蘇鳳飛，原中東

（西安供電局，陜西西安710032）

一種變電站站用交流系統(tǒng)的智能化設計和應用

蘇鳳飛，原中東

（西安供電局，陜西西安710032）

變電站站用系統(tǒng)為主變通風、直流系統(tǒng)、UPS不間斷電源、照明等站內設備提供380V交流電源。站用交流電源全停后，如果不能得到及時恢復，將會引起全站一、二次設備的全停，造成極大的損失。隨著設備的日益更新，自動化程度的提高，在減輕人員操作等工作量的同時，設備運行可靠性也越來越高，對站用交流系統(tǒng)的設計和實際應用也提出了更高要求[1-2]。

1 典型接線形式

根據(jù)實際運行經(jīng)驗，變電站380V站用系統(tǒng)一種典型接線形式如圖1所示，其中1、2號站用變壓器高壓側進線電源Ⅰ、Ⅱ段由本站提供，3號站用變壓器高壓側進線電源由外接電源提供。正常運行方式下，本站主供兩路進線電源，分別經(jīng)1、2號站用變壓器帶380VⅠ、Ⅱ段母線運行，外接電源經(jīng)3號站用變壓器帶380V備用段母線運行，381、382開關在合位，3831、3832、380開關在分位[3-5]。

圖1380 V站用系統(tǒng)典型接線形式Fig.1 A typical connection form of the station 380V AC system

對于變電站內重要負荷，如主變通風、直流系統(tǒng)等使用的380V交流電源，分別從380V交流Ⅰ、Ⅱ段各引出一條饋路，其余生活、照明等用負荷從380V交流Ⅰ段或Ⅱ段引出。

當380VⅠ段（或Ⅱ段）進線電源失去時，斷開381（或382）開關，合上3831（或3832）開關，由380V備用段母線帶380VⅠ段（或Ⅱ段）負荷運行；當380VⅠ段（或Ⅱ段）和備用段母線進線電源同時失去時，合上380開關，由380VⅡ段（或Ⅰ段）帶380V交流Ⅰ、Ⅱ段所有負荷運行。

2 智能化工作方式設計

按照前一節(jié)站用系統(tǒng)典型接線形式，確定站用系統(tǒng)智能化工作方式：

1）在380VⅠ段（或Ⅱ段）進線電源失去時，自動斷開381（或382）開關，然后合上3831（或3832）開關，由380V備用段母線帶380VⅠ段（或Ⅱ段）負荷運行；

2）當380VⅠ段（或Ⅱ段）和備用段母線進線電源同時失去時，自動合上380開關，由380VⅡ段（或Ⅰ段）帶380V交流Ⅰ、Ⅱ段所有負荷運行；

3）在380VⅠ段、Ⅱ段和備用段母線進線電源均失去時，斷開381和382開關；

4）在上述1）、2）、3）381（或382）開關斷開情況下，當380VⅠ段（或Ⅱ段）進線電源恢復后，自動斷開備用開關，合上381（或382）開關，切回到系統(tǒng)正常運行方式；

5）在情況2）下，當380V備用段母線進線電源恢復后，自動斷開380開關，合上3831（或3832）開關，由380V備用段母線帶380VⅠ段（或Ⅱ段）負荷運行[6-7]。

2.1 保護方式設計

對于圖1所示站用系統(tǒng)的保護：

1）從3臺站用變壓器高壓側Ⅰ、Ⅱ段及備用段進線電源開關至381、382、3831和3832開關間電氣設備分別由各自高壓側保護裝置進行保護，即當Ⅰ、Ⅱ段及備用段進線電源開關至381、382、3831和3832開關間電氣設備有接地或相間短路故障時，跳開相應的高壓開關，同時該保護作為下一級電氣設備的后備保護；

2）從381、382、3831、3832和380開關至各饋路開關間，由381、382、3831、3832和380開關本體過流保護及斷相保護作為主保護，動作時跳開相應開關，并作為下一級各饋路開關的后備保護；

