二次组合设备设计方案论文

摘要：随着时代的发展、社会的进步，传统的电力系统建设正发生着悄无声息的变化。在物质生活需求得到满足的同时，人们越来越重视精神生活质量。受市场经济的影响，电力系统建设压力逐年增加，同时这也是电力系统发展建设的重要契机。本文主要对电力一次设备的智能化设计进行了分析与探讨，以供参考。下面小编整理了一些《二次组合设备设计方案论文(精选3篇)》，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。

二次组合设备设计方案论文 篇1：

智能变电站预制舱二次设备布置及走线方案优化研究

摘要：根据“一体化设计、框架式装配、功能区划分”的模块化设计理念，预制舱式二次组合设备采用了“一体化设计、分立式安装”的机架式结构，同时，机架式结构采用“上光下电、环绕接线”的走线方案，将舱内“O”型接线方式优化为“U”型接线方式，对于进一步推广二次设备预制舱在国家电网公司智能变电站模块化建设中的应用具有重要意义。

关键词：智能变电站;预制舱;机架式结构;走线方案

0 引言

随着我国资源节约与环境友好型社会建设的逐步推进，变电站建设模式向减少土地占用、降低造价、缩短建设周期的方向发展。目前二次设备预制舱在国家电网公司智能变电站模块化建设中得到了广泛应用。二次设备预制舱相对于传统变电站而言，具有施工周期短、减少现场工作量、生产环境良好等优势，但仍存在一些问题，如不同设备厂家间屏体的规格尺寸不统一，屏柜未实现标准化;二次设备按间隔组屏，屏柜内空间利用率低，造成屏柜数量多，舱体尺寸大;舱内二次设备空间狭小，不方便运维操作;未形成屏柜内设备模块化安装，终远期改扩建操作复杂，施工难度大。

本文针对二次设备组屏布置、线缆路径、集中接线设计等方面，提出二次设备预制舱优化方案。

1 “一体化设计、分立式安装”机架式结构

一体化机架式结构是将常规预制舱中屏柜的各组成模件标准化、小型化、集约化，实现与舱体的一体化设计、安装。一体化机架式结构通过取消屏柜背板、采用紧凑型布置等优化措施，优化预制舱内部空间，同时便于设备的通风散热。

1.1    基本装配单元

机架采用多层次标准化设计，以片状模块为单元，装配标准零件，通过带有限位卡扣的安装件与舱体底座槽钢快速安装固定。其片状结构及基本装配件如图1（a）所示。

1.2    机架结构组成方式

将基本装配单元作为机架式结构基础及受力单元，2个片状结构与横向连接件共同组成基本的单屏柜结构。多个片状构件以共边立柱形式进行组装，形成舱内机架式结构，如图1（b）所示。

1.3    一体化框架与预制舱的固定

将片状构件后立柱与舱体每相隔固定距离采用螺栓连接。在框架后部横梁与舱体连接处加设一根通长的角型钢材，以增大框架与舱体的接触面积。角型钢材的一侧与舱体采用螺栓压接，另一侧与横梁连接。螺栓连接处进行防腐处理，避免一体化框架上顶板空调通风孔处由于长时间水汽凝结造成舱体腐蚀。

2 “上光下电、环绕接线”走线方式实现光电分离

2.1    “上光下电、環绕接线”走线方式

机架式结构分为上、中、下三部分。上部为光缆走线区，高度150 mm;中部为设备区，高度1 900 mm，安装空开、二次装置、压板等;下部为电缆走线区，高度150 mm。柜内竖向走线槽盒左右布置，左面走光缆，右面走电缆，完全实现光缆、电缆隔离。机架式结构采用带散热孔的玻璃门，既可避免设备误碰或误操作，又可扩大通风散热面积。“上光下电、环绕接线”示意图如图2所示。

一体化机柜内光、电缆走线如图3所示，上部光缆走线区深度为200 mm，各间隔横向贯通，间隔内柜顶采用上翻式结构，带行程开关，柜顶上翻时可固定于设定的角度。顶板后部空间仍可作为空调引风入口，顶板后部与前部上翻式柜顶互不影响。下侧电缆走线区盖板采用下翻式结构。同一列屏柜两端增加200 mm光缆竖向走线间隔，采用单侧开门设计方式。一体化机柜由于采用了光缆、电缆走线槽盒上下分置的方式，可从根本上实现光、电缆分离，同时，实际扩大了光缆及电缆的走线空间，便于施工及维护。

