0前言

　　石炼化动力站110kV变电站是石炼化公司的唯一电力来源，其供电的可靠性直接影响着公司的生产安全。自公司投产以来，变电站就随公司生产而运行，至今已经运行了25年。由于设备陈旧与老化，已经不能适应安全生产的要求，因此对其进行了改造。改造选用了较先进的技术，取得了良好的效果。

　　1变电站基本情况

　　动力站110kV变电站及主控室设备于1978年设计，1982年投产运行。变电站位于石炼化东南侧，为户外中型布置，并布置在变电所内南侧。110kV系统向南有两回出线向变电站供电，来自韩通的线路称为韩炼线，来自许营的线路称为许炼线。系统采用单母线分段接线，向北有两回出线，分别接入1、2＃主变压器，主变压器为三相两绕组式，容量31500kVA。主变压器低压侧接入主6kV配电系统，主6kV配电系统为单母线四分段接线方式，向石炼化各装置的生产和炼油厂的部分生活范围供电，系统图如附图1所示。

　　110kV系统正常运行方式为：韩炼线通过181开关和110kVⅠ段母线带1＃主变，许炼线通过182开关和110kVⅡ段母线带2＃主变，101开关为两进线电源的联络开关。1#主变受入至6kVⅠ段，622开关合闸运行，即1＃主变带主6kVⅠ、Ⅱ段运行；2＃主变受入至6kVⅢ段，626开关合闸运行，即2＃主变带主6kVⅢ、Ⅳ段运行；624开关为两个6kV电源的联络开关。

　　2变电站存在的问题及改造的必要性

　　2。1110kV系统

　　原变电站110kV系统的断路器为少油SW6-110型5台，电流互感器为LCWB6-110型，隔离开关为GW5-110GD型，避雷器为FZ-40型，这些设备都已经运行了20多年，老化严重，经常出现渗漏油，维护量极大。

　　由于近年来华北地区大雾多发，且现场空气污染日益严重，110kV系统设备的绝缘等级已经不能适应。由于这些原因，该系统于1990年1月和1997年12月发生了停电故障，给公司造成了巨大损失。

　　系统中的二次元器件及二次电缆都已经严重老化，故障频发；二次继电保护为老式电磁式保护，调校困难，维护工作，量误动作的可能性高，自动化程度低下，已不能满足安全供电的需要及现代电力系统快速计算和实时控制的要求。

　　2。2主6kV系统

　　原变电站主6kV系统的馈线开关为1992年生产的第一代真空开关，无五防装置，开关柜的柜顶套管导体（铜棒）与外部母线连接为线连接，经常出现过热现象，安全供电得不到保证。

　　主6kV系统的两台进线开关和三台分段开关611、612、622、624和626，均为1993年生产的SN4-10G型少油断路器，由于先天原因这些开关经常出现渗漏油和拒动，维护量大且配件采购困难。这五台开关的二次继电保护为老式电磁式保护，同样存在调校困难和误动作的可能，不能满足供电的安全要求。

　　2。3供电容量

　　公司全部用电负荷最高可达42000kW，而单台变压器的容量为31500kVA，单台变压器已无法带全部负荷。

　　3改造内容和设备选型

　　3。1110kV部分

　　110kV配电装置更新为由河南平高电气股份有限公司生产的ZF12-126(L)型GIS全封闭组合电器。装置设2回出线间隔，其中韩炼线由GIS套管引至户外终端塔，许炼线从GIS室由电缆引至原有出线架构；2回主变进线间隔，1回分段间隔，2回PT间隔。预留了2回主变进线间隔，用于将来的扩容。

　　新的GIS配电装置和旧有2台主变压器都移至户内，户内设1#、2#主变压器室和GIS配电室。

　　变压器低压侧至主6kV配电室的母线设为铜质封闭式共箱母线。

　　3。2主6kV系统

　　馈出线开关柜共计67台更新为ABB公司生产的ZS1型铠装式金属封闭真空开关柜；4台6kVPT柜；1#、2#主变低压侧开关和母线分段开关611、612、622、624和626共5台开关更新为SIEMENS公司生产的3AH3177-8真空开关。

