(上海寰蔚电力工程有限公司)
摘要：本文以巴基斯坦220kV Rohri变电站为例，针对电气二次设计技术进行介绍，首先对电气设备、五防闭锁、继电保护以及主变压器保护的设计原则进行分析，并阐述二次设计的技术与方法，主要包括继电保护、防误闭锁、跳合闸操作、接地选线、系统设备选择以及电压无功补偿等方面，力求通过本文研究，使电气二次设计效率得到显著提升，促进变电站的稳健运行。
关键词：巴基斯坦；变电站；电气二次设计
引言：在科技飞速发展之下，电力系统建设朝着智能化、信息化的方向转变，对电网发展起到极大促进作用。变电站作为电力系统的重要内容，对输变电运行具有监控作用，对整个电网运行稳定性具有直接影响。近年来，综合化变电站成为智能电网发展的主流趋势，对电气二次设计技术提出更高要求，需要科学合理的开展二次设计，使变电站得以健康稳定运行。
1变电站电气二次设计原则
1.1电气设备设计原则
二次电气的涵盖内容众多，如控制系统、继电保护、操作电源系统、信号系统等等，将二次设备根据特定要求联系起来，由此形成二次回路。在220KV变电站中，基础二次设备为防误闭锁装置、测控装置、故障录波装置等等，设备之间依靠高速网络通信连接起来，无需功能相同的I/O接口，可借助网络实现资源、数据与功能装置的共享。在变电站运行中，采用电子互感器输出信号，电流电压信号在传输与处理中不会产生附加误差，可使系统精准度得到显著提升。同时，还可利用光纤传输的方式，从本质上使抗干扰问题得以解决。在一次与二次设备之间利用通信技术进行传输，同一条信息可在多个通道中传输，加上网络技术的应用，可有效减少二次接线数量、降低复杂度。
1.2五防闭锁原则
在二次设计中还应遵循五防闭锁原则，五防主要包括防止误入带电间隔、带负荷分/合隔离开关、误分/合隔离开关、带电挂/合接地线、带接地线合断路器。在变电站建设中，将计算机技术应用到高压开关设备中，有效预防电气误操作情况，主要包括电气编码锁、模拟屏、机械编码锁、主机等等，这些设备均利用微机锁具进行闭锁，并由软件编写闭锁规则。
1.3继电保护配置原则
当电力系统中的元件出现故障或异常情况时，继电保护装置将发挥作用，使断路器跳闸或者发出信号，使技术人员及时发现并处理。该设备的应用可以在第一时间切断故障，缩短停电范围，针对异常情况进行控制。在自动化系统中，通常将变电设备划分为三个层次，即变电所层，即远动通信设备、监控设备等，在现场设置总线或局域网，为二次设备的信息交换提供电能。在间隔层中，通常根据断路器的间隔进行分类，如控制元件、测量元件、继电保护等等；在过程层中，主要设置变压器、隔离开关、辅助触点等等[1]。
1.4主变压器保护原则
在220KV主变压器中，根据双重配置电气量进行保护。采用两个单独且完整的保护装置，各个保护均具备完善的主、后备保护，可采用一体化装置。对于两套变压器保护交流电流、直流电流来说，内部的切换电路、辅助接点等应相互独立。对于两套相互独立的电气量使跳闸回路与跳圈相匹配。在非保护跳闸回路中，可在同一时间在断路器与跳闸线圈中发挥作用；而主变压器保护则可单独设置电源回路。
2 220KV Rohri变电站的电气二次设计应用
本文以巴基斯坦220kV Rohri变电站为例，该变电站是一座220kV新建变电站，位于巴基斯坦信德省，220kV侧采用一台半断路器接线方式，一个线线串，两个线变串，132kV侧采用双母线出线方式，共8个间隔。应巴基斯坦电网公司要求采用ABB的断路器、GE的二次控制保护系统及其具有国际认证的电气产品。
2.1继电保护
在变电站运动中，继电保护十分重要，如若失去继电保护，则变电站运行的安全性则难以得到切实保障。对此，对监控系统与独立功能的设置十分必要，当综合系统出现故障时，便可自动开启继电保护功能，使各个单元能够健康持续的运行。220kV Rohri变电站具有综合化、自动化的特点，对保护装置的要求更高，为了促进其安全运行，势必要做好继电保护工作，使中间各层的电流与电压得到实时跟踪保护，还具有保护间隔层的作用，使电气二次设计优势得以充分发挥，根据该变电站的实际工作情况，对二次设计不断的优化改善，使其功能更加强大。
2.2防误闭锁
在巴基斯坦220kV Rohri变电站中，采用的防误闭锁形式主要有两种，一种为电气闭锁，另一种为微机闭锁。
与前者相比，后者在智能性方面占有较大优势，可借助网络软件对隔离开关、断路器、接地刀闸等设备的闭锁流程进行编写，将站内大量二次闭锁回路应用到网络闭锁操作之中，因此在应用效果上与前者相比更加明显，且功能众多、操作便利。但是，在防闭锁设计方面，还应对易引发误操作的设备进行预防，以免发生意外状况[2]。
