二次接線設(shè)計(jì)若干問(wèn)題探討

1 電流互感器二次繞組接地問(wèn)題

“DL/T5136-2001火力發(fā)電廠、變電所二次接線設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程“規(guī)定如下：

13.1.3 與其他電流互感器二次繞組無(wú)電路聯(lián)系的電流互感器的二次繞組中性點(diǎn)宜在配電裝置接地。

幾組電流互感器二次繞組間有電路聯(lián)系的保護(hù)回路，每組電流互感器二次繞組均應(yīng)各經(jīng)一根多芯電纜引至控制室或繼電器室，在控制室或繼電器室將其中性點(diǎn)線相連并一點(diǎn)接地。

說(shuō)明：發(fā)變組、主變壓器差動(dòng)保護(hù)用微機(jī)保護(hù)后，各側(cè)電流互感器二次不再直接相連，均有各自變換器進(jìn)行模擬量轉(zhuǎn)換，為此這些電流互感器二次繞組中性點(diǎn)均應(yīng)在配電裝置接地，不宜再到繼電保護(hù)室一起共同接地，因?yàn)楫?dāng)一次繞組擊穿時(shí)，接地線最短，限制高電壓傳入二次回路最有效。

2 電壓互感器二次回路中性點(diǎn)保護(hù)用MOA的技術(shù)條件

中國(guó)電力科學(xué)研究院高壓研究所提出了技術(shù)條件。據(jù)文獻(xiàn)2的論述，電壓互感器(PT)的二次回路上必須有一點(diǎn)接地，對(duì)連接了多組PT的二次回路上，必須確保只在一點(diǎn)接地，接地點(diǎn)宜選在控制室內(nèi)。為了更好地保護(hù)PT二次回路免受雷電過(guò)電壓的危害，可考慮在PT安裝處對(duì)其中性點(diǎn)實(shí)現(xiàn)附加保護(hù)，如圖1所示。

圖1中，PT中性點(diǎn)的保護(hù)裝置可選用低壓無(wú)間隙金屬氧化物避雷器(簡(jiǎn)稱MOA)。該MOA應(yīng)在PT高壓側(cè)的雷電侵入波通過(guò)電容耦合到二次回路時(shí)可靠動(dòng)作，并呈現(xiàn)低電阻，使PT二次回路中性點(diǎn)接近直接接地，增大了二次回路的等值電容(與中性點(diǎn)不接地相比)，從而降低二次回路上的靜電耦合過(guò)電壓幅值，保護(hù)二次回路的安全;而在電網(wǎng)發(fā)生接地故障，變電所地網(wǎng)注入最大可能的短路電流產(chǎn)生的ab兩點(diǎn)間電位差作用下MOA不動(dòng)作，以避免出現(xiàn)多點(diǎn)接地。

圖1 多組PT二次回路接地方式示意圖

變電所的最大接地故障電流取40kA，ab兩點(diǎn)間的電位差按1kA接地故障電流10V估算，則Uab=400V?？紤]短路電流中的直流分量(沖擊系數(shù)取2.0)，ab兩點(diǎn)間最大工頻電位差的峰值為1131V(2√2×400)。PT二次回路的絕緣水平，工頻1分鐘耐壓為2000V。根據(jù)對(duì)MOA的要求，以及MOA的閥片特性，選擇MOA的參數(shù)如下：

額定電壓Ur=800V，持續(xù)運(yùn)行電壓Uc=400V，1mA直流電流下電壓U1mA≥1150，15KA雷電流下殘壓U15KA(8/20US)≤2300V，2ms方波通流I2ms≥75A，MOA型號(hào)為HY1.5W-0.8/2.3。

按照以上參數(shù)制造的MOA，在雷電情況下呈現(xiàn)低電阻(標(biāo)稱電流下小于1.6Ω)，對(duì)PT二次次中性點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了有效接地。MOA的保護(hù)水平(2300V)低于PT二次回路的工頻耐壓峰值(2828V)，考慮沖擊絕緣水平的增高效益，對(duì)PT二次回路將具有更大的保護(hù)裕度。