　　主6kV共4段主母线、各回路分支母线以及分段回路母线均由铝母线更新为铜母线。

　　3。3二次系统

　　将110kV和主6kV系统设备的二次监控、测控、保护系统更新为NSC2000型综合自动化系统。该系统由南京中德保护控制系统有限公司集成，主要微机保护装置均采用SIEMENS产品微机保护装置。

　　4选用设备的技术特点和优势

　　4。1ZF12-126(L)型SF6全封闭组合电器

　　国际上称之为“气体绝缘开关设备”（GaslnsulatedSwitchgear）简称GIS，它将一座变电站中除变压器以外的所有一次设备，包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等，经优化设计有机地组合成一个整体设备。GIS将诸多高压元件既组合又封闭，利用了优异的SF6气体作为灭弧和绝缘介质，大大节省了变电站面积，带来巨大的综合效益。它具有占地小、无油化、防火防爆性能好和检维修周期长的特点，是目前电力系统推广的配电装置。其特点和优点有以下几个方面：

　　（1）优越的开断性能：断路器采用自能灭弧原理的灭弧室，就是自能热膨胀加上辅助压气装置的混合式结构，采用了优化设计的喷口，利用喷口的“堵塞”效应，在开断过程中充分利用电弧自身能量加热膨胀室中的SF6气体，在电流过零时吹熄电弧。与通常的压气式灭弧室相比，大大减小了机构的操作功，缩小了灭弧室的尺寸，具有更强的开断各种故障电流的能力。

　　（2）操作机构无油化，无气化，具有高度可靠性：由于灭弧室采用了混合式结构，从而减小了压气缸活塞的直径，大大减轻了机构的操作力，使得采用体积很小的弹簧操作机构便可满足要求。断路器配用弹簧操作机构，隔离开关、接地开关配用电动弹簧机构或电动机构，实现了机构的无油化、无气化，避免了渗漏带来的操作不稳定性。隔离开关、接地开关配用同一种电动弹簧机构或电动机构，通用性强，尺寸小，结构简单，维护方便，具有高度可靠性。带电部分全部密封于装有绝缘性能卓越的惰性SF6气体的金属外壳内，可完全避免大雾、尘埃、水蒸气等不同环境的影响。由于不需要清洗绝缘部件，大大提高了可靠性。

　　（3）体积小，重量轻：采用三相共箱式结构，采用弹簧操作机构和自能灭弧室，它与分箱式GIS相比，具有体积小，重量轻的特点。由于体积减小，占地面积更小，可以最大程度地减小厂房面积，节约土建费用和土地资源，且重量减轻后，增强了它的抗震性能。

　　（4）故障率低，检修方便：气体密封性能优良，检修周期约为15年，日常基本不需要维修。全部采用三相机械联动，因此机械故障率低。由于小型化，离地面低，日常维护更加方便。

　　（5）SF6泄漏率低：在密封方面采用双道密封结构，在主密封外面还加了一套防水、防尘圈，大大提高了密封性能；密封圈采用复合三元乙丙胶料，其老化寿命可达15年之久；筒体法兰在加工方面采用了先进的“滚压工艺”，使密封面光洁度达0。8以上，确保密封面的密封性能；筒体拔口采用先进的“一次拉伸成型”技术，使筒体拔口一次拉伸成型，避免了通体接口的不规则性，便于实施自动焊接工艺，提高了焊接质量。因此其年泄漏率可达0。5%以下，远小于标准要求的1%，确保15年正常运行而不充气。

　　（6）采用铝质壳体：由于全部采用铝壳，减轻了重量，壳体温升几乎不受通流的影响，有利于安全，有利于密封圈的寿命，提高了防腐性能。

　　（7）操作更安全：由于外壳全部接地，带电的部件都安装在接地的外壳内，根本无法接近带电体；二次线和二次电缆无任何裸露的地方。这使操作者获得了最大的安全保证，没有任何触电的危险。

　　（8）绝缘性能强：每个元件，甚至整个隔位，都能在闭锁压力下耐受极高的电压，保证了电场极度均匀并且充分保证绝缘距离和爬电距离。

　　（9）优良的防爆性能：每个气室都装有金属反拱式防爆膜，不会有误爆和不爆的现象；断路器气室比其余气室的释放压力高；壳体的破坏压力值高，有较高的压力承受能力。因此当气室出现内部故障电弧时，会保证整个气室不发生爆炸碎裂，不影响其他气室和隔离的正常运行，即使电弧持续燃烧的情况下，各气室外壳也不会碎裂、爆炸。

