电气节能技术在工程设计中的应用

甄灼++赵静怡

[摘 要]目前我国电网飞速的发展和建设，在各个工程中对于电气设计和施工维护等有很多的新技术推广应用，这些新的技术满足安全可靠、技术先进、环保节约、技术实用的原则，为我国电网建设事业起到了举足轻重的地位，本文对近年来电网建设中的电气新技术做了详细介绍，对日后的工程设计起到了参考的作用。

[关键词]电网建设；新技术；工程设计；输电

中图分类号：TU2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）09-0355-01

1.引言

近年来，国家电网公司在电网建设过程中提出了建设智能电网的方针政策，在智能电网的建设过程中，需要大量的新技术和新的方案，在这些工程建设中，这些电气新技术取得了可喜的成果。从微电子、计算机技术的发展使得变电站各种智能装置IED具备了数字化、低功耗的特点，变电站自动化技术在网络通信技术的支撑下，已逐步实现了集中式向分布式模式的发展。光电技术和计算机技术的飞速发展，使非常规互感器具备了从试验走向工程应用的基础，从线路到电气设备，到变电站无一不体现新技术的所在。

2.线路方面的新技术

2.1 紧凑型输电技术

紧凑型输电技术是通过对导线的优化排列，将三相导线置于同一塔窗内，三相导线间无接地构件的输电技术。该技术可减少线路走廊宽度，提高自然输送功率，降低电磁污染，降低工程投资，提高线路防雷性能。以500kV单回紧凑型线路为例，可减少走廊宽度17m，增加自然输送功率30%左右。

目前，该新技术已在国家电网公司系统范围内全面推广。特别是长距离输电时，紧凑型输电技时，尤其实用。但是，在变压器中性点直接接地系统中，高层建筑的配电设计应首先考虑采用TN-C-S0供电系统，即由低压配电室至电缆竖井受电箱一段的配电采用TN-C0配电系统，各层配电箱至各层配电设备则采用TN-S0系统，这样往往在实际供电工程中，低压配电室离高层建筑物的电缆竖井较远，使得低压电缆较长，TN-S0系统的五芯电缆与四芯电缆相比，其容许的载流量要小些，在相同计算负荷的条件下，电缆截面要选得大些，又增加了一条地线使电缆造价增加了许多。另外在设计中还注意到，对于TN-S0系统，重复接地是对PE线的重复接地，其作用如下：

（1）如不进行重复接地，当PE断线时，系统处于既不接零也不接地的无保护状态。而对其进行重复接地以后，当PE正常时，系统处于接零保护状态；当PE断线时，如果断线在重复接地的前侧系统则处在接地保护状态。

（2）当相线断线与大地发生短路时，由于故障电流的存在造成了PE线电位的升高，当断线点与大地间电阻较小时，PE线的电位很有可能远远超过安全电压。这种危险的电压沿PE线传至各用电设备外壳乃至危及人身安全。而进行重复接地后，由于重复接地，电阻与电源工作接地，电阻并联后等效电阻小于电源工作接地电阻，使得相线断线接地处的电阻分担的电压增加，从而有效降低PE线对地电压， 减少触电危险。

（3）PE线的重复接地可以降低当相线碰壳短路时的设备外壳对地的电压。

2.2 扩径导线技术

扩径导线是将常规导线抽去内层及临外层一部分铝股，保持与常规导线外径一致的一种导线型式。与常规导线相比：外径相同，铝截面减少，节省铝材；重量轻，可减小杆塔荷载；不需要生产厂家更新设备，制造费用与常规导线基本相当；节约工程投资。与相同截面的常规导线相比：外径较大，电晕损耗和无线电干扰值较小，对环境保护有利。扩径导线适用于由导线电晕控制的高海拔地区输电线路。应进一步关注扩径导线的张力放线、压接、附件安装等施工技术的研究以及扩径导线相关金具的研制工作。除上述电网建设新技术以外，同时也要密切关注输变电工程的电磁环境影响、国产变压器油、不停电跨越施工技术、无人值班变电站设计、非晶合金铁心材料、新型防腐涂料、220kV的GIS设备、调容变压器技术等电网建设新技术的研究进展。

