10kV供电无人值班自动化变电站的电气设计

　　抚顺高科电瓷电气制造有限公司是一家生产35kV至500kV级输变电设备用电瓷的制造企业。该公司用电量大，主要用电设备分布在全厂各道生产工序中，要求连续生产不间断供电。

　　1 10kV系统的主要功能及技术特点

　　1.1变电站的电气设计

　　抚顺高科电瓷电气制造企业10kV供电无人值班自动化变电站的电气设计，包含10kV受入、母线联络、微机保护、远方操作，10kV一次及变压器以及直流屏部分等。变压器监控二次设备与北京博大高科电力技术有限公司协作。另外提供变电站内部的电气装置对土建方面要求。该变电站建设分两期进行：根据建设单位提供的负荷资料，一期工程设计共安装变压器7台：1×1000kVA,4×800kVA,2×500kVA,总容量为5200kVA.另加所用变压器1×30kVA.10kV受入电源为10kV双电源、双回路，母线联络选用真空断路器。采用微机保护，远方操作（也可就地操作）。为两期工程预留6个配出回路（图1中虚线框内部分）。10kV配出回路选用负荷开关，微机保护，远方操作（也可就地操作）。安装两台10kV受入柜；该无人值班自动化变电站10kV侧有两回进线电源，接线为单母线分段，母线联络加装联锁装置。10kV系统主接线如图1所示。

　　1.2主要设备平面布置

　　变电站电气设备的平面布置进行了优化布置（见图2）。变电站建筑构型的矩形平面为电气设备的布置提供了有利条件，可尽量减少占地空间。

　　1.3短路电流计算及主要设备选择

　　新建的10kV无人值班变电站，位于厂区负荷中心，由李开变电所供电，相距约3km.10kV变电站母线计算三相短路容量为64.52MVA,三相短路电流为3.66kA.根据这个情况，变电站的主要设备选择如下。

　　（1）10kV两回受入及母线联络断路器选用ZN18-12/1250-31.5型，最高工作电压12kV,额定电流1250A,额定短路开断电流31.5kA,额定操作电压直流220/110V,4s热稳定电流31.5kA.

　　（2）隔离开关选用GN30-1D/1000型，最高工作电压12kV,定额电流1000A,4s热稳定电流31.5kA.10kV配出回路选用LK-LBS2-10型压气式负荷开关，额定电压12kV,额定电流600A,额定短路开断电流50kA,额定动稳定电流50kA,2s热稳定电流20kA.

　　（3）电流互感器选用树脂浇注绝缘、全封闭支柱结构的ZB6-10型，最高工作电压11.5kV,额定一次电流500A,动稳定电流峰值59kA,1s热稳定电流（有效值）31.5kA.

　　（4）电压互感器选用单相环氧树脂浇注绝缘、双线圈、JGZ-10型电压互感器，最高工作电压10kV,最大容量500VA,准确级0.5级。

　　（5）电能计量装置采用高压计量装置，按照电业局计量所的要求设置。

　　2 无人值班变电站的主要自动化设备

　　2.1计算机监控系统监控系统

　　采用分层分布式控制系统。间隔层设备分散安装在一次设备附近，保持分层分布式控制的各项功能，完成一次侧设备对应的所有二次功能；实现模拟量、开关量的采集和处理；实现集中管理，分层分区控制各断路器位置信号（分，合），主变压器保护信号及装置异常信号，事故跳闸信号等遥信量。实现对断路器，电动隔离开关的控制操作。变电站高压柜应具备五防功能。计算机监控系统负责接收变电站内微机保护信息及监控信息。变电站中心监控系统硬件配置设备主要包括：主机1台，显示器1台，UPS电源1台，打印机1台，实时数据接口软件，数据库管理软件，智能通信管理单元，人机界面接口软件等。变电站综合自动化系统配置如图3所示。

