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摘要：为了防止变电站站用电系统在运行过程中出现故障，确保变电站的稳定运行，本文就500kV变电站站用电系统的可靠性进行了比较全面的分析，并且根据分析得出的结果提出了变电站站用电系统可靠性的改进措施，以提供给广大同行进行参考。
关键词：500kV变电站；站用电系统；可靠性
目前，很多变电站都采用无人值守的工作模式，未来会有更多的变电站采用这样的运行管理模式，但是这样就导致变电站站用电系统中出现了很多隐患，这种现象在110kV及其以下的变电站中尤为严重，然而有关部门并没有对此给予应有的重视。本文以500kV变电站站用电系统为例进行了研究，对变电站站用电系统的可靠性进行了分析，希望通过这些研究可以对变电站站用电系统有更加深入的了解，进而有助于提高电网的工作质量。
1 500kV变电站站用电系统的可靠性分析
1.1 变电站站用变接线方式分析
1.1.1 采用Dyn接线方式的站用变
Dyn接线方式的站用高压侧是D接线，同时低压侧零序阻抗和正序阻抗的大小相同。如果变电站在运行过程中出现短路的情况，那么站用变高压侧的那一相会最先被熔断，只要是低压侧的故障点没有被去除掉，那么故障就会一直存在，因此高压侧剩下来的另外两相中还会有故障电流流过，这时如果故障电流大到足够熔断高压侧的另外一相，那么故障就可以被完全切除，然而如果高压侧的一相被熔断以后，站用变低压侧的电压较小导致故障电流太小不足以熔断高压侧另外一相的时候，那么故障就没有办法被除去。
1.1.2 采用Yyn接线方式的站用变
采用Yyn接线方式的时候，站用变低压侧单相接地短路电流比较小，熔断器保护不了站用变低压侧单相接地短路情况下的变电站站用电系统。除此之外，针对其它形式的故障，高压侧熔断器中会出现由于单项熔断进而导致系统缺相带故障运行的情况。
1.1.3 采用ZNyn接线方式的站用变
ZNyn接线方式又称作接地变兼站用变，采用ZNyn接线方式的时候，接地变低压侧单相接地的电流比较小，熔断器保护不了接地变低压侧单相接地短路情况下的变电站站用电系统。与此同时，面对其它类型的故障，高压侧熔断器可能会发生单相熔断的现象进而引发系统缺相带故障运行等一系列问题出现。
1.2 备自投接线方式的分析
备自投接线方式主要有三种，第一种叫做低压分列接线，这种接线方式里面没有备自投；第二种是低压单母线接线，这种接线方式利用的是其中一条线路进线备用的方法，可以让所有的负荷在运行的时候都可以在同一个系统里面进行，但是使用这种接线方式的时候可能会出现一台站用变空载，而另一台站用变却重载的情况，不利于整个变电站站用电系统的正常运行；第三种叫做低压单母分段接线，这种接线方式利用的是母分备用的方式，其优势在于两台站用变的负载不会出现不均匀的现象，但是局限性在于Ⅰ、Ⅱ段的负荷没有在同一个低压系统里面。
1.3 以往的设计方案中存在的不足之处
一般来说，若是两台主变的500kV变电站，就会装配三台站用变电器，在这三台站用变电器中有两台属于工作站，其主变所供电低压侧的母线提供工作站站用电，剩下的一台站用变电器是备用站，备用站站用电由外面的电源来提供；若是单台主变的500kV变电站，就会装配两台站用变电器，一台站用变电器是由自身主变低压侧的母线提供电能的，另一台则是由其它变电站供电的配电网35kV线路来提供电能的。在这样的情况下，如果带负荷的站用变发生失电情况，工作人员必须到变电站内进行维修才能让变电站的供电系统恢复正常，但是这样就不能完全实现变电站内没有人值班的目的。变电站的部分站用变还属于室外设备，高压侧仅仅只有一根电缆，很容易因为遭遇电击、漂浮物或者小动物而发生相间短路，这样就会大大降低了变电站站用电系统的可靠性。
断相运行问题是一个非常值得注意的问题，这是因为站用变的高压侧和低压侧用的全都是单相熔断器，很可能会出现断相运行的情况。如果出现低压侧断相的现象，根据关于Yyn12接线的变压器的规定：三相四线制中性线截面应该按照相线截面的百分之五十来进行选择。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆中性线的截面相对来说比较小，很容易就会因为过负荷而产生大量的热，进而导致断相运行现象的出现；如果是高压侧出现了断相的情况，那么由于变压器具有隔离作用，只要高压侧其中的一相断开，就可能将变压器由三相供电的模式转换成单相供电模式。与低压侧一相断线的情况相比，高压侧一相断线情况的危害性更大，所以工作人员必须负起责任尽量避免断相运行情况的出现。