2.3 智能断路器技术

在输电电路中采用新型的断路器技术，可以替代非常规互感器，该新技术的出现以及计算机的发展，对于断路器设备内部的电、磁、温度、机械、机构动作状态监测已经成为可能。智能化一次设备采用数字化的监视和控制手段，机械结构简单，体积小。既减少了设备停电检修的几率和时间，减少了运行成本， 也减少人为因素造成的设备损坏。

智能操作断路器根据所检测到的电网中断路器开断前一瞬间的各种工作状态信息，自动选择和调整操动机构以及与灭弧室状态相适应的合理工作条件，以改变现有断路器的单一分闸特性。在无载时以较低的分闸速度开断，而在系统故障时又以较高的分闸速度开断等。这样，就可获得开断时电气和机构性能上的最佳开断效果。

3 变电站新技术应用

变电站是一个技术密集的地方，而现在35KV以上大多采用無人职守变电站，因此需要采用新的监控和保护措施来保证电气设备的安全稳定的运行。

3.1 变电站声纹数据库及声纹变化的模式识别技术

变电站的设备都在发出不同的声响，而且在故障时会引起声音改变，例如开关的操作机构卡涩引起的声音改变，雨天污秽绝缘子引起的电晕声和局部放电声的改变等都可以与平时的声音进行比较，去判别变化的程度，从而达到在线监测的目的。建立声纹数据库，变电站内设备的声纹变化基于下述考虑，即使是同一厂家的同型号设备，因内部螺丝的松紧，安装时的公差，地基的微小差异等，每台设备都具有不同的声纹。声纹的变化往往意味着设备状态的变化，这不仅对开关等有运动型机械机构的装置如此，静止型设备也是如此，例如变压器绕组的变形会改变变压器的原有声纹。变压器内紧固件松紧的变化、内部的应力变化等，用电气的响应频谱或阻抗变化等方法则难以测出，用声纹分析的方法有可能测出。采用该技术不仅为声纹的识别，也为图象识别和由变电站监测曲线进行故障识别等开辟了新的探索路径。

3.2 信息交互采取对等通信模式新技术

数字化变电站内设备之间的信息交互由常规变电站以硬接点信号交互为特征的方式变为基于IEC61850标准的对等通信模式P2P（peer topeer），P2P技术的特点体现在以下几个方面：非中心化；可扩展性；健壮性；负载均衡等。对等通信模式带来的最大好处就是极大地提高了IED信息传递的效率和有效性， 所有IED需要与外部智能装置交互的信息，或者需要告知其它装置、系统的信息可以在以太网上用GOOSE机制实现信息的有效发布。这种应用模式改变了以往由大量二次电缆构成的变电站控制、跳闸、告警、事件记录等信息传递、交互模式。

3.3 变电站保护与监控系统一体化技术

在变电站内采用新的保护监控技术，在一体化的模式下，保护与监控既相对独立又相互融合，保护装置的工作不受测控和外部通信的影响，同时又实现信息共享，为变电站综合自动化提供一个完整的解决方案；站内通信系统结构整体考虑，信息流向优化，更加合理；减少用户工程管理、多方协调的工作压力；系统的调试、投运、维护、扩展更方便、更容易，系统运行更加稳定。保护与监控一体化可在厂内完成所有的功能和性能试验，避免出现差错，缩短现场调试和投运时间。

4 结论

建设坚强的国家电网，电网建设也必须加强电网建设新技术推广应用，充分利用先进技术和设备，大力提倡自主创新，提高国家电网的输配电能力和整体效率，进一步降低工程造价。在电网建设新技术的推广应用可大幅节约占地、节约线路走廊，减少水土流失，减少树木砍伐，保护环境；可促进电网建设施工工艺水平的提高，保证工程建设质量，降低工程造价，提高工作效率；可大幅提高电网输送能力，保证电网的安全可靠运行，降低运行成本。