2.2    舱内“O”型接线优化为“U”型接线

二次设备预制舱内的线缆路径走线方案为“O型”接线，其路径如图4所示，目的是避免两列屏柜间联系线缆集中于一侧。结合Ⅲ型预制舱内集中接线柜布置以及“上光下电”的行线方式，预制舱内的“O型”接线可优化为“U型”接线，仅在一个预制舱短边侧设置纵向连接槽盒。

以Ⅲ型舱为例，舱内设置2个集中接线柜，舱内行线方式如图5所示。常规组屏方式下，2个集中接线柜均布置于预制舱长边一侧，线缆通过外部缆沟埋管接入。长边另一侧屏柜线缆必将需要在预制舱2个短边通过纵向线槽进行敷设。除集中接线柜至各间隔屏柜的线缆外，预制舱内2列屏柜间的联络线缆一般为各间隔至公用测控柜的报警信号、直流或UPS电源线以及组网网线。如果将集中接线柜分列布置，本侧间隔与本侧的集中接线柜连接，将大幅减少双列屏柜之间的走线。因此，可减少一侧的纵向连接槽盒，将预制舱内线缆“O型”路径优化为“U型”路径。

二次设备预制舱通过路径优化，运维人员在施工、检修时仅需掀起单侧顶端的2块通道盖板即可操作，避免了走廊通道处防静电地板的反复拆卸损伤。基于此种接线方式，预制舱仅保留同列屏柜单侧的竖向通道及纵向槽盒，能够满足舱内光缆敷设要求。

3 结语

本文按照“一体化设计、框架式装配、功能区划分”的模块化设计理念，提出了“一体化设计、分立式安装”的预制舱二次设备机架式结构，将常规预制舱中屏柜的各组成模件标准化、小型化、集约化，实现与舱体的一体化设计与安装;同时，提出“上光下电、环绕接线”的走线方案，实现光电分离，扩大了光、电缆的走线空间;将舱内“O”型接线方式优化为“U”型接线方式，避免了运维、检修过程中反复掀起防静电地板对地板造成损伤，具有较强的实用性。

[参考文献]

[1] 孙建龙，鲁东海.基于预制舱的配送式智能变电站设计[J].江苏电机工程，2014，33（5）：43-47.

[2] 田俊强，臧稼立，唐华.智能变电站的预制舱及机架式组屏方案研究[J].山西建筑，2016，42（36）：144-145.

[3] 吴聪颖，闫培丽.智能变电站预制舱式二次组合设备设计优化[J].电力勘测设计，2016（6）：60-64.

[4] 周秋鹏，熊川羽，曾灿，等.智能变电站二次模块化设计关键技术研究[J].湖北电力，2017，41（6）：43-48.

作者：金晶 郑紫尧

二次组合设备设计方案论文 篇2：

试论电力一次设备的智能化设计及其发展

摘要：随着时代的发展、社会的进步，传统的电力系统建设正发生着悄无声息的变化。在物质生活需求得到满足的同时，人们越来越重视精神生活质量。受市场经济的影响，电力系统建设压力逐年增加，同时这也是电力系统发展建设的重要契机。本文主要对电力一次设备的智能化设计进行了分析与探讨，以供参考。

关键词：电力资源；一次设备；智能化；设计

前言

进入21 世纪以来，人们的生活和工作发生了翻天覆地的变化。随着生活水平的提高，人们不仅仅满足于物质生活，更关注精神生活的质量。因此，传统的生产体系被打破，之前的电力系统受到体制的限制，在市场的压力下，也在不断发生着变革。由于电气自动化是电力改革中的重头戏，所以，电力一次设备的智能化改革和发展对整个电力系统的建设和发展有着重要影响。

