路接入电网,而变压器及10KV线路等以下部分都属于其自用设备,相应地损耗也由其自身负担,因此计量表计的配置是否需要严格满足电能量考核的要求,值得设计认真探讨。
根据《重庆市电力公司贸易结算用电能计量装置技术规范(试行)》第2.2.1条:“贸易结算用的电能计量装置原则上应设置在供用电设施产权分界处;在发电企业上网线路、电网经营企业间的联络线路和专线供电线路的另一端应设置考核用电能计量装置。”因此,当110KV线路产权属于用户时,在用户专用变电站设置的电能计量装置仅仅作为考核用,并不作为贸易结算用的收费依据,所以以图1所示变电站为例,在110KV进线侧设置考核用电能表是必需的,但其它电能计量装置是否可以取消(当然,用户有内部计量考核方面的要求则例外)。以我们重庆电力系统常用的湖南威胜集团生产的DSSD-331型电子电能表为例,0.5级的每只价格约为4000元,按图1所示110KV变电站共18个电气组件计,可节约7万元左右,同时取消了相应的二次电缆和安装工程量,这部分又可节约3万元左右。与此相对应的是,按照《重庆市电力公司电能计量装置配置原则实施细则(试行)》第4.3.1.3条:“应装设计量专用CT、PT或具有专用二次绕组的CT、PT。”笔者以为,可以考虑只在110KV进线侧按此要求进行一次设备的选型,而主变两侧及中、低压线路可以取消电流互感器计量专用二次绕组,以及计量专用电压互感器或者专用二次绕组。这样一个110KV等级的变电站二次部分投资总计可节约10万元∽11万元,如果再考虑到一次设备节约的投资,可以看出设计经过优化后,经济效益十分显著。
2、保护:
在重庆电力系统的变电站中,中低压侧设备的保护测控虽然已采用四合一装置,原则上站级层与间隔层之间不再需要电缆连接,但由于这些变电站基本上已采取无人值班的运行方式,调度运行部门对信号采集及信道畅通的要求很高,不仅通过串行口或站级以太网传送信号,而且需要通过电缆连接,将需要的开关量通过硬接点的方式上传到站控层。这样一来,信息采集实现了通道和信息量的双重化,确保了远方调度端对变电站运行状况的实时在线监测,同时也有利于事故发生后调度端能及时地根据变电站反馈的详细信息进行事故分析并制定应对措施。
但是,采用保护测控四合一装置的初衷是为了减少二次回路接线,节约大量电缆,以达到降低工程造价,利于维护检修的目的。如果按照上述做法,将无法达到这个目的,而对于用户变电站而言,由于其一般采用有人值班方式,运行人员对变电站进行监控非常方便直观,即使出现诸如信道中断一类的异常情况,也会被很快地发现而得到及时处理。同时,由于是有人值班,运行人员可以通过变电站监控系统的后台机,监测间隔层通过串行口或站级以太网传送的各种信号,或者通过巡视或巡检,直接从间隔层的保护测控四合一装置处读取各种参数,而不需要通过电缆连接将硬接点从间隔层上传到站控层。另外,信息采集取消双重化还避免了由于上传信号过多,而造成的信道拥挤、信息丢失甚至主站因不堪重负而崩溃的现象,同时使运行值班人员不至于因非重要信息过多过频而影响正常的分析、判断和调度。
综上所述,专用变电站如果已采用四合一的保护测控装置,再通过电缆连接的方式将配电装置处的开关量以硬接点的方式上传到站控层,是否有此必要,值得广大电力设计工作者进一步探讨。
3、 低周减载:
在重庆电力系统的变电站中,目前10KV的保护装置都要求自带低周减载功能,当系统功率缺额,频率下降时,按照负荷的不同重要程度,断开一部分次要负荷,恢复有功功率的平衡,使系统频率恢复到一定值,以保证系统的稳定运行和重要负荷的正常工作。但是作为用户专用变电站而言,它的基本功能就是确保用电的连续可靠,否则只需要从10KV开闭所引出电源即可,就不必花费巨资修建专用变电站了来保证此类重要负荷的供电了,所以即使出现系统频率下降的情况,用户一般也不会允许保护投入该功能而切除自身负荷。
以我院承担设计任务的重庆轻轨较新线110KV主变电站为例,虽然该站10KV保护配置了低周减载功能,但是轻轨列车作为城市交通的主干线、大动脉,承担着每天运输数十万人次的重任,因此保证轨道交通供电的连续可靠是至关重要的,所以其供电下一级的牵引降压站采用全线环网手牵手的配电网结构也正是基于要确保供电的连续可靠的设计思路,因此运行单位自然就没有投入10KV保护的低周减载功能。同样,由我院设计的重庆江北国际机场扩建工程中配套的110KV专用变电站10KV出线保护采用了ABB公司产品——REF541装置,该装置虽然具备低周减载功能,但出于与上述相似的原因——机场站10KV出线属于重要负荷,所以也没有启用该保护功能,如此便造成了设备功能配置上的浪费。

