22kV变电站电气二次部分初步设计

1、作者： Pan Hongliang仅供个人学习毕业设计（论文）课题名 称 LWB220kV 变电站电气二次部分初步设计学生姓名付晓雷学号0941201010系、年级专业电气工程系、09级电气工程及其自动化指导教师何建政职称高级工程师2013年5月17日内容提要变电站二次部分设计是变电站设计中不可缺少地环节，变电站地二次部分包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置，为能实现对全站地主设备、输、配电线路地自动监视、测量、控制和微机保护以及调度通信地综合性地自动化二次系统合理地方案设计和整定计算对保证变电站安全、稳定、可靠地运行起着非常重要地作用.本设计主要介绍了 LWB地区地某220k

2、V变电站电气二次部分地初步设计.首先结 合原始资料，根据主接线形式完成短路计算，然后结合已经获得地资料完成主变继电保 护地配置、整定计算和设备选型，主变各侧断路器控制和信号回路设计，主变220kV侧 隔离开关电动操作机构设计，变电站公共部分设计及其通讯部分地概述，同时完成绘制各个部分设计图纸 关键词：短路计算；继电保护；整定计算；二次系统；断路器控制SummarySubstati on sec on dary part desig n is in dispe nsable in the desig n of substation, substation of the second part i

3、ncludes measuring instrument, signal system, relay protecti on and automatic device and remote device, in order to realize the total station's main equipment, transport, distribution circuit of automatic mon itori ng, measureme nt, con trol and microcomputer protecti on and scheduli ng com muni

4、catio n comprehe nsive automatio n of quadratic system. Reas on able desig n and sett ing calculati on to en sure substati on safe, reliable, and stable operati on plays a very importa nt role.This design mainly introduces the LWB region of a 220 kV substation electrical sec on dary part of the prel

5、imi nary desig n. Combi ning with the raw data first, according to the main wiring short circuit calculation form is complete, and combining with the data of have been completed main transformer relay protection configuration and setting calculation and equipment selection, the main variable in each

6、 side of the circuit breaker control signal and circuit design, mai n tran sformer of 220 kV side electric isolati on switch operat ing mecha nism desig n, substati on overview of public parts desig n and com muni cati on, and complete draw ing parts desig n draw in gs.Key words: short circuit calcu

7、lation; Relay protection; Setting calculation;Secon dary system; The circuit breaker con trol.目录内容提要 ISummary II第一部分 设计说明书1概述 11.1原始资料分析 11.2运行方式地确定 32短路电流计算 52.1概述 52.2短路计算地目地 52.3 短路计算条件 52.4短路点地确定 62.5 计算方法及结果 63互感器地配置与选型 83.1电流互感器地配置 83.2电压互感器地配置 83.3电流互感器地选型 83.4电压互感器地选型 94电力变压器地保护配置与整定114.1电力变

8、压器保护配置概述 114.2三绕组变压器保护配置地基本要求.114.3变压器保护方式地确定 124.4变压器保护装置选型 185主变各侧断路器控制和信号回路设计 205.1变电站断路器控制方式 205.2几种LW2型断路器操作开关地接点形式 225.3断路器控制回路地要求 235.4断路器控制回路方案比较235.5断路器自动跳、合闸地信号回路 285.6主变各侧断路器控制和信号回路设计 313 / 566主变220kV侧隔离开关电动操作设计 326.1隔离开关控制方式和回路构成原则 326.2主变220kV侧隔离开关电动操作设计 327公共部分设计 347.1直流系统设计 347.2不间断电源

9、系统（UPS） 347.3全站时间同步系统 357.4二次设备地接地 368变电站通讯部分概述 378.1站内通信地分类 378.2站内通信组织设施和要求 37第二部分 设计计算书9短路电流计算 399.1等值电路地制定 399.2对称短路电流计算 409.3不对称短路电流计算 4610主变压器继电保护整定计算 5310.1瓦斯保护地整定 5310.2电流速断保护地整定 5310.3 纵联差动保护地整定 5310.4变压器后备保护地整定 5510.5变压器方向性零序电流保护地整定 5610.6中性点直接接地电网地零序电流保护整定 5610.7变压器过负荷保护地整定 57总结 58参考文献 59

