【解決方案】化工廠(chǎng)在35KV下變電所的綜合自動(dòng)化

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

0引言

 化工廠(chǎng)內(nèi)35kV及以下區(qū)域變電所的建設(shè)是工廠(chǎng)內(nèi)非常關(guān)鍵的項(xiàng)目，在建設(shè)過(guò)程中，由于技術(shù)要求高、投入資金大、電力設(shè)施較多等因素，對(duì)變電所工作人員的各項(xiàng)能力有較高的要求。因此，管理部門(mén)要提高變電站的運(yùn)行和管理水平，使其達(dá)到自動(dòng)化，從而提高變電站運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)效益。

 在此背景下，新型微型二次裝置的使用及對(duì)傳統(tǒng)分立裝置的替代，使保護(hù)、控制、監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)等多種功能得以加強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備和信息的共享，使變電站設(shè)計(jì)布局更趨于簡(jiǎn)潔、緊湊，運(yùn)行也更加安全、可靠。變電所集成控制系統(tǒng)采用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)，改造原有的二次設(shè)備結(jié)構(gòu)，對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行大幅簡(jiǎn)化，不僅實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，而且其布線(xiàn)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)便、二次設(shè)備占用空間更少，使得35kV以下變電站呈現(xiàn)全新的面貌[1]。

1電氣主接線(xiàn)的方案解析

 主接線(xiàn)應(yīng)該以工作可靠、簡(jiǎn)潔明了、易于使用為原則，并且具有發(fā)展空間。設(shè)計(jì)方案為35kV接線(xiàn)兩回為主的變壓器進(jìn)線(xiàn)和內(nèi)橋線(xiàn)路，10kV母線(xiàn)采用母線(xiàn)分段配線(xiàn)，10kV出線(xiàn)25條線(xiàn)路，其中2條電容補(bǔ)償線(xiàn)路，10kV線(xiàn)路全部為高壓真空斷路器。變壓器的中性點(diǎn)接地方式是35kV側(cè)無(wú)接地，10kV側(cè)的中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地，10kV側(cè)均為電纜出線(xiàn)。因此，在10kV側(cè)均為電纜，故而采用消弧線(xiàn)圈進(jìn)行補(bǔ)償。由于10kV主變側(cè)無(wú)中性點(diǎn)，故采用了變電站與消弧線(xiàn)圈共用的接地變壓器，并可以調(diào)整各消弧線(xiàn)圈的容量。本方案以300MVA的短路能力為基礎(chǔ)，對(duì)短路電流進(jìn)行了分析，確定了裝置的選型。

 主變壓器選用有效節(jié)能、低損耗、有載調(diào)壓變壓器（S11-35型），容量按供電地區(qū)的實(shí)際負(fù)載及計(jì)劃負(fù)載而定，變壓器容量為20MVA。35kV裝置采用全封閉的復(fù)合絕緣金屬鎧裝式開(kāi)關(guān)柜，箱體內(nèi)部裝有高壓真空開(kāi)關(guān)，主變壓器是三相雙繞組自冷卻風(fēng)機(jī)有載調(diào)壓變壓器S11-20000/35，其阻抗電壓Uk%=8.35±3×2.5%/10.5kV。10kV裝置采用金屬鎧裝移動(dòng)開(kāi)關(guān)柜，箱體內(nèi)部裝有高電壓的真空開(kāi)關(guān)。從測(cè)量準(zhǔn)確度的角度來(lái)看，變壓器的測(cè)量精度都達(dá)到了0.2s級(jí)。10kV分段母線(xiàn)配有一套并聯(lián)電容器和一套消弧線(xiàn)圈設(shè)備。

 在大樓樓頂安裝接閃網(wǎng)，以防止直接雷擊。在35kV、10kV母線(xiàn)、電容器、10kV出線(xiàn)等處，采用具有優(yōu)良防護(hù)性能的金屬氧化鋅避雷器。35kV區(qū)域變電所的調(diào)度和管理工作，應(yīng)當(dāng)將遙測(cè)、遙信、遙控等信息發(fā)送到上級(jí)220kV變電站。將公用的測(cè)控設(shè)備，集中于電力監(jiān)控室內(nèi)。電力供應(yīng)采用SBH15-M-630/10變電站的10kV變壓器，并將其與10kV的母線(xiàn)相連接。整個(gè)變電所里都安裝了工作燈和意外燈，在斷電情況下，應(yīng)急照明電路可自動(dòng)轉(zhuǎn)換到EPS供電系統(tǒng)。

