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摘要:变电站站用电系统是保障变电站安全、可靠运行的一个重要環节，本文针对目前110 kV变电站站用电系统存在的问题和隐患。
关键词：变电站 站用电系统 问题
中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：
1概述
变电站站用电系统，是保障变电站安全、可靠运行的一个重要环节。它为变电站所有的二次设备提供电源，例如:主变冷却装置电源，主变有载调压电源，直流充电机电源，断路器操作机构电源，消防电源，照明电源等。一旦站用电系统出现问题，将直接或间接地影响变电站安全、可靠运行，严重时会扩大事故范围，造成故障停电。然而，站用电系统存在许多隐患，尤其是110 kV及以下的许多变电站站用电系统存在的问题，并未引起人们的高度重视。
2传统的站用电系统
110 kV及以下变电站普遍采用的传统的站用电接线方式如图1所示:站用变压器分别接在35 kV,10 kV母线上(或分别接在10 kV二段母线上)。35 kV采用隔离开关和单相熔断器保护;10kV采用负荷开关熔断器组保护。站用变压器选择油浸或干式变压器，接线组别Yyn12。低压受总采用单相熔断器保护。为防止站用变低压并列及反串电，采用手动双投刀闸人为切换站用电低压供电，重要负荷在末端实现自投。但这种设计方案存在很多缺陷。
图1 传统的站用电接线
2.1适应无人值班要求的问题
对于无人值班变电站，站用电源的可靠转换非常重要。然而，传统的站用电接线方式很难实现这一要求。采用双投刀闸人为切换站用电低压供电，根本不能对站用电实现远方操作;采用单相熔断器保护，只是一种粗略概念，无法获得全部保护信息。如果采用一般的空气断路器，又不能实现机械闭锁而有效防止站用变低压并列及反串电。在实现综合自动化的环节上，更不能实现其信息共享的含义。
2.2断相运行问题
由于站用变高、低压侧均采用单相熔断器，出现断相运行的可能性极大。对于低压侧出现断相的情况比较容易理解，一相断线时(假设C相断线)，中线性电流ln=ld+lb，其绝对值│ln│=│ld│=│lb│，为相电流。按规程对Yyn12接线的变压器的规定，“三相四线制中性线截面按相线截面的50%选择”。由于中性线截面小，必然导致过负荷发热。同时，对于未运转的电动机，将无法启动;对于已运转的电动机，由于定子电流过大，极有可能损坏。对于高压侧出现断相，由于变压器的隔离作用，情况则不尽相同。高压侧出现一相断相时，将造成变压器由三相供电变为单相供电，如下述分析:
2.2.1对于Yyn12接线的站用变压器，假设C相断线(接线及向量图如图2所示)，则变为AB相单相供电，C相不励磁，A B相励磁电压为线电压的一半(降低为原励磁相电压的/2倍);低压侧a b相电压大小相等，方向相反，即:
其中Ugl表示高压侧线电压。
图2 Yyn12接线变压哭及向量图
2.2.2对于Dynll接线的站用变压器，假设C相断线(接线及向量图如图3所示)，则变为AB相额定励磁，BC CA相励磁电压为线电压的一半;低压侧b,c相电压大小相等，方向相反即:
其中Udф表示低压侧相电压。
图3 Dynll接线变压哭及向量图
可见，较之低压侧一相断线，高压侧一相断线的情况具有更大的危害性。对于已运转的电动机，此时的回路电流增加，电压降低，电机转速减慢，长时间运转将烧毁电动机等用电设备。由于断相运行时使供电电压质量严重变坏，因此，站用电系统应尽量杜绝断相运行情况的发生。
2 .3接线组别问题
以往的国家标准推荐并推广采用Yyn12接线组的三相变压器，尤其对小容量的油浸变压器。原因主要是从工艺、制造角度考虑有如下优点:①Yyn12接线的三相变压器相电压相对较低，有利于节约绝缘材料;②高压绕组Y接线采用圆筒式结构，制造简单可靠;③调压开关分接头工艺简单，制造成本较低，并间接减小油箱尺寸;④空载损耗、短路损耗都相对较小，有利于降低电能损耗。
但此类变压器存在许多固有的缺点，不适合站用电系统采用，其主要问题如下:①由于零序阻抗较大，限制了短路电流，高压侧保护对于低压侧的单相短路基本没有灵敏度，上
下级保护很难配合。所以站用变压器0.4 kV中性点需要加装零序电流保护，使保护设置复杂化。同时，即使要设置0.4 kV中性点零序电流保护，由于高、低压侧均采用单相熔断器保护，保护也无法跳闸。如果通过0.4 kV受总设置空气断路器，实现0.4 kV中性点零序电流保护跳闸，保护也存在死区。在实际的工程设计中，0.4 kV中性点零序电流保护的设置经常没有得到贯彻。这种违反设计规程的现象急需扭转。②由于变压器励磁电流需要三次谐波电流通路维持正常的正弦波磁通，以及负载中电力电子元件、晶闸管整流元件(例如:高频开关电源等)的应用产生谐波，但Yyn12接线变压器的抑制效果就较差;③带负荷能力差。由于三相负载不平衡引起低压电网中性点位移，三相供电电压也会产生畸变。故，国家标准GB50052-95第6.8条规定:“当选用Yyn12接线组别的三相变压器，其单相不平衡负荷引起的电流不得超过低压绕组额定电流的25 %，且其中一相电流在满载时不得超过额定电流值”。因此，Yyn12接线的变压器设备能力不能充分发挥。
3 结论