1、传统的电力设备设计要求及特点

传统的电器设备在设計时，要求电力工作人员能根据不同的配件和配电产品的功能，对独立配件进行控制、计量和保护工作，电力人员要以此来完成电力设备的自动化设计。

1.1 综合分析电力设备设计

传统的电力设备设计在对某一工程进行电气设计时，要结合用电设备的实际情况进行分析，比如用电负荷、用电负荷的特点和用电负荷的分布等方面，用电是商用还是自用，这对整个电气系统的设计有着重要的影响，从而方便在设计方案中预留出合适的超载空间。同时，要根据当地的实际情况和电力设备的自身条件，设置相应的中低压配变电系统。

1.2 详细的工艺分析

传统的电力设备设计在对某一工程进行自动化设计时，要严格根据控制要求对工艺进行详细分析，对于被控设备的分布情况和设备本身的运行流程和可靠性有个初步的了解，掌握了基本情况之后，再对计算机控制系统的结构和内容进行全面设计。除此之外，还要求在工程施工过程中协调好变电系统、高低压仪表系统与用电设备检测信号之间的关系。在编制好位号清单之后，设计整个控制系统的流程图，对监控软件和监控硬件进行合理的组合和搭配，保证控制系统的输入和输出接口能够有效地与整个系统设备连接。根据施工设计的要求严格进行工程施工，从而使整个系统设备、电缆敷设的调试和安装工作得以顺利完成，满足电力系统的运行要求。

2、电力一次设备智能化设计的内容

2.1 基础条件

目前，通常的工程设备设计所采用的都是通过总线加以连接的拓扑结构，而在通讯协议上，数据间的传递则采用的是“向下兼容”的原则。但随着电气自动化的进一步发展，网络通讯的机电一体化和芯片嵌入的标准都发生了很大的改变，已经能够实现终端设备链条的独立测控。由此可见，根据设备系统的拓扑结构，现场总线作为通讯协议的重要一步，要包含硬件和软件两个部分，在现场控制器和人机界面挂历计算机这两个方面都要考虑。目前，大型现场总线体系需要有强大兼容性的总线通讯协议，从而将控制器、控制装置和仪表等设备串入到体系中，实现对整体设备的掌控。

2.2 电力一次设备智能化设计的内容和特点

目前，一般采用的设备系统都是利用一个小型的PLC系统，将嵌入式控制装置和高低压变配电设备的应用情况融合进去，所以，在进行电气设计时，不用把二次信号和集中、计量保护系统设备与自动控制系统之间的预留互联条件考虑进去，只需要根据使用操作要求进行电力系统的设计即可。此外，在电力系统的设计中，仪表系统设计是不可或缺的一部分，传统的设计方案所使用的电力设备设计与自动化设计之间没有交叉，这种平行的关系很难满足今后的电力系统设备的发展。因此，在新设计中，针对这种状况进行了改变，简化了传统的设计方案，大大提升了设备的使用效率，从而使系统更加能满足需求。在新的设计方案中，利用软件和通信协议就能完成电力设备系统的建立工作，省去了对自动化组态硬件确定的工作，将电力设备与自动化结合，不但能合理协调二者之间的关系，还能够促进工作的分配和调动，有很大的发展前景。

3、电力一次设备智能化的未来发展

现阶段，这种新型的设计方案已经在现场设备中投入使用，而且已经取得了一定的效果，电路终端设备的功能都得以体现。施工现场的总线装置完全符合通讯协议的标准，并实现了设计方案中所计划的通讯功能，现场总线的所有节点设备上也都采用了分布式的实时数据库形式，增强了独立模块的抗干扰能力。除此之外，在整个系统中，设备控制系统作为非常重要的一部分，具有成本低、数据共享快、高效、可靠的特点。因此，为了实现预期功能，要求对设备进行电气系统和相关程序的设定，从而明确系统的整体设计。

4、电力一次设备智能化在配电系统中的应用

我国的配电网主要由农村电网和城市电网组成，农村电网所采用的形式一般是架空线的方式，而城市电网所采用的形式是电缆网的形式。在以往的配电系统中没有智能模组，所采用的电力一次设备主要有配电开关和配电变压器，这些设备不具备自我控制、测量及通讯的能力，所以，在自控能力和自动通讯反馈能力方面都不到位，而电力一次智能化设备则很好地解决了这个问题，大大提高了配电系统的自控能力和自动通讯反馈能力。在一次设备上融合了二次测量、控制和通讯的功能，实现了配电终端与配电一次设备之间的结合，而且由于设备具有现场总线通讯的能力，所以，能够大大拓展通讯的物质连接，实现了复合调度。由此可见，在电力系统中应用电力一次设备智能化，在降低运营成本的同时，能够有效保证配电网路的安全性。