3 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和遠(yuǎn)動(dòng)信息采集應(yīng)合一，遠(yuǎn)動(dòng)信息直采直送

“DL/T5149-2001 220-500kV變電所計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程”規(guī)定如下：

6.11遠(yuǎn)動(dòng)功能

6.11.1計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)DL5002、DL5003中與變電所有關(guān)的全部功能，滿足電網(wǎng)調(diào)度實(shí)時(shí)性、安全性和可靠性要求。

6.11.3遠(yuǎn)動(dòng)通信設(shè)備應(yīng)直接從間隔層測(cè)控單元獲取調(diào)度所需的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動(dòng)信息的直采直送。

從上述條文可見，監(jiān)控系統(tǒng)與遠(yuǎn)動(dòng)信息統(tǒng)一采集，而且實(shí)現(xiàn)了交流微機(jī)采樣，不再用專用變送器采樣，從間隔層測(cè)控單元通過(guò)網(wǎng)絡(luò)采集到站控層以太網(wǎng)，再通過(guò)雙遠(yuǎn)動(dòng)工作站將調(diào)度所需信息發(fā)送到調(diào)度所，或從調(diào)度所接收信息。

上述條文不僅適用于變電所，同樣適用于發(fā)電廠，目前大多數(shù)發(fā)電廠也是這樣設(shè)計(jì)的，但有的發(fā)電廠仍然強(qiáng)調(diào)遠(yuǎn)動(dòng)信息要自行安裝設(shè)備獨(dú)立采集信息，與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)分為二套，這樣做不僅增加了投資，而且將系統(tǒng)復(fù)雜化，甚至同一組數(shù)據(jù)有不同采集結(jié)果等。因此在當(dāng)前發(fā)變電工程設(shè)計(jì)中應(yīng)大力貫徹上述規(guī)程規(guī)定，推動(dòng)我國(guó)技術(shù)進(jìn)步。

4 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)用UPS直流電源宜采用發(fā)電廠、變電所110V或220V蓄電池電源

當(dāng)前發(fā)電廠DCS系統(tǒng)及大型變電所計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)UPS直流電源均從發(fā)電廠、變電所110V或220V直流系統(tǒng)取電源，保證了UPS系統(tǒng)在交流停電時(shí)取得可靠直流電源，某些大型變電所沒有特別注意，UPS仍然采用自帶電池，由于所帶電池缺乏經(jīng)常檢測(cè)和維護(hù)，不能保證處于良好充電狀態(tài)，往往在交流失電時(shí)，不能保證UPS規(guī)定的額定輸出時(shí)間，京津唐電網(wǎng)幾次大事故時(shí), 幾個(gè)受影響的大型發(fā)電廠遠(yuǎn)動(dòng)裝置UPS由于自帶電池能量不夠均不能達(dá)到額定輸出時(shí)間，以致信息不能上送。為此不論大、中、小型發(fā)電廠、變電所監(jiān)控系統(tǒng)用UPS直流電源一定要從發(fā)電廠、變電所110V或220V電池獲取電源。

5 發(fā)電廠UPS配置探討

當(dāng)前，發(fā)電廠DCS系統(tǒng)一般由UPS提供電源，通常作法是1臺(tái)機(jī)組配備一套UPS電源，UPS系統(tǒng)接線如下：

正常運(yùn)行時(shí)，UPS由工作電源供電，通過(guò)整流器和逆變器輸出。當(dāng)工作電源或整流器故障，則由蓄電池向逆變器供電。當(dāng)逆變器故障或過(guò)載時(shí)，UPS通過(guò)靜態(tài)開關(guān)自動(dòng)轉(zhuǎn)至旁路運(yùn)行。當(dāng)對(duì)UPS進(jìn)行維護(hù)或修理時(shí)，旁路電源通過(guò)手動(dòng)旁路開關(guān)直接向負(fù)載供電。

