变电站的运行和自动化技术

２０１０年第５期　（总第１２９期）　大众科技　ＤＡＺＨＯＮＧ　ＫＥ　Ｊ　Ｎｏ．５。２０１０　（Ｃｕｍｕｌａｔ　ｖｅｌｙ　Ｎｏ．１２９）　变电站响运行　和自动化技市　张文张兰英　（龙州县水利局电力站，广西龙州１　５３００２７）　【摘要】在变电站，ＡＰＤ装置用来自动投入厂用电备用变压器、备用线路及重要机械的电动机。正常情况下，厂用电两　段母线分别由两台工作变压器供电，备用变压器正常时不投入工作。当其中一台工作变压器发生故障时，继电保护动作，使某　断路器断开，然后保护装置动作将断路器迅速合闸，使接在该段母线上的元件由备用变压器重新得到供电。　【关键词】变电站；配电系统；自动化技术　【中图分类号】ＴＭ６４　【文献标识码】Ａ　【文章编号】１００８—１１５１（２ＯＬＯ）Ｏ５—０１２６—０２　（一）供配电系统的自动保护　１．备用电源自动投入装置的作用　备用电源自动投入装置是当工作电源因故障断开以后，　能自动而迅速地将备用电源投入工作或将用户切换到备用电　源上去，从而使用户不至于被停电的一种装置（简称为ＡＰＤ装　置）。　（￣ＡＰＤ装置应该保证停电时间最短，使电动机的自启动容　易一些。　⑤当电压互感器的熔断器熔断时，ＡＰＤ装置不应动作。　⑥当备用电源无电压时，ＡＰＤ装置不应动作，因为动作是　没有效果的。　为了满足上述要求，ＡＰＤ装置必须有低电压启动机构与合　闸机构。低电压启动机构用来当母线上因任何原因失去电压　在变电所，分段母线上可以由彼此无联系的线路或变压　器供电，正常情况下，变电所两段母线分别由工作线路１和　工作线路２供电，分段断路器打开。当线路１发生故障时，　则由继电保护动作，将线路１断开，然后ＡＰＤ装置动作将分　段断路器投入，使接在１段母线上的用户由线路２重新得到　供电。　时，断开工作的断路器。合闸机构用来在工作变压器断开以　后，立刻将备用变压器的断路器自动合上。　（二）自动重合闸装置的分类　在电力系统中，输电线路、架空线路是最易发生短路故　障的元件。因此，设法提高输电线路供电的可靠性是非常重　要的，而自动重合闸装置正是提高输电线路供电可靠性的有　力工具。　当故障线路被迅速断开之后，故障点电弧即自行熄灭，　绝缘强度重新恢复。这时，如果把断开的线路再重新投入，　变配电室内双电源全自动转换柜，它可以实现两路电源　的全自动转换，即当主电源停电或发生故障时，备用电源自　动投入。主电源恢复正常时，又自动恢复到主电源供电（例如　备用电源为发电机组，则可以控制发电机组自动启动和自动　停机），从而实现供电系统的快速恢复和无人值守等功能。　２．对备用电源自动投入装置的基本要求　只有满足下列要求时，ＡＰＤ装置才能更好地发挥它的作　用。　就能够恢复正常供电，这类故障为暂时性故障。另外，还有　些故障，在故障线路被断开后，故障点绝缘强度不能恢复，　一这时，即使再合上开关，也要再次被断开，这类故障为永久　性故障。　ＯＡＰＤ装置必须在具有备用电源的工作母线因任何原因　失去电压时动作。　由于输电线路上故障大多数是暂时性的，因此在线路断　开以后，再进行一次重合闸，就有可能大大提高供电的可靠　②ＡＰＤ装置只应动作一次，以免在母线或引出线上发生持　续性故障时，备用电源被多次投入到故障元件上去，造成更　严重的事故。　