　　本装置为BDM-21数字变电站管理系统，采用插件式结构，机箱采用嵌入式安装方法，箱后接线，内部插件具有锁紧机构，可以完成与间隔层设备数据交换，规约处理，中央信号等功能。网络插件是整个装置的核心，通过CAN总线或RS232串行通讯分别与间隔层设备、智能接口卡连接。LCD显示及规约板交换数据，保证系统的数据流动上通下达。该插件还提供中央信号音响出口及下配置用人机接口（MMI）。该插件以嵌入式数字信号处理器（DSP）构成简捷高效的数据处理系统。综合自动化系统可装三个规约插件（占用智能Ⅰ/O插件位置），每个插件支持一种标准规约，规约可通过MODEM或带隔离的RS-232端口输出。插件还配有一个监视用的MMI端口便于调试。选用BDM-21数字管理装置设计了方便简捷的键盘操作和丰富的液晶显示，提供了很好的人机使用界面；可以借助该界面很方便地浏览测量数据和发码区数据，查阅有关资料等。

　　2.2 10kV受入保护

　　受入柜分别装设一套微机保护装置，选用BDP-6310数字线路保护测控装置，其基本保护功能有三段低电压闭锁方向过电流保护，每段低电压闭锁或方向闭锁可单独投退，具有可选的后加速功能；还可以执行三相一次自动重合闸、低周波减载、小电流接地选线、零序电流保护以及监控功能；具有测量电流、电压、频率等模拟量的遥测；采集断路器、储能、隔离开关、远方/就地等位置信号及其它开关量信号的遥信功能；分、合断路器及储能的遥控功能；以及脉冲电能采集和积分电能计算功能。在面板上具有大屏幕汉字液晶显示和键盘操作功能；可随时实现测量跟踪监视在线改定值或投退某些保护功能。该装置通过数据总线上传状态信息、运行数据及故障报告，可远方在线修改定值和投退某些保护功能。

　　2.3母线联络柜自动投入保护

　　10kV母线联络柜装设微机备用电源自动投入装置，选用BDP-6510微机备用电源自动投入保护装置，可以保证在工作电源故障或其它原因断开电源后，能迅速将备用电源自动投入运行。该装置采用嵌入式数字信号处理技术（DSP）及现场总线技术，以相同的硬件结构配以不同的软件，以满足变电站主接线备用电源的要求。作为变电站综合自动系统，共有11个模拟量、16个数字量输入、8个数字量输出。除具有备用电源自动投入功能，还有进线互投，分段保护等功能。该装置有交流插件/CPU插件、电源插件、出口插件、操作箱插件等共5个插件。在面板上还有一块用于人机对话的MMI板。

　　2.4主变压器微机保护

　　主变压器柜装设微机监控装置，选用BDP-6230保护装置，该装置具有三段式复合电压启动过电流保护功能，高压侧零序电压闭锁，零序两段过电流及零序电流闭锁，零序过电压保护，低压侧零序两段过电流保护，过负荷保护。监控功能有：测量模拟量的遥测功能；采集外部开关量信号的遥信功能及控制外部开关的遥控功能。同时还具有操作箱、谐波分析、故障录波、信号、PT断线检测和绝缘监督等功能。面板上有大屏幕汉字显示、键盘操作，可实现测量跟踪监视，在线修改定值或投退某些保护功能。通过数据总线上传状态信息，运行数据及故障报告，可远方在线修改定值和投退某些保护。

　　2.5电压互感器微机监控装置

　　电压互感器微机监控装置，选用BDP6710切换测控装置，以高性能新型数字信号处理器（DSP）为核心，处理速度快，运算能力强，有很强的抗干扰性能，可遥测两组母线PT电压。装置的数字信号及断路器、隔离开关等位置信号上传至变电站层。具有自动并列及解列、控并列及解列功能。应用现场总线技术与综合自动化系统通讯执行下传命令，上传测量数据。该装置包括交流插件、CPU插件、电源插件、控制回路插件等4个功能插件；在面板上还有一块用于人机对话的MMI板；还具有遥测、遥控、遥信等监控功能。

　　2.6负荷控制装置及10kV配线负荷开关监控

　　装置按地区电业局负荷控制办公室提供的要求，该企业用电负荷控制装置安装在电压互感器柜内。并由电业局负荷控制办公室提供设备选用。此外，10kV配线负荷开关采用微机监控，远方操作（也可就地操作）。