2 35kV變配電所主接線(xiàn)方案

 通過(guò)對(duì)各種有關(guān)數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)采用低損失的節(jié)電變壓器是減少電力損耗的有效途徑。當(dāng)電壓偏差達(dá)不到規(guī)定值時(shí)，35kV降壓變電站應(yīng)優(yōu)先選用有載調(diào)壓變壓器。35kV變電站的主接線(xiàn)通常為單母線(xiàn)、單母線(xiàn)分段、雙母線(xiàn)接線(xiàn)、單元接線(xiàn)、內(nèi)橋、外橋，具體的實(shí)現(xiàn)要結(jié)合實(shí)際情況來(lái)確定[2]。35kV變電站的主接線(xiàn)，需要依據(jù)變電站在電網(wǎng)中的地位、進(jìn)線(xiàn)和出線(xiàn)回路數(shù)量、設(shè)備特點(diǎn)和負(fù)載特性來(lái)決定。同時(shí)還需要滿(mǎn)足供電可靠、操作靈活、操作維修方便、節(jié)約投資以及方便擴(kuò)建的需要。

 變電站的主要線(xiàn)路應(yīng)滿(mǎn)足安全可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)的基本需求。其中，安全包含了設(shè)備和人員的安全。可靠度應(yīng)符合一*負(fù)荷和二級(jí)負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求。靈活運(yùn)用小的開(kāi)關(guān)，可適應(yīng)多種工況，維修時(shí)使用方便，并可以適應(yīng)負(fù)載發(fā)展，方便擴(kuò)展，盡可能簡(jiǎn)化接線(xiàn)，減少投資，減少占地，降低運(yùn)行費(fèi)用。35kV變電站一般有兩種類(lèi)型，一種是戶(hù)內(nèi)式，另一種是室外式。戶(hù)內(nèi)式操作簡(jiǎn)單，維修簡(jiǎn)單，占用空間少。而室外式的建筑成本較低，能安裝報(bào)警裝置，散熱狀況良好。由此可見(jiàn)，戶(hù)內(nèi)式的優(yōu)勢(shì)和室外式的優(yōu)勢(shì)相輔相成，因?yàn)閺S(chǎng)房占地面積有限，所以采用了戶(hù)內(nèi)布局，即35kV和10kV配電裝置，主變壓器采用戶(hù)內(nèi)安裝。

3供電可靠性分析

 電力供應(yīng)的可靠性是指不中斷的電力供應(yīng)。電力供應(yīng)中斷不但會(huì)對(duì)化工廠(chǎng)生產(chǎn)造成一定的影響，還會(huì)對(duì)設(shè)備形成損害，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致人員傷亡、發(fā)生爆炸，造成嚴(yán)重的負(fù)面影響。比如，電力供應(yīng)中斷對(duì)主要生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行造成影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致關(guān)鍵工序的連續(xù)性，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，即便是恢復(fù)了電力供應(yīng)，也需要很長(zhǎng)一段時(shí)間。為了保證供電的可靠性，對(duì)這些關(guān)鍵的用電設(shè)備，需要采用雙回路的供電模式。保證供電質(zhì)量，保證電壓波動(dòng)的技術(shù)指標(biāo)。

 交流電的頻率直接影響到交流電機(jī)的工作性能，而頻率的變化則會(huì)對(duì)其速度產(chǎn)生一定的影響。《電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率偏差》中，對(duì)50Hz額定頻率的交流電要求標(biāo)準(zhǔn)是其頻率與標(biāo)稱(chēng)值的偏差不允許超出±0.2~±0.5Hz，也就是±0.4%~±1%[3]。電壓限制是衡量電網(wǎng)質(zhì)量的另一個(gè)重要指標(biāo)。電壓偏差是指電氣裝置的實(shí)際電壓與運(yùn)行中的額定電壓之間的差異。耗電設(shè)備對(duì)電壓偏差有一定的適應(yīng)性，但當(dāng)電壓偏差*大時(shí)，會(huì)影響電氣設(shè)備的性能，甚至?xí)?dǎo)致設(shè)備故障。例如，白熾燈在超過(guò)其額定電壓5%的情況下運(yùn)行，則會(huì)減去一半的使用壽命。因此，國(guó)內(nèi)對(duì)電氣設(shè)備的電壓偏差有明確的規(guī)定。如電機(jī)的電壓偏差不得超過(guò)額定電壓的±5％，燈泡的電壓偏差不得超過(guò)額定值的-3％和-2.5％。