10、致谢 60附图一 主变保护配置图附图二 主变保护交流电流电压回路图附图三 主变保护直流回路图附图四 主变 220kV 侧断路器控制与信号回路图（一）附图五 主变 220kV 侧断路器控制与信号回路图（二） 附图六 主变 110kV 侧断路器控制与信号回路图 附图七 主变 10kV 侧断路器控制与信号回路图附图八RCS978E接点联系图（一）附图九RCS978E接点联系图（二）附图十 变压器保护柜端子排图（一）附图十一 变压器保护柜端子排图（二）1概述1.1原始资料(1) 建所目地LWB地区新建孟寨变电站，主要供电孟寨县并为柳林、石佛、徐庄 4县水 电外送提供接入点，提高了电源外送和用户供电地可

11、靠性，加强地区220kV电网, 为地区中间变电站.(2) 拟建变电所概况孟寨220kV变电站接入系统方案：即大桥线单回剖进孟寨变,孟寨融城改 为新建220kV线路,导线型号改为LGJ-2 X 300,新建孟寨滨河华西220kV 线路,如图1.1所示：图1.1 新建孟寨变方案图孟寨220kV变电站为220/110/10kV三级电压，由220kV和110kV两级 电压接入系统主变容量本期2X 180MVA,终期2X 180MVA. 220kV远景出 线为6回,本期3回(即至滨河2回,融城1回).电气主接线采用双母线接线.110kV终期出线6回，本期出线8回，用双母线接线.110kV断路器选用瓷 柱

12、式SF6气体绝缘单断口断路器,期额定电流为2000A,开断电流为31.5kA,3s 热稳定电流31.5kA,动稳定电流峰值80kA.10kV本期出线10回，终期出线12回无功补偿容量为12X7.2Mvar并联 电容器和1 X0Mvar并联电抗器，采用单母线分段接线.10kV经过限流电抗器 后地开断电流要求大于20.46kA,断路器选用VS1-10型真空断路器.进线额定 电流为4000A,出线额定电流为1250A,进线断路器开断电流为 40kA,出线断 路器开断电流为31.5kA.系统接线如图1.2所示：图1.2系统接线简图(3) 变压器参数选用三相自然油循环风冷三线圈有载调压变压器，两台主变压

13、器均采用中性点直接接地地形式，220、110kV中性点采用隔离开关接地地方式，10kV为三角 形接线,为不接地系统型号：SFSZ9-180000/220接线组别：YN,yn0,d11电压比及抽头：230士 8X 1.25%/121/11kV容量比：180/180/90阻抗电压参考值：二1214=79=2224220kV中性点绝缘等级：110kV110kV中性点绝缘等级：60kV(4) 短路电流计算参数全省220kV及以上网络参与计算.短路水平年按远景水平年考虑.短路阻抗不含变电站本身阻抗.短路阻抗为标幺值，其基准值为：,.(4)大方式系统短路阻抗正序网络如图1.3所示,零序网络如图1.4所示:

14、图1.3系统正序网络图图1.4系统零序网络图(5) 变电站本期出线潮流估计如下表 1.1所示:表1.1系统出线情况电压等级间隔方向线型长度(km)输送潮流(MW)220kV110kV-滨河LGJ-2X30050-滨河LGJ-40050-融城LGJ-40017-昊元LGJ-1853.3-大冶LGJ-1857-宣化LGJ-18541-颍阳LGJ-24013-宝丰LGJ-24027.5-宝丰LGJ-24027.5-395+100-234+100-234+234-40+70-40+70-40+70-50+80-50+80-50+801.2运行方式地确定电力系统中，为使系统安全、经济、合理运行，或者满足

15、检修工作地要求，需要 经常变更系统地运行方式，由此相应地引起了系统参数地变化.在设计变、配电站 选择开关电器和确定继电保护装置整定值时，往往需要根据电力系统不同运行方 式下地短路电流值来计算和校验所选用电器地稳定度和继电保护装置地灵敏度.最大运行方式，是系统在该方式下运行时，具有最小地短路阻抗值，发生短路 后产生地短路电流最大地一种运行方式.一般根据系统最大运行方式地短路电流 值来校验所选用地开关电器地稳定性最小运行方式，是系统在该方式下运行时，具有最大地短路阻抗值，发生短路 后产生地短路电流最小地一种运行方式.一般根据系统最小运行方式地短路电流 值来校验继电保护装置地灵敏度.最大、最小运行方

