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110kV数字化变电站扩建主变的关键技术问题

发表时间：2020/8/4 来源：《基层建设》2020年第10期作者：潘荣果

[导读] 摘要：电力变压器的稳定、可靠运行对电力系统安全具有重要的意义。

        身份证号码：45072219791019xxxx 广西南宁 530000
        摘要：电力变压器的稳定、可靠运行对电力系统安全具有重要的意义。随着供电负荷增加，以及设备线路老化、运行环境恶劣、外力的侵害等因素，线路短路故障时有发生，在短路事故的冲击下，强大的短路电流会导致主变绕组过热，从而烧毁主变绝缘，巨大的电动力甚至会造成绕组变形，继而引发匝间、相间短路，甚至造成更大的事故.
        关键词：网采网跳；直采网跳；扩建主变；供电可靠性
        引言
        目前，变电站自动化系统中还存在许多问题，如常规互感器的动态测量范围存在局限性、智能电子装置、间隔及变电站等应用层面缺乏统一的信息模型和信息交换模型以及二次设备之间缺乏互操作性等，这些问题限制了变电站自动化技术的进一步发展。
        1数字化变电站的主要技术特征
        1.1数据采集数字化
        数字化变电站的主要标志是采用数字化电气量测系统（如光电式互感器或电子式互感器）采集电流、电压等电气量，实现了一、二次系统在电气上的有效隔离，增大了电气量的动态测量范围并提高了测量精度，从而为实现常规变电站装置冗余向信息冗余的转变以及信息集成化应用提供了基础。
        1.2系统分层分布化
        变电站自动化系统的发展经历了从集中式向分布式的转变，第二代分层分布式变电站自动化系统大多采用成熟的网络通信技术和开放式互连规约，能够更完整地记录设备信息并显著地提高系统的响应速度。IEC61850提出了变电站过程层、间隔层、站控层的三层结构模型，建议采用面向对象建模、软件复用、高速以太网、嵌入式实时操作系统以及XML等技术，以便满足电力系统对实时性、可靠性的要求。
        1.3系统结构紧凑化
        数字化电气量测系统具有体积小、重量轻等特点，可以将其集成在智能开关设备系统中，按变电站机电一体化设计理念进行功能优化组合和设备布置。在高压和超高压变电站中，保护装置、测控装置、故障录波及其它自动装置的I/O单元（如A/D变换、光隔离器件、控制操作回路等）作为一次智能设备的一部分，实现了IED的近过程化设计；在中低压变电站可将保护及监控装置小型化、紧凑化并完整地安装在开关柜上。
        1.4系统建模标准化
        IEC61850确立了电力系统的建模标准，为变电站自动化系统定义了统一、标准的信息模型和信息交换模型，其意义主要体现在：（1）实现智能设备的互操作性。采用对象建模、抽象通信服务接口以及设备自我描述规范，使变电站自动化功能在语法及语义上都得以标准化，并使功能完全独立于具体的网络协议，进而实现了智能设备的真正的互操作。（2）实现变电站的信息共享。对一、二次设备统一建模，采用全局统一规则命名资源，使变电站内及变电站与控制中心之间实现了无缝通信。（3）简化系统的维护、配置和工程实施。设备功能、系统配置以及网络连接都可采用基于XML的变电站配置语言进行描述、存储、交换、配置和管理。
        1.5信息交互网络化
        数字化变电站采用低功率、数字化的新型互感器代替常规互感器，将高电压、大电流直接变换为数字信号。变电站内设备之间通过高速网络进行信息交互，二次设备不再出现功能重复的I/O接口，常规的功能装置变成了逻辑的功能模块，即通过采用标准以太网技术真正实现了数据及资源共享。