③ＡＰＤ装置应在工作电源确已断开后，再将备用电源投　性。为了自动地、迅速地将线路重新合闸，在电力系统中，　广泛采用了自动重合闸装置（简称ＡＲＤ装置）。ＡＲＤ装置大致有　如下几种：　‘　①按自动重合闸装置的结构原理分类有机械式和电气式　两种类型。　入。其目的在于工作电源发生故障的情况下，不致在备用电　源投入后，由备用电源经过母线来供给故障点电流。　②按其运用于不同结构的线路分类有单侧电源供电线路　【收稿日期】２０１０－０１－１４　【作者简介】张文（１９６９一），男，龙州县水利局电力站工程师，研究生；张兰英（１９７２一），女，广西水利电业龙州县水　口发电有限公司工程师。　．．１２６．．　的ＡＲＤ装置和双侧电源供电线路的ＡＲＤ装置；对于双侧电源　供电线路的ＡＲＤ装置又可分为捕捉同期重合闸、自同期重合　闸、非同期重合闸、快速重合闸等。　③按ＡＲＤ装置与高压开关配合不同，一般分为三相动作　的ＡＲＤ装置、单相动作的ＡＲＤ装置、综合ＡＲＤ装置。　各种不同类型的ＡＲＤ装置，又可以分为一次重合动作的　ＡＲＤ装置和多次重合动作的ＡＲＤ装置。根据７０％～９０％的重　合闸成功率的统计资料来看，在不同的输、配、供电线路上　加装不同的ＡＲＤ装置是完全必要的。　（三）对自动重合闸纳基本要求　１．基本要求　①从线路上发生短路时起直到断路器自动重新投入时　止，由这一线路供电的用户将停电。为了减少停电造成的损　失，要求ＡＲＤ装置的动作要尽量快些，以缩短停电的时间。　但ＡＲＤ的动作又必须考虑有一定的电压中断时间让短路点的　介质恢复绝缘强度，同时必须有一定的时间使断路器及其传　动机构来得及准备重新合闸。　一般整定ＡＲＤ装置的动作时间为０．５～１．５ｓ。当采用空气　断路器时，可实现快速重合闸，其动作时间还要短些。　②线路正常运行时，ＡＲＤ装置应投入，当值班人员利用控　制开关手动跳闸时，ＡＲＤ装置不应该动作。　③值班人员将断路器利用控制开关手动合闸合到故障线　路上，继而由继电器保护断开时，ＡＲＤ装置不应动作。　＠ＡＲＤ装置只应动作一次，不允许把断路器错误地多次重　合到持续性故障上去。　＠ＡＲＤ装置动作后应能自动复归，准备下次动作。　２．自动重合闸后的加速保护　重合闸后加速保护是当线路上发生故障时，首先按正常　的继电保护动作时限有选择性地动作于断路器跳闸，然后ＡＲＤ　动作将断路器重合，同时ＡＲＤ的动作将过流保护的时限解除。　这样，当断路器重合于永久性故障时，电流保护将无时限地　作用于断路器跳闸。　实现后加速的方法是在被保护各条线路上都装设有选择　性的保护和自动重合闸装置。当线路故障时，由于加速继电　器尚未动作，其触点断开，电流继电器动作后，启动时间继　电器，经一定延时后，其触点闭合，启动出口中间继电器使　断路器跳闸。断路器跳闸后，ＡＲＤ发出合闸脉冲。在发出合闸　脉冲的同时，启动继电器动作，其触点闭合。　若故障为持续性故障，则保护第二次动作时，经启动继　电器的触点直接启动中间继电器而瞬时跳闸。ＡＲＤ动作后加速　保护可以防止事故扩大，但第一次保护动作仍有时限，因而　也影响了ＡＲＤ的动作效果，另外必须在每条线路上都装设一　套ＡＲＤ装置。　（四）双侧电源电力线路的自动重合闸装置　在两侧电源的电力线路上采用自动重合闸装置时，除了　应满足上面各部分提到的对重合闸的要求外，还必须考虑以　下两点：　①当线路发生故障时，线路两侧的保护可以不同的实现　动作与跳闸　例如，以一侧为第１段动作，另一侧为第１Ｉ段　动作。