5、结束语

综上所述，在经济高速发展的今天，科学技术也在不断发展，人们对生活的要求越来越高，企业生存和发展的压力也越来越大。电力行业是国民经济发展中不可缺少的重要一部分，以电力一次设备智能化的发展为例，如何提高企业自身的价值，在激烈的市场竞争中脱颖而出，更好地为国民和社会提供服务是值得电力企业深入思考的问题。

参考文献：

[1]陈心宇.浅析电力一次设备的智能化设计及其发展[J].企业改革与管理，2014，（20）：122.

[2]董雪，吴斌，栗王凯.浅谈电力一次设备智能化的设计与发展趋势[J].黑龙江科技信息，2014，（01）：114.

[3]罗理鉴.智能变电站一次设备智能化的研究[D].华北电力大学（北京），2011.

作者：吴勇

二次组合设备设计方案论文 篇3：

浅谈GIS在变电站主接线优化设计中的应用

摘　要：近年来随着电力电子器件在电力系统中使用的不断成熟，电力设各的制作成本在逐步降低t同时伴随生态环境保护要求的提高，电气设备逐步向紧凑型发展，尤其以GIS为主的组合式金属封闭开关设备在变电站使用中得到广泛的推广。在认真分析变电站采用GIS系统的优点后，结合自己多年的变电站设计经验，对GIS设备设计过程中应该注意的问题进行深刻的探讨，为新建GIS变电站设计提供一些参考。

关键词：变电站：GIS；电气主接线

GIS由于其具有占地面积小、不受外部环境干扰、安装调试方便、运行维护费用低、检修周期长、无电磁互扰等优点，GIS变电站得以大量建设，同时GIS高压电器组合设备必将成为电力系统高压电器发展的主流，其在变电站使用中得到广泛的推广。但由于我国GIS设备在变电站投运的数量还不够多，在设计和选型等方面还存在很多的不足，因此，在变电站设计中，根据变电站的工程特性，合理选取GIS组合设备主接线方式，对提高电力系统运行的安全可靠性具有重要意义。

1　一次主接线优化设计

1.1　方案比较。好的接线方案不仅可以提高变电站的安全可靠和灵活调度性，还可以提高变电站的综合投资效率，减少运行人员的日常检修维护量。因此，在主接线设计时，应该结合工程的实际负荷情况，充分分析变电站在系统中的作用和电源接入系统的方式，并对所采用的接线方案进行技术、经济等多方面的比较。本文以-110KV变电站实际工程来分析主接线方案比较的重点，该工程两种技术可行的接线方案：即角形方案和单母线接线方案，实验结果表明，变电站总共采用了ITr和2Tr两台主变，将两路电源通过GIS开关向外输送电能。方案一中GIS采用的是角形接线方案，方案二中采用的是单母线接线方案，对于不同的两种接线方式，其所需要的设备除了110KV母线PT柜方案一要比方案二多采用1台外，其余设备几乎是一样的，两种方案各有其优缺点。

1)方案一

优点：1)任一回路向外送电均没有汇流母线，即在实际运行过程中，接线的任一段上发生故障时，只需利用对应的线路开关切除这一段及与其相连接的元件即可，对系统运行可靠性的影响较小：2)变电站GIS内部设备接线成闭合环形，采用闭环运行时，变电站的供电可靠性、运行灵活性都比较高；3)每一回路均采用两台断路器供电，任一台断路器检修，不需中断供电：4)可靠性较方案二高。