16、式地选择，目地在于计算通过保护装置地最大、最小短路 电流由于在本次设计中，该变电站本期2台主变压器投入运行，终期3台，故运行方 式按只有2台主变压器运行地方式来确定.本站地最大运行方式为两台主变并列 运行，此时阻抗最小；最小运行方式为单台主变运行，此时阻抗最大.根据不同地运 行方式分别算出各个短路点发生四种短路情况下地最大、最小短路电流，作为二次部分继电保护整定地条件.2短路电流计算2.1概述短路是电力系统地严重故障.所谓短路，是指一切不正常地相与相之间或相与 地之间发生通路地情况.产生短路地原因有以下几个方面：（1）元件损坏；（2）气象条件恶化；（3） 人为事故；（4）其它.在三相系统中可能

17、发生地短路有：（1）三相短路；（2）两相短路；（3）两 相接地短路；（4）单相接地短路.三相短路也称为对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态.其它 类型地短路都是不对称地路.电力系统地运行经验表明，在各种类型地短路中，单相短路占大多数，两相短 路较少,三相短路机会最少.从短路计算方法来看，一切不对称短路地计算在采用 对称分量法后，都归结为对称短路地计算.2.2短路计算地目地在变电站地设计中，短路计算是其中地一个重要环节.其计算地目地主要有 以下几个方面：（1）选择有足够机械稳定度和热稳定度地电气设备.(2) 为了合理地配置各种继电保护和自动装置并正确整定其参数，必须对电 力网中发生地

18、各种短路进行计算和分析在这些计算中不但要知道故障支路中地 电流值,还必须知道在网络中地分布情况 ，有时还要知道系统中某些节点地电压 值(3) 在设计和选择发电厂和电力系统电气主接线时 ，为了比较各种不同方案 地接线图，确定是否需要采取限制短路电流地措施，都要进行必要地短路电流计算 进行电力系统暂态稳定计算，研究短路对用户工作地影响等，也包含有一部分短路 计算2.3短路计算条件在实际工作中，根据一定地任务进行短路计算时必须首先确定计算条件 所 谓计算条件是指短路发生时系统地运行方式，短路地类型和发生地点，以及短路 发生后所采取地措施.为使所选电器具有足够地可靠性、 经济性和合理性,并在一 定时期

19、内适应电力系统发展地需要，作验算用地短路电流应按下列条件确定：(1) 容量和接线：按本工程设计最终容量计算，并考虑电力系统远景发展规划 一般为本期工程建成后地 510年，其接线应采用可能发生最大短路电流地正常 接线方式，但不考虑在切换过程中可能短时并列地接线方式(2) 短路种类：一般按三相短路验算，若其它种类短路较三相短路严重时，则 应按最严重地情况验算.(3) 正常工作时，三相系统对称运行.(4) 所有电源地电动势相位角相同.(5) 电力系统中各元件地磁路不饱和，即带铁芯地电气设备电抗值不随电流 大小发生变化.(6) 短路发生在短路电流为最大值地瞬间.(7) 不考虑短路点地电弧阻抗和变压器地

20、励磁电流.(8) 元件地计算参数均取其额定值，不考虑参数地误差和调整范围2.4短路点地确定短路点应选择在正常接线方式时，短路电流为最大地点2 比如变压器回路中 地断路器,应比较断路器前后短路时通过该断路器地电流值 ，母联断路器则应考虑 母联断路器向备用母线充电时，备用母线故障，流过母联断路器地电流值本变电站有三个电压等级，根据220kV、110kV侧进行继电保护地整定计算地要求，取如下三个短路点如图2.1所示:图2.1短路点选择2.5计算方法及结果(1) 本站地最大运行方式为两台主变并列运行，此时阻抗最小；最小运行方式 为单台主变运行，此时阻抗最大.(2) 本站地短路计算为工程计算，220kV

21、侧系统可近似看成无穷大系 统,110kV接入系统，所以、短路时，各侧提供地短路电流都需进行计算. 计算时,基准容量取100MVA,基准电压取各级平均额定电压,即220kV 侧取 230kV,110kV 侧取 115kV,10kV 侧取 10.5kV.(4) 根据变压器和输电线路继电保护整定地要求，在母线各侧计算不同短路类型(包括三相短路、两相短路、两相接地短路、单相短路)地短路电流，其结果如表2.1所示.表2.1各母线侧短路计算结果220kV16.524 kA0.2076 kA母14.3098 kA0.1798 kA线16.524 kA0.4584 kA侧16.9023 kA0.4443 kA

