摘要：对变电站所用电的现状和存在问题进行了分析和研究，提出了一些注意事项和改进的方法，对电力系统的安全经济运行具有实际意义。 关键词：所用电；低压电器；事故照明
作者简介：倪琳娜（1978-），女，河南南阳人，河南南阳电力勘测设计院，工程师。（河南 南阳 473000）
中图分类号：TM42 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）01-0129-02
近几年来，随着国家经济的不断增强，电网建设取得了突飞猛进的发展，对变电站设计的要求也越来越严格。国家电网公司相继出版了不同电压等级的变电站典型设计，使变电站的设计更加规范化、统一化、严谨化。在这些典型设计中对高压配电装置设计的介绍比较详尽，而对变电站低压所用电的设计往往一笔带过或寥寥数语，许多问题没有涉及到。但近年来因变电站所用电发生故障而导致电网大面积停电的事故却屡有发生。针对这一问题结合多年设计实践对变电站所用电的若干问题进行探讨。
一、所用电的接线
大多数变电站装设两台容量相同的所用工作变压器（330kV及以上变电站装设两台及以上所用变），这两台变压器可采用分列运行相互备用或一台工作一台备用的运行方式。两台工作变压器分列运行，可限制故障范围，提高供电可靠性，也利于限制低压侧短路电流以选择轻型电器。特别是可以避免两台并列运行时，一段母线短路或者馈线出口故障而越级跳闸，可能引起的两台所用变同时失电的全停事故。根据调查所用变一台工作一台备用的运行方式全停事故率明显高于两台工作变压器分列运行的运行方式。因此，变电站所用电的接线宜采用按工作变压器划分的单母线接线，即每台工作变压器各接一段母线。当有两台工作变压器时，为单母线分段接线；设多台工作变压器时，可接成单母线多段。相邻工作母线间，设置分段或联络断路器。
根据D/T 5155-2002《220kV～500kV变电所所用电设计技术规程》4.2.2中规定对于所用变分列运行这种接线方式两段母线间不宜装设自动投入装置。这主要是为了防止工作母线发生故障自动装置投入，或自动装置投入时间配合不好，引起事故范围扩大。现在很多变电站已实现无人值守，当一台所用变发生故障时，手动闭合分段断路器动作较慢，中断供电时间较长，对正常生产有一定的影响，因此往往希望所用电系统能够自动切换。很多设计转而采用两台所用变一台工作一台备用的接线方式，根据《220kV～500kV变电所所用电设计技术规程》4.2.3 规定“当任一台工作变压器退出时，专用备用变压器应能自动切换至失电的工作母线段继续供电”的要求，设计时在两台所用变的低压进线侧装设自动投入装置，这种做法是很不妥当的。因为规程里所讲的“专用备用变压器”并不是指两台所用工作变压器处于备用的那一台，而是指330kV及以上变电站需要装设的一台从所外可靠电源引接的专用备用变压器。所用变一台工作一台备用的接线方式不仅全停事故率高，而且装设自投装置所存在的隐患也同样会发生。在设计所用电时，只要对一些重要负荷采用分别接在两段母线上的双回路的供电方式，在一台所用变故障时，仍能保证对主变冷却装置、充电机、消防水泵、断路器操作负荷等重要回路的供电，是完全没有必要装设自动投入装置的。若必须装设，采用两台所用变分列运行，使母线分段断路器的自投装置满足D/T 5155-2002 8.3.1的要求，也是可以的。
二、所用变压器的选择
所用变的选择不外乎容量、阻抗及型式几项内容，大多数变电站都能根据负荷计算选择合适容量、低损耗节能型、标准阻抗系列的变压器。但关于所用变的结线组别，虽然规程推荐选用D，yn11结线，但还有不少工程仍选用Y，ynO结线组别的变压器，其原因主要是不清楚前者的优点。在《220kV～500kV变电所所用电设计技术规程》中第5.2.2条规定：“所用变压器宜采用D，yn11联结组”。这里“宜采用”的理由，主要基于D，yn11结线比Y，ynO结线的变压器具有以下优点：
（1）有利于提高供电质量。三次及以上高次谐波激磁电流在原边接成△形条件下，可在原边形成环流，有利于抑制高次谐波电流，保证供电波形的质量。另外，当低压侧三相负荷不平衡时，变压器不会出现低压侧中性点的浮动位移，保证了电压质量。