对于很多小型的变电站来说，基本上都没有专门的站用变，而往往会采用消弧线圈所带接地变来给整个系统提供站用电能，这样的话变电站站用电系统就包括消弧线圈、接地变、零序隔离开关、有载分接断路器等多个设备，其中存在的故障点太多，从而大大降低了变电站站用电系统的安全可靠性。除此之外，接线组别问题也是一个非常重要的问题，我国国家标准倾向于推荐Yyn12接线组的三相变压器，尤其是针对一些小容量的油浸变压器，但是这种三相变压器的缺点多而明显，很多情况下都不会被应用到变电站站用电系统之上。
2 500kV变电站站用电系统可靠性改进的措施
通过上面的分析可以看出，现阶段变电站站用电系统中存在着多种问题，这些问题会大大降低变电站站用电系统本身的可靠性，很容易引发变电站站用电系统的失电现象或者是更为严重的后果。只要是变电站站用电系统出现了问题，都会或轻或重地影响到整个变电站系统的正常运行，甚至是更大范围的事故，进而导致整个电力系统因发生故障而被迫停电。针对上述提到的问题，本文提出了几点关于500kV变电站站用电系统可靠性的改进方案，希望可以减轻或者是解决这些问题带来的不良后果。
2.1 利用四极空气断路器，加装智能交流电源系统
500kV变电站站用电系统的低压侧可以用四极空气断路器来替换单相熔断器，进而更有效地保证变电站站用电系统的正常运行。利用四极空气断路器可以实现的保护功能有很多，主要有：短延时、长延时以及瞬时短路保护，接地故障保护，还可以显示断路器、过载以及短路状态的情况。传统变电站中带负荷的站用变发生失电现象以后，就必须要工作人员在交流盘手动切换站转换成低压电源，才能让整个系统恢复正常的运行情况，这跟变电站要实现无人值班的要求是不一致的，研发人员正在积极地解决这一项问题。目前，在变电站站用电系统上面安装智能交流电源是最有效的解决方式。智能交流电源系统充分结合了自动转换开关技术以及智能监测和控制技术，不但可以实现机械和电气双闭锁，从源头上让电源可以实现安全转换，还可以让集中监测多电气量的工作变得简单。如果500kV变电站中加装了智能交流电源系统，那么整个系统通常都会利用两路电源同时进线的方式，其中一路电线用来供电，另一路电源留下来备用，从而可以确保母线上不会断电。
2.2 更换独立的消弧线圈，采用合适的变压器
对于一些现阶段仍采用单电揽连接的站用变，最好全部更换成是用双电缆来连接。由于消弧线圈单元以及接地变里面的设备比较多，在运行过程中出现故障的可能性要远远高于单独站用变单元，所以变电站站用电系统在更换消弧线圈的时候最好采用相互独立的消弧线圈单元以及站用变单元，进而提高变电站站用电系统运行的可靠性。除此之外，鉴于Yyn12接线组的三相变压器存在很多的局限性，建议采用Dyn11接线组的三相变压器，这种三相变压器的零序阻抗非常小，高压侧保护对于低压侧的单相短路具有较高的灵敏度，一旦发生单相短路就可以很容易地切除掉故障，从而对整个系统进行全面的保护。和Yyn12接线组的三相变压器相比，Dyn11接线组的三相变压器可以充分地利用设备的容量，还可以有效抑制高次谐波电流。
2.3 站用变高压侧利用断路器，应用微机备自投方案
一般来说，传统的变电站站用电系统都会采用熔断器组来防止高压侧出现断相事故，然而高压熔断器保护和低压侧保护之间的配合比较难以实现，因此，如果条件允许的话，最好采取断路器来进行保护。目前，很多站用变仅仅采用了高压熔断器来进行保护，这样的保护措施虽然简单可靠，但是也有很多明显的缺点，比如发生故障的时候很难知道引发故障的具体原因，同时仅仅依靠高压熔断器还容易引发站用变非全相运行的异常情况，因此可以把站用变调整成10kV断路器控制和微机保护装置。除此之外，为了增强变电站站用电系统的可靠性，变电站大部分都是利用的双电源供电，这样的话在运行过程中必须要有合适的自动切换装置来保证持续供电，目前广泛采用的从外国引进的ATS自动切换装置的切换速度比较慢，不能将信号及时进行上传，因此研发人员急需开发出一种反应快速、工作效率高的新型电源切换装置。
3 小结
随着我国科技水平的不断提高，变电站的自动化程度越来越高，500kV变电站已经基本可以实现无人化，因此必须确保变电站站用电系统安全可靠地运行。以往有关单位对500kV变电站站用电系统的可靠性没有给予足够的重视，希望在今后的工作过程中，工作人员可以从设计、施工、运行等多个角度提高变电站站用电系统的可靠性，进而保证整个电网的稳定运行。
参考文献：
[1]陈航生 , 张国平 , 王翠霞，智能一体化电源系统的特点及应用分析[J].华电技术, 2015, (11)：31-32+36+77
论文作者:刘振留
论文发表刊物:《基层建设》2017年第33期
论文发表时间:2018/3/5
标签：系统论文; 接线论文; 站站论文; 变电站论文; 低压论文; 高压论文; 故障论文; 《基层建设》2017年第33期论文;