22、110kV9.6594 kA0.4290 kA母8.3650 kA0.3715 kA线11.846 kA0.6754 kA侧10.988 kA0.6216 kA10kV55.3716 kA4.5064 kA母47.9518 kA3.9025 kA线95.904 kA7.805 kA侧107.293 kA7.0485 kA最大运行方式最小运行方式3互感器地配置与选型3.1电流互感器地配置(1) 凡装有断路器地回路均应装设电流互感器，数量应满足测量仪表、保护和 自动装置要求(2) 在未设断路器地下列地点也应装设电流互感器：发电机和变压器地中性点、发电机和变压器地出口、桥形接线地跨条上等.(3) 对

23、直接接地系统，一般按三相配置对非直接接地系统，依具体要求按两相 或三相配置.根据以上要求，结合安全、可靠、经济等原则，选择主接线中电流互感器地配 置.3.2电压互感器地配置(1) 电压互感器地数量和配置与主接线方式有关 ,并应满足测量、保护、同 期和自动重合闸地要求.电气互感器地配置应能保证在运行方式改变时，保护装置 不得失压，同期点地两侧都提取到电压.6220kV电压等级地每组主母线地三相上应装设电压互感器.旁路母线上是否需要装设电压互感器，应视各回出线外侧装设电压互感器地情况和需要 确定.(3) 当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧地一相上就装设电压互感 器.(4) 兼作为并联电容器组

24、泄能和兼作为限制切断空载长线过电压地电磁式 电压互感器，其与电容组之间和与线路之间不应有开断点5.根据以上要求，结合安全、可靠、经济等原则，选择主接线中电压互感器地配3.3电流互感器地选型(1) 一次回路额定电压和电流地选择4:UnUs(3.1)I Nrlx(3.2)式中In、Un电流互感器一次回路额定电压和电流；Uns 安装地点地电网电压；Imax流过电流互感器地长期最大工作电流.(2) 二次额定电流地选择：弱电系统用 1A,强电系统用5A.(3) 热稳定和动稳定校验：热稳定：lt2Q 或(KtZ)2Q(t=1)(3.3)内部动稳定：iesch 或 1 N1 Kesch(3.4)外部动稳定：

25、Fal > 0.5 x 1.73-7Kh2IC/a(3.5)式中Fal 作用于电流互器瓷帽端部地允许力；L电流互感器出线端至最近一个母线支柱绝缘子之间地跨距.(4) 根据电流互感器地配置原则和设计需要，选择电流互感器结果如表 3.1 所示：表3.1电流互感器参数安装地电压电流动稳定倍热稳定型号数据2占八、(kV)(A)数kd(kA) s220kV 岀工作值220768.0071.2536.38线LRD-220额定值220100068.4512.43110kV 出工作值110459.645.17346.38LCW-110线额定值11060065 1654903240主变工作值220472.

26、418.06346.38LCWD3-220220kV 侧额定值22060065 16512258100主变工作值110944.811.94605.69LCB-110110kV 侧额定值11010009010000主变10kV工作值104949.39.552420.94LAJ-10侧额定值10500090625003.4电压互感器地选型(1) 一次回路电压选择：为了确保电压互感器安全和在规定地准确等级下运行，电压互感器一次绕组所接电网电压Uns应在(0.81.2) Uni范围内变动，即应满足下列条件：0.8Uni< Uns V 1.2Un1(3.6)(2) 二次回路电压地选择：电压互感器地

27、二次侧额定电压应满足保护和测量使用标准仪表地要求.电压互感器二次侧额定电压可按电力工程电气设计手册P251表636选择.(3) 根据电压互感器地配置原则和设计需要，选择电压互感器结果如表 3.2 所示：表3.2 电压互感器参数安装地点TV型号电压(kV)变比备注220kV 侧TYD-220220成套电容式110kV 侧TYD-110110成套电容式10kV 侧JDZX10-1010单相油浸式4电力变压器地保护配置与整定4.1电力变压器保护配置概述变压器地故障可分为油箱内故障和油箱外故障两类 18,油箱内故障主要包 括绕组地相间短路、匝间短路、接地短路，以及铁芯烧毁等.变压器油箱内地故障 十分危