　　（10）户内安装：GIS都安装在户内，变压器低压侧母线为封闭式共箱母线，有效地防止了因大气含水带尘而带来停电的后果，供电更加可靠。

　　4。2铜母线

　　在6kV的各部位，都采用了铜母线，主要是消除了近年来各装置不断扩容而造成的母线过热现象，从而提高了供电的可靠性。

　　4。3SIEMENS断路器

　　主6kV系统的两条进线开关和三台分段开关均采用了西门子公司生产的3AH3177-8型真空断路器，它具有众多的优点，主要有：稳定的绝缘性能；稳定的触头接触电阻；总开断电流大；额定电流开断次数高达30000次；短路电流开断平均为50次；在整个寿命周期内免维护；实现了中压开关无油化，消除了断路器渗漏油问题。

　　4。4ABB开关柜

　　各馈出开关柜采用了ABB公司生产的ZS1型铠装式金属封闭真空开关柜。此开关柜是技术先进、性能稳定、结构合理、使用方便、安全可靠的配电设备。主要表现在：

　　（1）开关柜为完全金属铠装及全封闭结构，具有很强的抗氧化、耐腐蚀功能，且刚度和机械强度比普通低碳钢板高。

　　（2）采取均衡电场的措施，主导体外套热缩材料绝缘，具有较高的绝缘性能，并减小开关柜尺寸。

　　（3）低压室及各高压各室之间各自独立隔开，三个高压室的顶部都装有压力释放板。出现内部故障电弧时，高压室内气压升高，由于柜门已可靠密封，高压气体将冲开压力释放板释放出来。

　　（4）快速合闸接地开关用于接地和人工短路。

　　（5）所有设备的操作，包括断路器的分合闸，断路器手车的推入或移出以及接地开关的分合闸操作等都在门板关闭状态下进行。

　　（6）具有可靠的联锁装置，能有效地防止误操作，如防止带负荷移动手车，防止带电合接地开关和接地开关在断路器关合位置闭合等等功能。

　　（7）透过门板的观察窗，可方便地察看断路器分合闸状态及手车位置，机构储能状态，接地开关分合位置以及电缆头的连接情况。

　　（8）壳体封闭严密，可防止污秽物及小动物进入。

　　（9）真空断路器手车为免维护型，与其配套的操作机构仅需少量维护，易损备件很少，减少了维护费用和维护量。

　　（10）手车互换性好，更新断路器非常方便。

　　（11）二次线敷设于尺寸宽裕的专用线槽内，美观且易查线。

　　（12）开关柜的柜顶套管导体为矩形铜母线与外部母线连接为面连接，接触良好，消除了过热的隐患。

　　4。5NSC综合自动化系统

　　我变电站110kV系统和主6kV系统的二次系统采用了NSC2000型综合自动化系统。

　　4。5。1我变电站实现NSC2000型综合自动化系统的优点主要表现在以下几方面：

　　（1）提高变电站的安全、可靠运行水平。综合自动化系统中的各子系统绝大多数都是由微机组成的，他们具有故障诊断功能。更为重要的是，他们具有故障自诊断功能，这使得综合自动化系统的变电站一、二次设备的可靠性大为提高。

　　（2）简化了变电站二次部分的硬件配置。在变电站综合自动化系统中，对某个电气量只需采集一次便可供全系统共享，避免了设备重复。

　　（3）提高电力系统的运行、管理水平。变电站实现自动化后，监视、测量、记录、抄表等工作都由计算机自动完成，既提高了测量的精度，又避免了认为的主观干预。综合自动化系统具有与上级调度通信功能，可将检测到的数据及时送往调度中心，使调度员能及时掌握变电站的运行情况，也能对它进行必要的调节与控制，且各种操作都有事件顺序记录可供查阅，大大提高运行管理水平。

　　（4）缩小变电站占地面积，减少总投资。一方面，由于变电站综合自动化系统采用微计算机和通信技术，可以实现资源共享和信息共享，同时由于硬件电路多采用大规模集成电路，结构紧凑、体积小、功能强，与常规的二次设备相比，大大缩小变电站占地面积。另一方面，随着微处理器和大规模集成电路的不断降价，使综合自动化系统的造价也逐渐降低，而性能和功能则逐渐提高，因而可以减少变电站的总投资。