3）從各饋路開關往下，由各饋路開關本體過流保護作為各饋路負荷側設備的主保護。

2.2 工作方式設計

按照實際運行需要，站用系統(tǒng)設計為“手動”和“自動”2種工作方式，工作方式的切換由KK把手來實現(xiàn)，如圖2所示，KK把手切“自動”位置時1、2接點接通，切“手動”位置時3、4接點接通。正常運行中，各開關工作方式均切為“自動”，實現(xiàn)設備故障、進線電源消失、恢復等情況下，各開關之間的自動切換功能；在需對站用設備進行檢查、試驗、檢修等工作時，將各開關工作方式切為“手動”，由人工完成對相應設備的停電操作及恢復工作。

圖2 KK把手切換回路圖Fig.2 The circuit of KK handle′s switching

2.2.1 控制電源的選取

對于381、382、3831、3832開關其交流控制電源分別取自各開關進線電源側380V交流電源，本文選取為U、W兩相，其具體位置分別如圖1所示①、②、③、④處。381開關控制電源監(jiān)視回路如圖3所示，其中，1ZJ為無延時繼電器，1SJ為帶時間延時繼電器，382開關控制電源監(jiān)視回路相類似，無延時和帶時間延時繼電器分別為2ZJ、2SJ；3831開關控制電源監(jiān)視回路如圖4所示，其中，3ZJ為無延時繼電器，3SJ為帶時間延時繼電器，3832開關控制電源監(jiān)視回路相類似，無延時和帶時間延時繼電器分別為4ZJ、4SJ。

圖3381 開關控制電源監(jiān)視回路圖Fig.3 The monitoring circuit of 381breaker′s control power source

圖43831 開關控制電源監(jiān)視回路圖Fig.4 The monitoring circuit of 3831breaker′s control power source

對于380開關，其交流控制電源按照實際運行情況，在381開關為合位時，選取381開關進線電源側380V交流電源①，在381開關為分位、382開關為合位時，選取382開關進線電源側380V交流電源②，其U相控制電源0U自動選取回路如圖5所示，W相控制電源0W自動選取回路相類似。380開關控制電源監(jiān)視回路如圖6所示，其中，0SJ為帶時間延時繼電器。另外，按照相繼動作時間的配合要求，0SJ延時時間比1SJ（2SJ、3SJ、4SJ）延時時間較長。

圖5380 開關U相控制電源自動選取圖Fig.5 The automatic selecting circuit of 380breaker U phase′s control power source

圖6380 開關控制電源監(jiān)視回路圖Fig.6 The monitoring circuit of 380breaker′s control power source

2.2.2 開關自動控制方式的實現(xiàn)

1）保護動作閉鎖合閘回路。在開關控制回路中加裝保護動作閉鎖開關合閘回路，當保護動作跳開381、382、3831、3832或380開關時，閉鎖相應開關自動合閘回路，防止此時誤合開關造成故障電流的再次沖擊，在檢查處理確認相應設備無異常后，需人工對其進行復位操作。381、3831、380開關控制回路加裝的保護動作接點分別如圖3、圖4、圖6所示，382、3832開關保護動作閉鎖合閘方式相類似。

2）失壓跳閘回路。該回路實現(xiàn)381、382、3831、3832或380開關在其進線側電壓消失時，快速自動跳開該開關的功能。其控制回路設計如圖7所示，其中，SYTQ為失壓跳閘線圈。

3）備用開關合閘回路。當主供電電源381（或382）開關進線側失壓跳閘后，備用3831（或3832）開關自動合閘，恢復失壓母線出線負荷用電。在3831、3832開關控制回路中，分別加裝381、382開關失壓跳閘后3831、3832開關延時自動合閘回路。3831開關延時自動合閘回路如圖8所示，其中，3HQ為3831開關合閘線圈。

圖7 失壓跳閘回路圖Fig.7 The breaker′s tripping circuit while it′s power source loses

圖83831 開關合閘回路圖Fig.8 The 3831breaker′s closing circuit

在主供電電源381（或382）開關進線側失壓跳閘后，備用3831（或3832）開關進線側電源也失壓的情況下，備用380開關自動合閘，由380VⅡ段（或Ⅰ段）帶380V交流Ⅰ、Ⅱ段所有負荷運行，其控制回路如圖9所示，其中，0HQ為380開關合閘線圈。