鑒于大機(jī)組UPS電源的特殊重要性，有的電廠提出，萬(wàn)一UPS不能正常工作時(shí)，雖另有交流備用電源，但其可靠性及供電品質(zhì)顯然不及UPS，因此提出了二種新的UPS配置方案。方案一：2臺(tái)機(jī)組配置了3臺(tái)UPS，其中1臺(tái)備用，當(dāng)任一機(jī)組UPS故障時(shí)，由備用UPS手動(dòng)切換代替故障UPS。

方案二：每1臺(tái)機(jī)組配置2臺(tái)UPS，同時(shí)并行工作。但其旁路電源系統(tǒng)為1套，對(duì)2套UPS均自動(dòng)起旁路作用。

方案二投資比方案一增加不了多少，但供電可靠性高，系統(tǒng)清晰，對(duì)于600MW及以上機(jī)組宜用方案二，國(guó)內(nèi)已有不少600MW機(jī)組采用方案二，對(duì)于300MW機(jī)組，一般僅配1套UPS。

6 發(fā)電廠DCS系統(tǒng)與廠用電監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)系

當(dāng)前由于計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的進(jìn)步，發(fā)電廠鍋爐、汽機(jī)、發(fā)電機(jī)系統(tǒng)普遍采用DCS系統(tǒng)(分布式控制系統(tǒng))，但在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上，變電所計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)則更走在前面。

通過(guò)測(cè)控單元和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，普遍實(shí)現(xiàn)了通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)采集信息和對(duì)斷路器、隔離開關(guān)、無(wú)功設(shè)備等進(jìn)行監(jiān)控，而傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)還是采用變送器進(jìn)行遙測(cè)，通過(guò)硬接線上傳信息和通過(guò)硬接線對(duì)斷路器進(jìn)行控制，沒有充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的作用?？刂齐娎|使用量很大。

當(dāng)前，不少設(shè)計(jì)院開拓將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)用于發(fā)電廠，主要實(shí)施方案如下：

1) 對(duì)于發(fā)電廠500kV、220kV送電網(wǎng)絡(luò)，普遍不再建網(wǎng)絡(luò)控制室，而在單元控制室設(shè)NCS系統(tǒng)，在配電裝置設(shè)繼電保護(hù)室，通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)將命令送至繼電器室，通過(guò)各單元測(cè)控單元對(duì)斷路器、隔離開關(guān)進(jìn)行操作，達(dá)到和變電所計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)同樣的水平。

2) 對(duì)于發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)：有關(guān)廠用電源部分，可以作到通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)將命令送至測(cè)控單元，對(duì)斷路器進(jìn)行操作，但為了慎重起見，多數(shù)電廠仍然是DCS系統(tǒng)通過(guò)硬接線直接操作斷路器。有關(guān)測(cè)量、信號(hào)、保護(hù)動(dòng)作狀況均為通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳至單元控制室。

有關(guān)廠用電動(dòng)機(jī)部分：有關(guān)斷路器分、合操作為DCS系統(tǒng)通過(guò)硬接線進(jìn)行，有關(guān)測(cè)量、信號(hào)、保護(hù)動(dòng)作狀況均為通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳至單元控制室。

3) 對(duì)于發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)：與有關(guān)廠用電源部分2)相同，但通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)斷路器進(jìn)行操作。有關(guān)廠用電動(dòng)機(jī)部分：DCS系統(tǒng)通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)將命令傳至電動(dòng)機(jī)開關(guān)柜測(cè)控單元，對(duì)斷路器進(jìn)行分、合，有關(guān)測(cè)量、信號(hào)、保護(hù)動(dòng)作狀況通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳至單元控制室。該系統(tǒng)由北京四方繼保自動(dòng)化公司開發(fā)，已在云南宣威2300MW機(jī)組上投運(yùn)。

建議：請(qǐng)各設(shè)計(jì)院、制造廠、運(yùn)行部門關(guān)注上述第3)種模式，盡量擴(kuò)大計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在發(fā)電廠的應(yīng)用，解決應(yīng)用中產(chǎn)生的問(wèn)題，以節(jié)約投資和提高自動(dòng)化水平，達(dá)到安全運(yùn)行目的。

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