（2）有利于简化保护方式。因D，yn11结线比Y，ynO结线的零序阻抗小得多，使变压器配电系统的单相短路电流扩大3倍以上，故有利于单相接地短路故障的切除。这样不仅提高了单相短路时保护的灵敏度，而且可以利用高压侧的过流保护兼作低压侧单相短路保护。
（3）能充分利用变压器的设备能力。Y，ynO结线变压器要求中性线电流不超过低压绕组额定电流的25％，严重地限制了接用单相负荷的容量，影响了变压器设备能力的充分利用；而D，yn11结线变压器的中性线电流允许达到相电流的75％以上，甚至可达到相电流的100％，使变压器的容量得到充分的利用。
三、低压电器的选择
在所用电系统中用作保护电器的有断路器和熔断器两种。目前使用最多的是断路器，用它来作馈电线路的短路保护和过载保护。但是，在选用低压断路器时存在不少问题，其中比较突出的是断路器的级联配合和四极开关的使用。
低压馈电线路采用断路器作短路保护时，断路器的分断能力必须大于安装处可能出现的短路电流。但是有时不能满足此要求。这时可用两路办法来解决此问题，第一是改用短路分断能力高的塑壳断路器；第二是仍选用微型断路器，利用其与上级断路器的级联配合来实现短路保护。但是，进行级联配合的上下级断路器的选择须满足下列条件：
（1）先决条件是上级断路器的固有分断时间比下级断路器的全分断时间短，也就是说下级断器出口端短路时，下级未来得及切断短路电流，上一级先行切断了短路电流；
（2）下级断路器虽不能切断短路电流，但下级断路器及其被保护的线路应能承受短路电流的通过；
（3）上下级断路器宜采用同一系列的产品，其额定电流等级最好相差1～2级，或根据生产厂提供的级联配合表来选择。
断路器四极开关的应用，由于设计人员对规范的理解和认识不一致，做法也就很难统一。针对这一情况，现将大家普遍认同，又与设计工作密切相关的一些观点整理如下：
（1）带漏电保护的双电源转换开关应采用四极开关，两个电源开关带漏电保护，其下级的电源转换开关应采用四极开关；
（2）在两种不同接地系统间电源转换开关应采用四极开关；
（3）IT系统和TT系统应当隔离中性线，TN－C系统中禁止断开PEN线；
（4）TN－S系统中不需要断开中性线，变压器低压侧出口总开关与母联开关不必断开中性线；
（5）在有气体爆炸危险的1区、有粉尘爆炸危险的10区场所及特别潮湿场所，应装设将中性线和相线一起断开的断路器。
四、UPS在事故照明中的应用
变电站事故照明系统是站内所用电的重要组成部分，它的安全稳定运行影响着全站的可靠供电，也影响着系统的安全可靠运行。当变电站内所用交流回路失电时，能否正确、快速实现应急照明系统的切换，保证站内事故照明，为值班人员观察、分析、处理事故，提供可靠的照明环境至关重要。
目前变电站的事故照明系统常规做法是正常状态下由交流屏对事故照明灯具供电，在交流回路中安装两个交流接触器，当交流回路两相失电时1C、2C同时断电，其节点闭合，启动中间继电器ZJ，ZJ两对常开点闭合，从而把直流屏上的直流电送给事故照明的电灯。见图1。
UPS不间断电源装置主要用于重要的不能间断供电的场合，在变电站普遍使用。它由整流器、逆变器、蓄电池组等部分组成。正常工作时，交流电经整流器变成直流后，再经逆变器变换成稳压、稳频的正弦波交流电压供给负载。当交流断电时，由蓄电池组向逆变器供电，以保证负载不间断供电。将其用于变电站事故照明电源，可以取得良好的技术经济效益，工作原理如图2。利用 UPS装置的交流逆变输出提供事故照明，使其无论在正常或事故状态下都有稳定的交流电源，方便灯具和空开的选择，而且使事故照明系统接线简单、便捷，不易出错。
五、结束语
生产的发展对变电站安全运行的要求越来越高，低压所用电的设计显得尤为重要，这就要求设计人员严格按照规程规定、合理选用设备、积极运用先进的技术，以保证了电力系统的安全、稳定运行。
参考文献：
[1]弋东方.电力工程电气设计手册:电气一次部分[M].北京:中国电力出版社,1989.
[2]韩风.建筑电气设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1991.
（责任编辑：刘丽娜）