本文主要是简单讨论站用电的传统系统跟Yyn12接线组的站用电存在的问题及观点。采用Dynll接线组的站用变替代Yynl2接线组的站用变，有利于快速切除低压单相接地故障，并正确贯彻了国际的有关要求。
关键词：变电站 站用电系统 问题
中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：
1概述
变电站站用电系统，是保障变电站安全、可靠运行的一个重要环节。它为变电站所有的二次设备提供电源，例如:主变冷却装置电源，主变有载调压电源，直流充电机电源，断路器操作机构电源，消防电源，照明电源等。一旦站用电系统出现问题，将直接或间接地影响变电站安全、可靠运行，严重时会扩大事故范围，造成故障停电。然而，站用电系统存在许多隐患，尤其是110 kV及以下的许多变电站站用电系统存在的问题，并未引起人们的高度重视。
2传统的站用电系统
110 kV及以下变电站普遍采用的传统的站用电接线方式如图1所示:站用变压器分别接在35 kV,10 kV母线上(或分别接在10 kV二段母线上)。35 kV采用隔离开关和单相熔断器保护;10kV采用负荷开关熔断器组保护。站用变压器选择油浸或干式变压器，接线组别Yyn12。低压受总采用单相熔断器保护。为防止站用变低压并列及反串电，采用手动双投刀闸人为切换站用电低压供电，重要负荷在末端实现自投。但这种设计方案存在很多缺陷。
图1 传统的站用电接线
2.1适应无人值班要求的问题
对于无人值班变电站，站用电源的可靠转换非常重要。然而，传统的站用电接线方式很难实现这一要求。采用双投刀闸人为切换站用电低压供电，根本不能对站用电实现远方操作;采用单相熔断器保护，只是一种粗略概念，无法获得全部保护信息。如果采用一般的空气断路器，又不能实现机械闭锁而有效防止站用变低压并列及反串电。在实现综合自动化的环节上，更不能实现其信息共享的含义。
2.2断相运行问题
由于站用变高、低压侧均采用单相熔断器，出现断相运行的可能性极大。对于低压侧出现断相的情况比较容易理解，一相断线时(假设C相断线)，中线性电流ln=ld+lb，其绝对值│ln│=│ld│=│lb│，为相电流。按规程对Yyn12接线的变压器的规定，“三相四线制中性线截面按相线截面的50%选择”。由于中性线截面小，必然导致过负荷发热。同时，对于未运转的电动机，将无法启动;对于已运转的电动机，由于定子电流过大，极有可能损坏。对于高压侧出现断相，由于变压器的隔离作用，情况则不尽相同。高压侧出现一相断相时，将造成变压器由三相供电变为单相供电，如下述分析:
2.2.1对于Yyn12接线的站用变压器，假设C相断线(接线及向量图如图2所示)，则变为AB相单相供电，C相不励磁，A B相励磁电压为线电压的一半(降低为原励磁相电压的/2倍);低压侧a b相电压大小相等，方向相反，即:
其中Ugl表示高压侧线电压。
图2 Yyn12接线变压哭及向量图
2.2.2对于Dynll接线的站用变压器，假设C相断线(接线及向量图如图3所示)，则变为AB相额定励磁，BC CA相励磁电压为线电压的一半;低压侧b,c相电压大小相等，方向相反即:
其中Udф表示低压侧相电压。
图3 Dynll接线变压哭及向量图
可见，较之低压侧一相断线，高压侧一相断线的情况具有更大的危害性。对于已运转的电动机，此时的回路电流增加，电压降低，电机转速减慢，长时间运转将烧毁电动机等用电设备。由于断相运行时使供电电压质量严重变坏，因此，站用电系统应尽量杜绝断相运行情况的发生。
2 .3接线组别问题
以往的国家标准推荐并推广采用Yyn12接线组的三相变压器，尤其对小容量的油浸变压器。原因主要是从工艺、制造角度考虑有如下优点:①Yyn12接线的三相变压器相电压相对较低，有利于节约绝缘材料;②高压绕组Y接线采用圆筒式结构，制造简单可靠;③调压开关分接头工艺简单，制造成本较低，并间接减小油箱尺寸;④空载损耗、短路损耗都相对较小，有利于降低电能损耗。
但此类变压器存在许多固有的缺点，不适合站用电系统采用，其主要问题如下:①由于零序阻抗较大，限制了短路电流，高压侧保护对于低压侧的单相短路基本没有灵敏度，上
下级保护很难配合。所以站用变压器0.4 kV中性点需要加装零序电流保护，使保护设置复杂化。同时，即使要设置0.4 kV中性点零序电流保护，由于高、低压侧均采用单相熔断器保护，保护也无法跳闸。如果通过0.4 kV受总设置空气断路器，实现0.4 kV中性点零序电流保护跳闸，保护也存在死区。在实际的工程设计中，0.4 kV中性点零序电流保护的设置经常没有得到贯彻。这种违反设计规程的现象急需扭转。②由于变压器励磁电流需要三次谐波电流通路维持正常的正弦波磁通，以及负载中电力电子元件、晶闸管整流元件(例如:高频开关电源等)的应用产生谐波，但Yyn12接线变压器的抑制效果就较差;③带负荷能力差。由于三相负载不平衡引起低压电网中性点位移，三相供电电压也会产生畸变。故，国家标准GB50052-95第6.8条规定:“当选用Yyn12接线组别的三相变压器，其单相不平衡负荷引起的电流不得超过低压绕组额定电流的25 %，且其中一相电流在满载时不得超过额定电流值”。因此，Yyn12接线的变压器设备能力不能充分发挥。
3 结论
本文主要是简单讨论站用电的传统系统跟Yyn12接线组的站用电存在的问题及观点。采用Dynll接线组的站用变替代Yynl2接线组的站用变，有利于快速切除低压单相接地故障，并正确贯彻了国际的有关要求。