缺点：1)任一台断路器检修，将造成开环运行。从而降低了该接线的可靠性：2)设备投资较方案=稍高。

2)方案二

优点：1)每一进出线各自接一组断路器，互不影响；2)接线简单清晰，继电保护简单；3)设备投资稍低。4)扩建方便。

缺点：1)母线及所连接设备故障或检修时均造成全厂电能无法送出，故障影响范围大：2)线路断路器故障或检修，全厂电能无法送出，供电可靠性较方案一低。

对两种方案的优缺点进行比较后，可以看出方案一在供电可靠性、故障影响范围、调度灵活性等多个方面都要比方案二优越，且在投资方面只比方案二多采用一台1IOKV母线PT柜，大约多投资50万元，因此，推荐方案一作为该变电站的GIS接线方案。

从上述分析可知，同～工程采用不同的GIS接线方案所获得的效果是不一样。因此，在变电站设计中应该首先进行选取二种或以上技术上可行的接线方案，然后通过对应的经济费用、检修维护量等内容进行比较，选取与工程实际相匹配的、较为优秀的GIS接线方案。

1.2　充分考虑扩建和故障检修的灵活性。常规的室外变电站将各带电单元划分为对应的间隔，同样在GIS开关设备设计中，也会按照送电、母线PT、母线、联络等部分将GIs划分若干的间隔，再根据各设备的作用将间隔划分为对应的气室。每个气室间是相互独立的，为了防止事故的扩大，需要在每个气室安装独立的气压(密度)、气体取样等监测控制装置，且每个气室间的隔板材料价格较高。新增加的间隔或气室与原GIS设备间的匹配成本是相当高的，同时每外增加一个环节，就会增加整个系统事故的发生率。因此，在设计过程中，应该尽量减少气室的划分量，但绝不能无限制的减少气室的划分，而必须根据相关规范进行划分。

1.3　正确配置快速接地开关。常规室外变电站只需要配备检修接地开关，而室内GIS组合变电站与常规室外变电站不一样，不仅需要配置常规的检修接地开关，同时还需要配置快速接地开关。GIS检修接地开关主要配置在断路器开关两侧，供断路器检修时两侧接地保护用。GIS快速接地开关主要配置在出线回路中出线隔离开关靠近输电线路的一侧，作为开合架空输电线路由于导线间相互感应产生的电容和电感电流。同时快速接地开关可以和断路器配合，通过将主回路快速接地，防止由于GIS内部设备出现爬电现象所产生的故障电流烧毁或击穿GIS外壳。

2　二次控制回踌的设计

2.1　双套控制设计。GIS内部断路器设备均由断路器本体操作机构实现跳合闸压力闭锁和SF6压力异常闭锁等功能，为了提高二次控制的可靠性，对于就地监控继电器和操作机构控制回路均应按两套独立的系统来设计。同时在设计过程中，对于压力信号的输出也应按照两套系统分别向中控室发出报警信号。对于现地与中控间的相互配合问题，应该在系统中外加一个选择方案，利用切换开关实现现地和远方控制的有机协作，避免由于现地和远方信号的不一致出现操作机构和控制回路不能完好配合的问题[5]。

2.2　闭锁逻辑完善设计。由于GIS在设计是分期进行的，在实际设计过程中，应根据当期工程的实际情况采用对应的虚线来表示未来需要控制的设备、联络端子、信号端子等相互间的关系。同时在二次闭锁控制回路设计时，还应考虑过渡方案与运行方案间的衔接，保证整个系统在过渡建设和实际运行过程中都具有良好的闭锁保护功能，提高系统综合自动化水平。

因此，GIS装置的设计是GIS变电站电气设计的关键环节。在GIS装置一次设计过程中，应该对技术合理的方案进行认真的分析比较，并在充分考虑扩建及续建需求时，合理选用快速接地装置，从而组合成一个完整的变电站变配电系统；在GIS装置二次设计过程中，选用合理的过渡和运行二次方案，提高系统的供电可靠性和自动化水平，减少了日常的运行维护工作量。

参考文献：

[1]国家电力公司东北电力设计院，电力工程高压送电线路设计手册[M]，北京：中国电力出版社，2003

[2]罗学琛，SF6气体绝缘全封闭组合电器(GIS)[M]北京：中国电力出敝社，1999

[3]冯伟新，浅谈GIs变电站应注意的问题[J]广东科技，2008.189(06)：32-133

作者：王 纲