2.3跳合闸操作
在220kV Rohri变电站自动化系统中，该项操作十分重要，主要应用在断路器与接地刀闸方面。同时，在操作时还应保持一定的距离。在二次设计过程中，核心内容是提高跳合闸操作的科学性，使系统能够更加稳定高效的运行。例如，在220kV Rohri变电站的二次设计中，断路器可独立操作，保护装置可与跳合闸回路相互连接，还可对回路信号进行控制，在实际操作过程中，还应与开关之间间隔一定距离，确保该系统能够稳健运行。
2.4接地选线
当前，巴基斯坦有许多综合自动化生产厂家，但许多生产商不会单独设置小电流的接地选线，而是通过测控装置来实现目标，究其原因，此类变电站具有较强特殊性，在对测控装置的性能进行检验时，通常会采用后台监控软件，如3UO、3IO等等，对故障情况进行检查，还可采用谐波的方式，判断接地故障检测的有效性，而无需与10KVCT和PT电缆相连接。但是，由于本电站中的出线为电缆，且电容量相对较大，雷击概率较高，因此更应重视小电流接地装置的设计，将其放在安全范围内进行安装。
2.5系统设备选择
在零序电流方面，在220kV Rohri变电站中，有时会出现单一相与地面相交情况，需要采用零序电流对其线路进行保护，选择3IO与3UO相结合的方式，由此形成同一方向的元件，此种电流可使上述故障快速有效的解决。在过流线路方面，当两个变压器并列操作时，可对电流迂回短路造成一定干扰，也就是在保护过流线路应用过程中，有时会出现无选择性的错误，导致闭合过电流保护产生极差，且当电压较低时，过流回路的最小动作时间值较高。此时可通过调整过流回路中首个时间限制的方式，使切断器跳开，将电流迂回短路故障被切断，进而有效预防母线失电故障发生，使停电范围能够灵活调整。在母线电压方面，由于该变电站中采用132kV侧采用双母线出线方式，全部间距保护均要配置电源与电压，在切换直流电流与母线电压时，应在母线侧面刀闸的辅助作用下完成。当应用过程中出现故障时，便可因接触不灵导致间距超过规定标准，失去保护电压，甚至还会出现误操作。对此，为了有效规避上述情况，在生产过程中应将继电切换器更改为双向继电器，这样便可有效解决不良切换的问题。此外，在Ⅰ母线刀闸运作时，继电器的接触点会在同一时间闭合，且双向部位的继电器线圈中带有一定电流，通常采用电压Ⅰ母进行保护。在应用过程中，如若常用接触点难以达到理想效果，便会使线圈中的电流小时，接触点也不会返回[3]。
2.6电压无功补偿
在220kV Rohri变电站中，无功补偿主要通过参考系统潮流，以人工的方式对其进行控制，在自动调节背景下，潮流、电压与无功负荷等指标可使变压器的抽头处、电容器等进行投退。但是，在巴基斯坦这个变电站二次设计时，应解决VQC发出的控制信号与回路连接时，全部可使变压器的抽头处、电容器等投退的装置，具体内容如下：
2.6.1后台监控
在220kV Rohri变电站运行过程中，后台监控系统中包含多个监控系统软件，有效改善以往常规变电站中的中央屏幕，而是缩减成一台监控主机进行操作。监控者在工作中可利用鼠标、屏幕与键盘等进行监控，在无人值班时，还可借助人机交互功能，对上级调度中心构建联系。本站的二次设计采用直流与交流相结合的方式进行供电，使后台监控工作得以有效完成。
2.6.2定值传输
在220kV Rohri变电站中，定制传输属于继电保护的关键所在，是该装置的保护整定值，可通过后台监控系统与大屏幕进行观看。与此同时，还可具有打印、修改等功能。与以往现场调整相比，定值传送的方式更加便捷，可有效降低继电人员的工作强度，并且借助综合自动化系统来完成传输目标。
结论：综上所述，在变电站运行过程中，电气二次设计工作十分关键。在设计过程中，应坚持电气设备、五防闭锁、继电保护以及主变压器保护的设计原则，并且做好继电保护、防误闭锁、跳合闸操作、接地选线、系统设备选择以及电压无功补偿等方面的设计工作，此举不但可降低成本投入，还可使应用技术更加科学合理，对变电站的长久稳健运行具有重要意义。
参考文献：
[1]石秀美.浅谈数字化变电站中的电气二次设计[J].民营科技,2019(7):10-10.
[2]吴立锋.变电站电气二次系统的设计分析[J].建筑工程技术与设计,2019(25):00253-00253.
[3]李建芳.探讨电气二次设计在220kV综合自动化变电站的应用[J].通讯世界,2019,000(024):214-215.