圖9380 開關合閘回路圖Fig.9 The 380breaker′s closing circuit

4）運行方式自動恢復回路。該回路實現(xiàn)：①在主供電電源381（或382）開關斷開情況下，當380VⅠ段（或Ⅱ段）進線電源恢復后，自動斷開備用開關，合上381（或382）開關，切回到系統(tǒng)正常運行方式；②在380VⅠ段（或Ⅱ段）和備用段母線進線電源同時失去，由380開關并聯(lián)380VⅠ段和Ⅱ段母線，由380VⅡ段（或Ⅰ段）電源帶380V交流Ⅰ、Ⅱ段所有負荷運行情況下，當380V備用段母線進線電源恢復后，自動斷開380開關，合上3831（或3832）開關，由380V備用段母線帶380VⅠ段（或Ⅱ段）負荷運行的功能。

在主供電電源381（或382）開關進線側無壓，381（或382）開關斷開情況下，381（或382）開關進線側電源恢復后，立即啟動3831（或3832）開關自動跳閘，然后延時啟動381（或382）開關合閘。381開關進線側電源恢復后，啟動3831開關自動跳閘回路如圖10所示，其中，3TQ為3831開關跳閘線圈；延時啟動381開關合閘回路如圖11所示，其中，1TQ為381開關合閘線圈。

在380VⅠ段和Ⅱ段只有一段有電，備用段電源無電，380開關在合位供電方式下，若380V無電的一段或備用段電源恢復供電時，立即啟動380開關自動跳閘，然后延時啟動原無電側主供電電源開關（或備用開關）合閘，使得站用系統(tǒng)按照3）所述智能化工作方式運行。380V無電的一段或備用段電源恢復供電時，立即啟動380開關自動跳閘回路如圖11所示；380VⅠ段電源恢復供電后延時啟動381開關自動合閘回路如圖12所示；380VⅠ段和備用段電源無電情況下，備用段電源恢復供電時，3831開關自動合閘回路如圖8所示。

圖103831 開關跳閘回路圖Fig.10 The 3831breaker′s tripping circuit

圖11380 開關跳閘回路圖Fig.11 The 380breaker′s tripping circuit

圖12381 開關合閘回路圖Fig.12 The 381breaker′s closing circuit

5）主、備用開關互相閉鎖合閘回路。該回路實現(xiàn)在各開關自動切換過程中，防止380VⅠ段、Ⅱ段和備用段進線電源通過站用380V開關聯(lián)絡，而發(fā)生短路的功能。

381 和3831 開關，382和3832開關之間分別相互閉鎖，即當381（或382）開關在合位時，3831（或3832）開關不能合閘，反之亦然。如圖11與圖8所示，在381和3831開關合閘回路中分別接入3831、381開關常閉輔助接點，實現(xiàn)其相互閉鎖功能。

對于380開關，按照工作方式可知，在380開關為合位時，381、382、3831、3832開關均可能為合位，其防止通過380開關將380VⅠ段、Ⅱ段或備用段進線電源聯(lián)絡發(fā)生短路由啟動開關跳合閘繼電器時間差來實現(xiàn)。如前所述，在380VⅠ段和Ⅱ段只有一段有電，備用段電源無電，380開關在合位供電方式下，若380V無電的一段或備用段電源恢復供電時，立即啟動380開關自動跳閘，然后延時啟動381（或382、3831、3832）開關合閘，防止了不同380V電源通過380開關聯(lián)絡發(fā)生短路的可能。

2.2.3 開關手動控制方式的實現(xiàn)

1）控制電源有電。在各開關控制電源有電情況下，將各開關工作方式切為“手動”，即可實現(xiàn)由人工對開關的分合閘操作。圖11、圖8、圖9分別可實現(xiàn)381、3831、380開關手動合閘操作，圖10、圖12分別可實現(xiàn)3831、380開關手動分閘操作，其他開關的手動分合閘回路圖相類似。

2）控制電源無電。在各開關控制電源無電情況下，由開關本體上強制分合閘按鈕即可實現(xiàn)對該開關的強制手動分合閘操作。由于此種操作各開關之間無任何操作閉鎖功能，因此，在合開關操作前要嚴格檢查各段電源和各開關分合位置情況，嚴防發(fā)生兩段不同電源并列運行現(xiàn)象。