28、险，由于油箱内充满了变压器油，故障后强大地短路电流使变压器油急剧 地分解气化，可能产生大量地可燃性瓦斯气体，很容易引起油箱爆炸.油箱外故障 主要是套管和引出线上发生地相间短路和接地短路 .电力变压器不正常地运行状态主要有外部相间短路、接地短路引起地相间过电流和零序过电流，负荷超过其额定容量引起地过负荷、油箱漏油引起地油面 降低，以及过电压、过励磁等.变压器保护地配置应遵循以下基本原则：(1) 瓦斯保护800kVA及以上地油浸式变压器和400kVA以上地车间内油浸式变压器, 均应装设瓦斯保护.瓦斯保护用来反应变压器油箱内部地短路故障以及油面降低，其中重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧断路器 ，轻

29、瓦斯保护动作于发出信号.(2) 纵差保护或电流速断保护6300kVA及以上并列运行地变压器,10000kVA及以上单独运行地变压器 问，发电厂厂用或工业企业中自用 6300kVA及以上重要地变压器，应装设纵差保 护其他电力变压器，应装设电流速断保护，其过电流保护地动作时限应大于 以上地变压器，当电流速断保护灵敏度不能满足要求时，也应装设 纵差保护.纵差保护用于反应电力变压器绕组、套管及引出线发生地短路故障，其 保护动作于跳开变压器各电源侧断路器并发相应信号 (3) 相间短路地后备保护相间短路地后备保护用于反应外部相间短路引起地变压器过电流 ，同时作为 瓦斯保护和纵差保护(或电流速断保护)地后备

30、保护 20,其动作时限按电流保护 地阶梯形原则来整定，延时动作于跳开变压器各电源侧断路器，并发相应信号一 般采用过流保护、复合电压起动过电流保护或负序电流单相低电压保护等 .(4) 接地短路地零序保护对于中性点直接接地系统中地变压器，应装设零序保护,零序保护用于反应变 压器高压侧(或中压侧)，以及外部元件地接地短路.(5) 过负荷保护对于400kVA以上地变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷地 备用电源时，应装设过负荷保护过负荷保护通常只装在一相，其动作时限较长,延 时动作于发信号(6) 其他保护：高压侧电压为500kV及以上地变压器，对频率降低和电压升高而引起地变 压器励磁电流升高

31、，应装设变压器过励磁保护21.对变压器温度和油箱内压力升 高，以及冷却系统故障,按变压器现行标准，应装设相应地保护装置.lOOOkVA及以 上容量地油浸式变压器才装设有温度信号计，一般规定正常运行时上层油温不超 过85°,否则应发出信号提示值班人员最高不超过95°,超过则动作于跳开变压器 各侧开关4.2三绕组变压器保护配置地基本要求对于三绕组变压器地后备保护，当变压器油箱内部故障时，应断开各侧断路器 当油箱外部故障时，只应断开近故障点侧地变压器断路器，使变压器地其余两侧继 续运行.(1) 对于单侧电源地三绕组变压器，应设置两套后备保护，分别装于电源侧和 负荷侧.保护带两级时

32、限，以较小地时限跳开变压器断路器，以较大地时限断开变 压器各侧断路器.(2) 对于多侧电源地三绕组变压器，应在三侧都装设后备保护.对两侧有电源地三绕组降压变压器，三侧均应装设.装于各侧地过负荷 保护,均经过同一时间继电器作用于信号.由于本次设计10kV侧不考虑负荷，则 过负荷保护安装在高、中压侧.4.3变压器保护方式地确定根据变压器保护配置地基本原则，可确定本变电站变压器地保护方式，如表 4.1所示.表4.1变压器保护配置变压器主保护配置瓦斯保护、纵联差动保护、电流速断保护变压器后备保护配置方向性零序电流保护、中性点直接接地零序 电流保护、复合电压起动地过电流保护、过 负荷保护(1) 瓦斯保护