4.安科瑞AcrelCloud-1000變電所運(yùn)維云平臺(tái)

1概述

基于互聯(lián)網(wǎng)＋、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)通訊等技術(shù)開(kāi)發(fā)的云端管理平臺(tái)，滿(mǎn)足用戶(hù)或運(yùn)維公司監(jiān)測(cè)眾多變電所回路運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)、室內(nèi)環(huán)境溫濕度、電纜及母線(xiàn)運(yùn)行溫度、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或環(huán)境場(chǎng)景等需求，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)一個(gè)*心，集中存儲(chǔ)、統(tǒng)一管理，方便使用，支持具有權(quán)限的用戶(hù)通過(guò)電腦、手機(jī)、PAD等各類(lèi)終端鏈接訪(fǎng)問(wèn)、接收警報(bào)，并完成有關(guān)設(shè)備日常和定期巡檢和派單等管理工作。

2應(yīng)用場(chǎng)所

適用于電信、金融、交通、能源、醫(yī)療衛(wèi)生、文體、教育科研、農(nóng)林水利、商業(yè)服務(wù)、公用事業(yè)等行業(yè)變配電運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)的新建、擴(kuò)建和改建。

3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

5 系統(tǒng)功能

用能月報(bào)

用能月報(bào)支持用戶(hù)按總用電量、變電站名稱(chēng)、變電站編號(hào)等查詢(xún)所管理站所的用電量，查詢(xún)跨度可設(shè)置為月。

站點(diǎn)監(jiān)測(cè)

站點(diǎn)監(jiān)測(cè)包括概況、運(yùn)行狀態(tài)、當(dāng)日事件記錄、當(dāng)日逐時(shí)用電曲線(xiàn)、用電概況。

變壓器狀態(tài)

變壓器狀態(tài)支持用戶(hù)查詢(xún)所有或某個(gè)站所的變壓器功率、負(fù)荷率、等運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，支持按負(fù)荷率、功率等升、降序排名。

運(yùn)維

運(yùn)維展示當(dāng)前用戶(hù)管理的有關(guān)變電所在地圖上位置及總量信息。

配電圖

配電圖展示被選中的變電所的配電信息，配電圖顯示各回路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)、電流等運(yùn)行狀態(tài)及信息，支持電壓、電流、功率等詳細(xì)運(yùn)行參數(shù)查詢(xún)。

監(jiān)控

監(jiān)控展示了當(dāng)前實(shí)時(shí)畫(huà)面（直播），選中某一個(gè)變配電站，即可查看該變配電站內(nèi)信息。

電力運(yùn)行報(bào)表

電力運(yùn)行報(bào)表顯示選定站所選定設(shè)備各回路采集間隔運(yùn)行參數(shù)和電能抄表的實(shí)時(shí)值及平均值行統(tǒng)計(jì)。

警報(bào)信息

對(duì)平臺(tái)所有警報(bào)信息進(jìn)行分析。

任務(wù)管理

任務(wù)管理頁(yè)面可以發(fā)布巡檢或消缺任務(wù)，查看巡檢或消缺任務(wù)的狀態(tài)和完成情況，可以點(diǎn)擊查看任務(wù)查看具體的巡檢信息。

用戶(hù)報(bào)告

用戶(hù)報(bào)告頁(yè)面主要用于對(duì)選定的變配電站自動(dòng)匯總一個(gè)月的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)變壓器負(fù)荷、配電回路用電量、功率因數(shù)、警報(bào)事件等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并列出在該周期內(nèi)巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)的各類(lèi)缺陷及處理情況。

APP監(jiān)測(cè)

電力運(yùn)維手機(jī)支持“監(jiān)控系統(tǒng)”、“設(shè)備檔案”、“待辦事項(xiàng)”、“巡檢記錄”、“缺陷記錄”、“文檔管理”和“用戶(hù)報(bào)告”七大模塊，支持一次圖、需量、用電量、、曲線(xiàn)、溫濕度、同比、環(huán)比、電能質(zhì)量、各種事件警報(bào)查詢(xún)，設(shè)備檔案查詢(xún)、待辦事件處理、巡檢記錄查詢(xún)、用戶(hù)報(bào)告、文檔管理等。