摘要：作为输电网络的二次枢纽，变电站将发电站和用电用户连接了起来，并可将发电站所生产的电能汇集、分配、传输和升降压，因此变电站的电气二次设备在设计和安装时需要确保其合理性，方可保障变电站的功能正常，以此确保整个电力系统的运行良好。
关键词：变电站；变电系统；电气二次设计
1引言
国家的繁荣富强的同时，人们的生活水平也得到了质的飞跃，而此时电能已成为人们生产生活中的重要能源，这说明电力企业的发展正面临着一个良好的发展机遇，而电力企业要想抓住机遇得到更好地发展，则必须对企业的管理和软硬件系统深入的研究，优化企业的生产方式以提高效率，变电站作为电力系统中重要的设备，其电气二次设计应当引起足够的重视，方可促进企业发展。
2变电站概述
变电站作为整个电力系统中一个重要的组成部分，根据其功能可以分为降压变电站和升压变电站两类，降压变电站较为靠近用电用户，主要组成有高压配电室、低压配电室和变压器室等部分，升压变电站则作为发电站的升压站，靠近发电站，而变电站的电气设备的分类，可以根据设备的作用分为以下两类：一类为负责整个变电系统电能的生产、输送、变换、分配和使用的一次设备，另一类则是对变电站设备和电力系统的运行起到检测监控和保护作用的二次设备。二次设备作为对电网的运行情况实时监测的重要设备，其设计和安装是否符合相关规定，直接影响着整个变电站的工作状态，从而影响电能的供应，因此电力企业需要对变电站的二次设备的设计机遇足够的重视，以此确保其变电站的运作正常，故在对变电站的电气二次设计中，关键是对主线路的一次设备的运行参数进行测量设计、检测设计和控制电路设计，具体为变电系统的电能计量和采集系统、直流系统、站内检测系统和消防火灾报警系统。
3电气主接线基本要求
电气主接线，即主电路，通常是指电厂或变电站的一次设备根据设计图纸将其连接起来，并用于电能的生产、分配和汇聚的电路，其主接线所采用的方式是需要根据电厂电力的系统原始资料、变电站的运行情况、经济效益等方面的情况，综合考虑，选择最佳的配电装置的分布、电气设备类型、线路的控制和保护装置等等。在对变电站的设备进行主接线设计中，若要提高主接线的灵活性和可靠性，则势必会使用价格昂贵的仪器和设备；而要获得经济性，则必然会使用灵活性和可靠性较低的设备仪器，因此在主线路的设计中需要综合考虑经济性和可靠性，选择最佳的电气主接线方式，因此变电站的主接线的设计中，在考虑设备的特性和变电站的工作需求的同时，还需要对经济性和可靠性进行平衡，主要需做到以下三点要求：①尽可能降低变电站的投资经费以提高变电站的经济性；②需确保变电站的设计可以完全满足电力系统中的工作需求，保障电力系统的工作正常；③所采用的主接线方式需要简单明了、易于操作、运行灵活高效，并方便检查维修保养[1]。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
4变电站电气二次设计
4.1电能计量和采集
电能的计量，是变高为关口计量点，而变中、低出设置关口考核点进行电能计算的，即在变高侧配置的关口表为三相四线制双方向3×57.5/100V、5（10）A、有功为0.5S级而无功为2.0S级的多功能电能表；而按照主附表设置的变中、低侧所配备的也是为三相四线制双方向3×57.5/100V、5（10）A、有功为0.5S级而无功为2.0S级的多功能电能表[2]。而电能的采集，则是使用全站所配套的电能采集装置，其可以通过接口与监控系统进行连接，实现对变电站内的电能的所有参数进行收集，并将其以带时标的电能数据的形式储存起来，并定期将数据传送至主站，以便分析变电站的工作情况。
4.2直流系统
变电站内的微机综合自动化系统在进行控制操作、信号传递、电气设备的保护和断路器的分合闸均是使用直流电作为动力能源，因此需要一套直流电源装置。10 kV、35 kV 和110kV断路器是使用电动弹簧的操作机构，而变电站内没有较大的冲击电流，在根据相关的设计标准和考虑有裕量，该电流电源装置应使用容量为300Ah的蓄电池，并可满足全站因故障停电两小时所需的发电容量。直流系统所使用的开关电源装置为智能微机高频开关电源装置，使用双蓄电池双充电机，其使用两端单母线进行接线，每段母线均带一套充电机和蓄电池，且两母线间设有联络开关，母线上的分段开关和进线开关两个开关间有相互联锁装置，保障两蓄电池和充电机之间不会并联运行。直流系统的电池容量为300Ah，电压为110V，其中高频开关模块是按照N+I热备份型所配置的且每段母线均配有4个20AC/DC110V模块。
4.3站内监控系统
监控系统以智能升压站的监控方案为例，整个变电站的设备在逻辑上可分为站控层、间隔层以及过程层，这三层设备之间可以通过站控层网络与过程层网络进行连接和信息交流，而设备间通讯的标准则采用IEC 61850通讯标准，以此达到信息的采集、传输和处理的顺利。其中，站控层网络作为传输MMS报文与GOOSE报文的网络，使用冗余网络，其形式为100M双星型以太网，可以实现该层内的设备横向信息传递，以及与间隔层的设备进行纵向信息传递；而过程层则使用的是不同功能的两种网络，一种为SV采样值网络，用于检测和上传变电站的电流电压等参数；另一种为GOOSE信息传输网络，主要用于对各设备的开关量和各个保护设备的管理，从而达到保护变电站设备，收集设备运行参数的作用。
4.4继电保护及安全自动装置
变电站的主变压器使用微机保护，主保护则为微机型纵差保护以及主变本体非电量保护两种保护方式，除主保护外还有后备保护装置中，35kV和10kV侧则使用的是一套复合电压过流保护装置进行保护，而110kV侧设有110kV复合电压过流保护以及零序过流保护装置。
4.5消防及火灾报警系统
变电站内根据变电站的工作环境和工作需求，设立完善的消防报警装置，将其监控信号实时传回监控系统中，以便于监控信号可以传送至远方的调度端，此外还需与站内的智能图像监视系统相结合使用，从而确保变电站内的消防和火警的预警可以有效运行，保障变电站的正常运作。
5结语
变电站的电气二次设计作为一项重要的工作，其设计的合理与否直接决定着整个变电站的变电系统运行是否稳定安全，因此对变电站电气二次设计需要做好准备，以确保各设计能够保障变电站的工作需求。
参考文献：
[1]冯立丰.对变电站电气二次设计的探究[J].中华民居，2014（05）：276.
[2]吴斯雅.变电站电气二次设计的探讨[J].民营科技，2012（06）：43.
论文作者:李哲浩
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/31
标签：变电站论文; 设备论文; 电能论文; 电气论文; 站内论文; 接线论文; 母线论文; 《电力设备》2017年第26期论文;