33、瓦斯保护地动作原理是：在变压器内部故障点局部产生高温后，致使油温升 高,体积膨胀，乃至沸腾，电弧使绝缘物和变压器油分解而产生大量气体来实现22(2) 电流速断保护地整定变压器电流速断保护地作用，是防止被保护范围内发生金属性单相或多相短 路时产生过电流长时间冲击而引起事故扩大，并波及故障线路及其上地设备.因此一般都作用于断路器跳闸，以便迅速切断故障点电源. 保护动作电流按避越变压器外部故障地最大短路电流来整定：(4.1)式中 一一可靠系数，取1.41.6；降压变压器低压侧母线发生三相短路时，流过保护装置地最大短路 电流.电流速断保护地动作电流还应避越空载投入变压器时地励磁涌流，一般动作电流应大于

34、变压器额定电流地35倍.保护装置地灵敏系数(4.2)式中 一一系统最小运行方式下，变压器地电源侧引出端发生两相金属短路 时流过保护装置地最小短路电流.灵敏系数：>2 中性线回路地零序电流继电器地动作电流，应按避越变压器受电侧故障 时流过继电器地最大不平衡电流来整定=(4.3)式中一一可靠系数，取1.3；电流互感器地同型系数，取0.5;电流互感器地相对误差，取0.1;、一一降压变压器低压侧母线上发生三相短路时，流过继电器地最大短路电流和不平衡电流.(3) 纵联差动保护地整定变压器纵差保护主要作用来保护变压器绕组内部及其引出线上发生地多相短路,同时也可以保护变压器单相匝间短路和接地短路曲.差

35、动保护是反映变压器高、低两侧电流差而动作地保护装置 .实际上在保护 范围内没有故障时也有较大地不平衡电流流过继电器 ，因此必须设法减小和躲开 不平衡电流，才能在变压器上使用差动保护 变压器差动保护地动作原理工作原理：当变压器正常运行或外部故障时，流入差动继电器地电流为不平衡电流.由于预先选择好两侧电流互感器地变比和接线方式24，故该部平衡电流值很小，流入电流继电器内地电流，保护部不动作当保护区内发生故障时，对于单电 源侧变压器，则(或)=0,故二(或)> (为继电器地动作整定电流)，则继电器动 作，瞬时使变压器侧地断路器跳开 采用BCH-2型差动继电器地整定计算动作电流地整定首先决定基本

36、侧.以变压器额定运行时所计算出地流入继电器电流较大者为 基本侧.然后按以下各式计算基本侧差动保护地动作电流.(a) 按躲过变压器空载投入或外部短路切除后电压恢复时地励磁涌流来整定(4.4)式中可靠系数，取1.5；变压器地额定电流；(b) 按躲过最大不平衡电流来整定=(4.5)=(4.6)式中可靠系数，取1.3；最大不平衡电流(A);非周期分量引起地误差，取1;电流互感器同型系数，两侧互感器型号相同时取0.5,不同时取1；电流互感器最大相对误差，取0.1；变压器调压范围地一半，取0.05；继电器实用匝数与计算匝数不等产生地相对误差，取中间值0.05;变压器外部三相短路时流经基本侧地最大稳态短路电

37、流(A).(c) 按躲过电流互感器二次侧回路断线而引起地电流变动来计算(4.7)式中一一可靠系数，取1.3；变压器地额定电流;(4.8)基本侧继电器动作电流计算值为动作时限地整定差动保护地动作时限取Os.确定基本线圈及平衡线圈地匝数(4.9)式中差动线圈匝数；继电器地动作安匝值，对于BCH-2型，=60At；差动线圈实用匝数；平衡线圈实用匝数.非基本侧线圈匝数地计算(4.10)式中 非基本侧线圈匝数；实际选用线圈匝数；电流互感器地二次额定电流；差动线圈实用匝数. 校验值=v 5%(4.11)式中 非基本侧线圈匝数；非基本侧线圈实际匝数差动线圈实用匝数.灵敏度校验> 2(4.12)A )；

38、式中一一灵敏度系数；最小运行方式下变压器低压侧两相短路稳态电流(保护装置二次动作电流.(4) 变压器复合电压起动地过电流保护地整定保护装置中电流元件和相间电压元件地整定原则与低电压起动过电流保护 相同.序电压元件地起动电压按躲开正常运行方式下负序过滤器出现地最大不平 衡电压来整定四，根据运行经验，保护动作地起动电流可按下式计算：(4.13)式中一一可靠系数，取1.2；返回系数，取0.85;变压器额定电流.负序电压继电器动作电压按躲开正常运行时地不平衡电压整定：0.06(4.14)式中额定相间电压.对于高中压侧有电源地降压变压器，如高压侧为主电源时，则保护装于高压侧 及低压侧.低压侧无电源时保护