3 運行維護注意事項

3.1 切換試驗

對前一節(jié)站用系統(tǒng)，在新投、檢修后，或正常運行必要時，需對其進行切換試驗，以檢查其自動切換功能完好與否。

1）試驗方式。381、3831、380開關間自動切換試驗操作順序：①拉開1號站用變壓器高壓側101開關，檢查是否按照邏輯順序，先是381開關斷開，然后3831開關合上；②拉開0號站用變壓器高壓側103開關，檢查是否按照邏輯順序，先是3831開關斷開，然后380開關合上；③合上0號站用變壓器高壓側103開關，檢查是否按照邏輯順序，先是380開關斷開，然后3831開關合上；④合上1號站用變壓器高壓側101開關，檢查是否按照邏輯順序，先是3831開關斷開，然后381開關合上；⑤在步驟②后，合上1號站用變壓器高壓側101開關，檢查是否按照邏輯順序，先是380開關斷開，然后381開關合上。

382 、3832 、380 開關間自動切換試驗操作順序和381、3831、380開關間自動切換試驗操作順序相類似。

2）注意事項。在進行1）中所述切換試驗前，要先檢查該站用系統(tǒng)在正常運行方式，即381、382開關在合位，3831、3832、380開關在分位；同時，檢查380VⅠ段、Ⅱ段和備用段母線電壓均指示正常。

3.2 保護動作處理

1）區(qū)外保護動作。如圖1所示，當故障發(fā)生在站用381、382、3831、3832開關電源側（區(qū)外），保護動作跳開101（或102、103）開關時，除了需檢查具體故障點和故障原因外，還應檢查站用380V各開關是否按照設計邏輯順序進行相應切換，保證站用380V負荷的正常用電。

2）區(qū)內保護動作。當故障發(fā)生在站用381、382、3831、3832、380開關至各出線負荷開關間（區(qū)內），應詳細檢查具體故障點、故障原因及保護動作、開關跳閘情況，根據(jù)實際檢查情況：①若故障能立即消除，復歸各保護動作信號，恢復站用系統(tǒng)正常運行；②若故障不能立即消除，將故障相鄰站用380V開關“手動/自動”控制方式切至“手動”位置，如對于381、3831、380開關至各出線負荷開關間故障，其相鄰開關即為381、3831和380開關，然后拉開相應刀閘和出線負荷開關，將故障進行隔離，等待檢修處理。

3）注意事項。在區(qū)內保護動作跳開開關后，需在將故障相鄰站用380V開關“手動/自動”控制方式切至“手動”位置后，才能復歸相應保護動作信號，防止開關誤合閘，造成再一次的短路沖擊。

3.3 設備檢修

1）停電操作。在站用系統(tǒng)設備出現(xiàn)異常等情況需對設備進行檢修時，需先將相應設備停電，并做好安全措施后進行。

2）注意事項。在對設備進行停電檢修前，先將相應需斷開開關“手動/自動”控制方式切至“手動”位置后，拉開相應開關及刀閘，并檢查其他開關切換正確，運行開關已帶上了所有負荷。

4 結語

本文所述變電站站用交流系統(tǒng)實現(xiàn)了各供電電源之間的自動切換功能，并在部分設備故障情況下，能夠自動斷開相關開關，隔離故障區(qū)域，大大提高了站用交流系統(tǒng)的供電可靠性和安全性，其運行方式靈活，試驗、檢修方便，為電網(wǎng)的安全可靠運行提供了良好基礎[8]。

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An Intelligent Design and Application of the AC System in Substation Power

SU Feng-fei,YUAN Zhong-dong
（Xi’an Power Supply Bureau,Xi’an 710032,Shaanxi Province,China）

Based on a typical wiring of the AC system in substation power sources,this paper introduces the specific realization of the system′s intelligent working pattern.It also explores the related operation and maintenance services of the system such as the AC testing and inspection and repairing services.The study conduced in the paper can serve as reference to the design and application of the AC system in substation power sources.

power station system;intelligent;substation

從一種變電站站用交流系統(tǒng)典型接線形式出發(fā)，介紹了該種系統(tǒng)智能化工作方式的具體實現(xiàn)；在此基礎上，探討了該種站用交流系統(tǒng)試驗、檢修等運行維護注意事項，對變電站站用交流系統(tǒng)的設計和應用有一定的參考作用。

站用系統(tǒng)；智能化；變電站

1674-3814（2011）11-0035-06

TM642

B

2011-07-02。

蘇鳳飛（1981—），男，碩士研究生，工程師，從事變電運行方面的工作。

（編輯 董小兵）