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        2关键技术问题的解决方案
        为解决以上问题，早日完成某变电站3号主变扩建项目的验收投运工作，提出以下2种解决方案。方案1：请各个110kV过程层交换机厂家重新划分VLAN，并将110kV过程层新旧交换机级联起来。此方案所用光纤最少，但需理清原110kV过程层交换机的VLAN划分情况，轮流退一次1、2号主变压器的A/B套保护，如重新划的VLAN存在问题，将可能导致1、2号主变压器保护的拒动，风险较大。方案2：110kV过程层新旧交换机不级联，前期110kV过程层交换机的VLAN划分情况不变。3号主变保护跳105、120、013、020开关GOOSE信息在新增110kV过程层交换机上实现；2号主变保护跳120、020开关GOOSE信息在新增交110kV过程层换机上实现，需新增尾纤将2号主变保护和新增110kV过程层交换机连起来；2号主变保护跳110、012、010开关GOOSE信息，接收110、012开关SV信息在前期110kV过程层交换机上实现（原光纤链路）；110kV新备自投装置的跳101、110开关，101、110开关位置开入及1、2号主变保护闭锁备自投开入GOOSE信息在前期110kV过程层交换机上实现，需两对光纤接在前期110kV备自投装置所接110kV过程层交换机的光口处；110kV新备自投装置的跳105、120开关，105、120开关位置开入及3号主变保护闭锁备自投开入GOOSE信息在新增110kV过程层交换机上实现，需两对光纤接至新增110kV过程层交换机上；2号主变保护、测控接收120开关电流的SV链路，需新增光纤将120开关合并单元的SV光纤接至原105开关合并单元SV光纤所接110kV过程层交换机的光口处。此方案需多接六对光纤（110kV新备自投装置至新增110kV过程层A/B网交换机两对、2号主变主一保护至新增110kV过程层A网交换机一对、2号主变主二保护至新增110kV过程层B网交换机一对、120开关A套合并单元至原110kV过程层A网交换机一对、120开关B套合并单元至原110kV过程层B网交换机一对）即可完善保护相关的所有光纤链路，施工方便，施工风险低，网络清晰，便于后期某变电站网采改点采的设计及施工。
        3技术升级改造
        以110kV型钢变电站3#主变大修改造为例进行介绍。
        3.1型钢站3#主变拆除、返回厂家
        1）主变停电，布置安全措施。分别在主变高、低压两侧各挂地线一组，分别断开去主变本体的直流控制电源开关以及去冷却风机、有载分接开关的低压交流电源开关。2）拆除主变本体非电量二次线、做好标记；拆除主变高、低压侧一次电源线。3）放油，将分接开关及其油枕的油单独收集在油桶内，因分接开关频繁操作，易产生C2H2气体，它不能在主变本体中存量多，所以和主变本体及其油枕的油分开放置；本体及其油枕、散热片的油收集入油罐内。4）拆除附件。包括冷却风机、散热片、油枕、主变高、低压套管、油管、瓦斯继电器、连接油管等。5）主变抬高、移位。6）主变及其附件返回厂家大修。
        3.23#主变返厂技术改造
        返厂后进行吊芯检查及技术升级改造。1）更换变压器低压三相绕组，并对高压绕组改造2）检查铁心与夹件、更换部分附件变压器的铁心应具有足够的机械强度。铁心的机械强度是靠铁心上的所有夹紧件的强度及其连接件来保证的。当绕组产生电动力时，绕组的轴向力将被夹件的反作用力抵消，如果夹件、拉板的强度小于轴向力时，夹件、拉板和绕组将受到损坏。检查铁心，更换部分夹件。更换了全部密封胶垫、受损绝缘件、温度计、二次电缆、端子箱、油位计、瓦斯继电器等。对主变本体及附件喷漆。
        结语
        在未来10年内，数字化变电站必将成为变电站自动化技术发展的主流，同时也将为未来“数字化电网”的建设奠定坚实的基础。
        参考文献：
        [1]马力，林瑞，王建勋.常规变电站数字化改造的关键技术分析[J].电力自动化设备，2011，（9）：104-107.
        [2]李岩松，杨以涵．高精度自适应光学电流互感器及其稳定性研究[D]．北京：华北电力大学，2004．
        [3]门石，张振华．新型电流电压传感技术的应用研究[D]．北京：华北电力大学，2001．