为了保证故障点电弧的熄灭和足够的区游离时间，以　使重合闸有可能动作成功，线路两侧的重合闸必须保证在两　侧断路器都跳开之后经０．５～１．５ｓ再进行重合闸。　②在某种情况下，当线路发生故障，断路器跳开之后，　线路两侧电源之间有可能失去同步，所以必须考虑两侧电源　是否同步及是否允许非同步的问题。　（五）供配电系统的自动化　供配电系统的自动化，包括场地照明自动控制、防盗、　防火、图像监视等。　１．场地照明自动控制　变电所虽无人值班，但对于财产的治安防范必须有人看　守。为节约用电和延长照明灯具的使用寿命，场地照明一般　采用自动控制而不采用遥控。　场地照明的自动控制有时间控制和亮度控制两种控制方　式。时间控制即按当地天黑和天亮的时间来控制照明电源的　合、分。时间控制器一般采用机械的定时开关钟或电子式专　用时钟芯片，可靠性较高。但由于一年四季的天黑和天亮时　间有一定差异，而且晴天与阴雨天的天黑、天亮时间也相差　较大，故在时间整定上不容易做到春夏秋冬、晴天与阴雨天　都兼顾合适。　亮度控制主要靠光敏元件对于环境亮度的感受程度来决　定照明电源的合与分。它弥补了时间控制方式上时间整定不　尽合适的缺点，但可靠性不及时间控制方式。为此，较为理　想的自动控制装置是将时间控制与亮度控制方式同时运用，　并采用单片机系统来完成。　２．防盗　在变电所场地的适当位置安装一定数量的热释电红外线　探测器，当有人翻墙入所时即启动警报。为区分是电力职工　在开门时正常进入所内，大门处设有磁接近动作的干簧触点，　当大门打开时，警报器回路自动切断，即使有人进入所内也　不再发出警报。　警报形式有三种：　①警笛声。用以震慑翻墙入所的外人赶快离开，一般声　音电平应大于４０ｄＢ，可采用多次断续的声音，前后持续ｌｍｉｎ　或更长时间。　②语言警告。将类似“高压危险，请赶快离开尸的警告　语录入固体存储器，当探测器启动后可自动反复播放，这种　方式实际应用效果较好。　③遥信。除现场发出警笛声或语言告警之外，探测器启　动信号还可发送给调度端或集控端，以提示远方值班员注意　或采取相关措施。　３．防火　无人值班变电所的防火应以预防为主，变电所设计时应　从土建、电气和自动消防系统等方面加以考虑。　土建方面必须遵循《建筑设计防火规范》和《变电所设　计技术规程》。电力电缆和控制电缆宜选用阻燃产品。控制室　内可采用离子感烟探测器，用于火警感知发信，该信号应能　发送给看守人员，同时，也应发送给远方值班员。当主变压　器容量较大或者有必要时，可设计装设水喷雾自动灭火系统，　由电子感温和感烟两种控制方式动作于喷水，其作用是隔离　空气与降低温度。　４．图像监视　图像监视系统基本工作原理是变电所现场安装的电视摄　像机将现场情况变成电信号，经过微机处理后由信号通道传　送至主站端，再经微机处理还原为ＣＲＴ显示的可视图像。该　系统分为两种：静止图像监视系统和活动图像监视系统。　静止图像监视系统只能传送静止图像，通道上数据传输　速率较低，因而可通过已有的载波电话通道或电话电缆来传　送；活动图像监视系统数据传输速率高，必须采用高频同轴　电缆或数字微波通道才能传送，且需采用微机数据压缩和解　压缩技术，因而造价较高。　．１２７—