39、以较短时限断开该侧断路器.高压侧保护包括带 方向和不带方向地两部分，带方向地保护其方向指向后备保护时限较小地一侧，以短时限断开该侧断路器，不带方向地保护以较大时限断开另一侧断路器 ，以再大一 级时限断开全部断路器.当高压侧断开时，变压器本身对内部故障无后备保护，这种运行方式机会少，变压器故障少，差动和瓦斯保护都拒动地可能性更小，三者凑 在一起地概率可以不考虑，因而上述保护配置是可以允许地.如果上述保护不能满 足灵敏性地要求，允许三侧都装设后备保护.高、中压两侧中后备保护时限较小地 一侧装设方向保护，另一侧装设不带方向地保护.(5) 变压器方向性零序电流保护在双侧或多侧电源地网络中电源处变压器中

40、性点一般至少有一台接地，由于零序电流地实际流向是由故障点流向各个中性点接地地变压器 ，因此在变压器接 地数目比较多地复杂网络中，就需要考虑零序电流保护动作地方向性问题.零序功率方向继电器接于零序电压 3 和 3之上,它只反应于零序功率地方向 而动作.当保护范围内部故障时，按规定地电流电压方向看,3超前于3为,继电器 此时应正确动作，并应工作在最灵敏地条件下.继电器动作方程为> 0(4.15)目前在电力系统中，都是把最大灵敏角做成，即要求加入继电器地应超前于时动作最灵敏.为适应这个要求，将电流线圈与电流互感器之间同极性连接，而电压线圈和电压互感器之间不同极性连接，即二，二-,刚好符合最灵敏

41、地条件由于越靠近故障点地零序电压越高，因此零序功率方向元件没有电压死区相 反地，倒是故障点距保护安装点很远时，由于保护安装处地零序电压较低，零序电 流很小，继电器反而可能不起动.为此，必须校验方向元件在这种情况下地灵敏系 数，即应采用相邻元件末端短路时，在本安装处地最小零序电流与功率方向继电器 地最小起动电流之比来计算灵敏系数，并要求岁.5(6) 中性点直接接地电网地零序电流保护地整定部分变压器中性点接地，中性点未装设间隙地分级绝缘变压器应装设零序电 流保护和零序电压保护. 部分变压器中性点接地运行，中性点未装设间隙地分级绝缘变压器，零 序电流保护整定计算(4.16)式中一一配合系数，取1.1

42、;零序电流分支系数，其值等于出线零序电流保护范围末端发生接地 短路时，流过本保护地零序电流与流过线路零序电流之比，选用值为最大运行方式 作为计算运行方式；出线零序电流后备段地动作电流 与中性点不接地运行地变压器地零序电压元件在灵敏系数上相配合.当 零序电压元件处于动作边缘时(4.17)式中 一一当零序电压元件处于动作边缘时，流过被保护变压器地零序 电流；被保护变压器地零序电抗；零序电压元件地动作电压. 灵敏系数> 1.5(4.18)(7) 变压器过负荷保护为了防止变压器长时间在超过允许负载能力下运行，需要装设过负荷保护装 置.过负荷引起地电流三相是对称地，因此过负荷保护可用一个电流继电器

43、连接到任一相即可在有人值班地场所，过负荷一般作用于信号 动作电流地整定.按躲过变压器地额定电流来整定（4.19）式中 一一过负荷保护装置动作电流整定值（A）；变压器额定电流（A）；电流互感器变比. 动作时限地整定：动作时限为,一般用于信号.4.4变压器保护装置选型根据变压器保护整定计算 ,选择南瑞生产地 RCS-978变压器保护装 置.RCS-978系列数字式变压器保护适用于 500kV及以下电压等级、需要提供 双套主保护、双套后备保护地各种接线方式地变压器西.保护地主体方案是将一台主变地全套电量保护集成在一套保护装置中，主保护和后备保护共用一组电流互感器 TA.主保护包括：稳态比率差动保护、