另一方面,如果低周减载功能集成于10KV保护装置中,无需增加另外的硬件设备,那么即使不投入该功能,也不会造成投资上的浪费,如南瑞继保所的RCS-9612装置和深圳所的ISA351F装置、国电南自的PSL641装置等国产保护都属于这一类型。但是有部分保护厂家,特别是国外厂家,由于大环境的不同,而造成设计与生产理念的不同,他们的保护设备更注重其可靠性而非全面性,更强调依靠硬件的配合而非软件上的集成来实现多种保护功能。如西门子公司的7SJ622装置,本身并不具备低周减载功能,在被要求需具备该功能的情况下,只能采用如图2所示的方式,不但需要增加硬件—低周减载保护装置7RW600和低周重动继电器ZJ1、ZJ2,还要在所有10KV线路开关柜内布置两段低周小母线DZM1和DZM2,这样,就增加了设备的投资,并且使施工工作量也随之增加,而如果用户变电站在实际运行中并不采用低周减载,无疑就造成了设备增加投资但闲置不用的巨大浪费。
因此,从降低工程投资造价和适应用户需求两方面来看,是否要求用户专用变电站具备低周减载装置,值得商榷。
 
4、 监控:
在重庆电力系统中,110KV城区变电站已大量采用GIS设备,由于其中的隔离开关、接地开关都配有电动机构或是电动弹簧机构,从机构性能上可以满足遥控的要求,因此变电站内110KV部分的监控装置都考虑了相当数量的遥控单元,以对隔离开关、接地开关进行遥控。但根据电力行业标准DL/T 5103-1999《35KV∽110KV无人值班变电所设计规程》第6.5.3条:“6KV∽110KV配电装置的隔离开关宜采用就地操作或控制。”事实上,在实际运行过程中,对接地开关的操作也并未采用遥控方式,因为一般是在停电检修时才考虑操作接地开关,这种情况下,现场会有操作队,就没有必要采用遥控方式操作接地开关,这样就可以取消这部分的遥控单元,达到精简设备,降低投资的目的。而由于自身运行人员的专业素质尚无法完全满足无人值班的要求,用户变电站大多为有人值班变电站,对设备的就地控制非常方便,就更无必要配置对接地开关进行遥控的装置。
另外,用户变电站的遥信量采集也应该与常规的电力系统变电站有所区别。首先,从用户变电站大多为有人值班变电站的角度考虑,信息采集就不能一味求全,因为运行实践证明,过于频繁出现的大量正常运行信息往往会淹没那些应该引起运行人员重视的故障或是事故信息。宁夏固原电网就曾出现类似事例:某无人值班变电站 110KV开关曾发出“液压机构微动开关闭锁分闸”的信号上传至当地电网地调调度室,但被忽视而造成检修部门未能及时对开关进行检修,数日后出现故障时开关拒动,造成事故扩大,导致电网瓦解,固原地区停电,甩负荷约27MW。因此对遥信信息量的再处理过滤,较之不加区分的全部采集更为重要。
对此可以采取以下几种方式。一、信息的归并。譬如:变压器各侧的后备保护动作就可以归并为一个“主变后备保护动作”信号即可;110KV线路的零序Ⅰ、Ⅱ段保护动作也不必分别遥信,归并为一个“零序保护动作”信号即可;10KV线路的速断保护动作与过流保护动作可以统一为一个“10KV保护动作”信号即可。通过这种方式,突出了重要信号,简化了监控数据库,减轻了运行人员的工作强度,同时又可以根据运行的需要不断对其进行调整和充实。二、在有关规程中详细明确运行人员和调度人员平时应关注的重要信息以及相应的处理办法,可以在后台主机推出新信息时,根据信息的重要性进行分类,再分别对应音响、闪光、色彩等不同的提示方式以引起运行人员的注意。
 
5、结束语
总之,在设计用户专用变电站时,在满足国家法律法规及相关规程规范的前提下,不能过分拘泥于电力系统内部的各种条款,应充分考虑到这一类型变电站的特殊性,不要盲目追求设计思路上的“大而全”,而是要因地制宜,尊重客观事实,在全面统筹规划的基础上进行细致周密的设计,尽可能地优化设计来达到节约投资,利于今后运行维护的目的。
以上只是笔者在长期设计实践中的一些体会,希望得到专家及同仁的批评指正。
 
 
参考文献:
[1]彭凯,穆宏帅,刘平. 一起电网事故的分析[J].继电器,2004,32(21):62-66.
PENG Kai,MU Hong-shuai,LIU Ping.Analysis of a fault in power system[J].Relay,2004,32(21):62-66.

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