　　（5）减少维护工作量，减少值班员劳动量。由于综合自动化系统中，各子系统有故障自诊断功能，系统内部有故障时能自检出故障部位，缩短维修时间。微机保护和自动装置的定值又可以在线读出检查，可节约定期核对定值的时间。而监控系统的抄表、记录自动化，值班员可不必定时抄表、记录。如果配置了与上级调度的通信功能，能实现遥测、遥信、遥控、遥调，则完全可实现无人值班，达到减员增效的目的。

　　4。5。2该系统结构分为站控级和间隔级两层，两层之间采用通信接口连接。该系统有以下特点：

　　（1）站控级包括1套站控主单元、1套当地后台监控系统。

　　（2）间隔级设备完全按断路器间隔、主变等间隔划分，110kV间隔级设备及主变间隔级设备采用保护和测控（I/O）各自独立设备，集中组屏的方式布置在主控室；6kV间隔级设备采用保护和测控（I/O）一体化设备，直接分散安装在开关柜上。间隔级单元设备为各自独立CPU，相互独立、互不影响。

　　（3）各间隔级设备通过光纤通信接口方式与站控级层的站控单元通信，实现数据、信息采集处理和监视，并完成变电站上级控制层和站控级层控制命令的执行。间隔级各单元设备功能上不依赖于站控级层的站控单元，即使在通信网络失效或站控级设备故障时，仍然能实现对间隔级一次设备的测控和保护功能。

　　（4）此综合自动化系统中，站控级的站控主单元采用集中组屏方式布置，安装在主控制室；当地后台监控系统，采用集中布置方式布置在主控室。站控主单元和后台监控系统、集控中心、调度中心通信，实现数据、信息采集处理、信息交换和监视，并完成控制命令的执行，可实现变电所的无人值守。

　　（5）NSC2000型综合自动化系统结构配置示意图见附图2。

　　4。5。2NSC2000型综合自动化系统设备配置原则和功能

　　（1）通过当地后台监控系统，运行值班人员能实现对全所内设备的运行监测、操作控制。当地后台监控系统主要包括3台计算机、1套音响报警装置、1套SCADA系统应用软件等。其主要功能有：①数据采集与处理、安全监视；②报警及报警处理；③事件顺序记录和事故追忆；④控制功能；在线统计及制表；管理功能；事件记录；画面、图形的生成及显示；运行记录的制表和打印；时钟同步；数据库的建立和维护；系统自诊断和自恢复；维护功能；人-机联系。

　　（2）站控主单元负责数据采集、处理、通信、时钟校正等，提供各种硬件通讯接口，用于采集、处理变电所内所有保护、测控装置、各种智能设备的实时数据、信息，形成各种数据、信息转发表，向后台系统、集控中心、远方调度发送。

　　（3）间隔级设备中的主变保护、6kV采用保护和测控合一设备均采用进口德国西门子公司的设备。

　　①主变压器差动保护采用7UT612型，差动保护：跳主变高、低压侧开关及桥开关，并发信号；主变高压侧过负荷发信号、过负荷启动风扇、带故障录波。

　　②主变测控后备保护非电量保护采用7SJ635型和7SJ622型，复合电压闭锁过流保护、中性点零序过流保护、间隙零序过流保护、过负荷保护、带故障录波。

　　非电量保护：主变本体重瓦斯、压力释放等跳主变各侧开关和桥开关，并发信号；主变本体轻瓦斯、变压器油温高、风冷消失等发信号。

　　③110KV线路测控采用6MD632型测控装置，线路保护采用7SA610型保护器，它具有距离保护、逆功率功能。

　　④6KV馈线测控、保护和6KV分段测控、保护均采用7SJ622型，具有过流、速断、小电流接地、断路器失灵保护、防误闭锁、故障录波。

　　⑤公用间隔级层设备采用NSC681型公用测控装置。

　　5结论

　　此改造工程施工完成并已投入运行。通过运行操作和检查监测验证，各系统运行良好，这次改造引进了新技术，新设备，达到了当前变电站的先进水平，大大提高了供电设备的质量和性能，为全厂安全生产提供了更为可靠的保障，为提高我厂的经济效益打下了坚实的基础。实现了改造的目的，改造是成功的。

　　附图1

　　附图2