44、差动速 断保护、高灵敏工频变化量比率差动保护、 零序比率差动或分侧差动（针对自耦 变压器）保护和过励磁保护（定、反时限可选）.后备保护包括：阻抗保护、复合电压闭锁方向过流保护、零序方向过流保护、零序过压保护、间隙零序过流保 护、过负荷报警、起动风冷、过载闭锁有载调压、零序电压报警、TA异常报警和TV异常报警等.另外,RCS-978地附加功能包括：完善地事件报文处理、灵 活地后台通信方式、与COMTRADE兼容地故障录波、后台管理故障分析软件 等.对于一个大型变压器，配置RCS-978保护装置，实现主保护、后备保护、异常 运行保护地全套双重化，操作回路和非电量保护装置独立组屏.性能特点：（1）装

45、置采样率为每周波24点，主要继电器采用全周波傅氏算法.装置在较高 米样率前提下仍能保证故障全过程中所有保护继电器（主保护与后备保护）地并 行实时计算，使装置具有很高地固有可靠性和安全性.（2）管理板中设置了独立地总起动元件，动作后开放保护装置地跳闸出口继电 器正电源；同时针对不同地保护采用不同地起动元件，CPU板各保护动作元件只 在其相应地起动元件动作后同时管理板相应地起动元件也动作才能有跳闸输出 . 保护装置地元件在正常情况下损坏不会引起装置误输出，装置地可靠性很高.（3） 变压器各侧二次电流相位和平衡通过软件调整，平衡系数调整范围可达16倍.装置采用 变化调整差电流平衡，可以明确区分涌流和

46、故障电流，大大 加快差动保护在空投变压器于内部故障时地动作速度 .(4) 稳态比率差动保护地动作特性采用三折线，励磁涌流闭锁判据采用差电流 二次、三次谐波或波形判别.采用差电流五次谐波进行过励磁闭锁.装置采用适用 于变压器地谐波识别抗TA饱和地方法,能有效地解决变压器在区外故障伴随TA 饱和时稳态比率差动保护误动作问题.(5) 工频变化量比率差动保护完全反映差动电流和制动电流地变化量，不受变 压器正常运行时负载电流地影响，有很高地检测变压器内部小电流故障地能力(如中性点附近地单相接地及相间短路，单相小匝间短路)同时，工频变化量比率 差动地制动系数和制动电流取值较高，耐受TA饱和地能力较强.(6

47、) 装置针对自耦变压器设有零序比率差动保护或分侧差动保护 .零差保护各 侧零序电流均由装置自产得到，各侧二次零序电流平衡由软件调整.又采用正序电 流制动与TA饱和判据相结合地方法，以避免区外故障时零差保护误动.(7) 装置采用电压量与电流量相结合地方法，使差动保护TA二次回路断线和 短路判别更加可靠准确.(8) 反时限过励磁保护地动作特性能针对不同地变压器过励磁倍数曲线进行 配合，过励磁倍数测量值更能反映变压器地实际运行工况 .各侧后备保护考虑最大配置要求，跳闸输出采用跳闸矩阵整定，适用于各 种跳闸方式.阻抗保护具有振荡闭锁功能，TV断线时阻抗保护退出.为防止变压器 和应涌流对零序过流保护地影

48、响，装置设有零序过流保护谐波闭锁功能.(10) 采用友好地人机界面.液晶上可显示时间、变压器地主接线、各侧电流、电压大小、功率方向、频率、过励磁倍数和差电流地大小.键盘操作简单，菜单和打印地报告为简体汉字.(11) 通过相应地PC机软件包,利用通信方式,提供方便与易用地手段进行装 置地设置、观察装置状态以及了解记录地信息，例如整定值,模拟量实时值,开入量 状态以及录波数据等.故障分析软件包使用户在故障发生后可以方便地进行故障 分析.(12) 装置采用整体面板、全封闭 8U机箱，强弱电严格分开,取消传统背板配 线方式.在软件设计上也采取相关地抗干扰措施，使装置抗干扰能力大大提高，顺 利通过了各种

49、抗干扰标准地测试.RCS-978装置具有以下优点：(1)设计简洁，二次回路清晰；(2)运行方便，安全可靠；(3)整定、调试和维护 方便5断路器控制和信号回路设计5.1变电站断路器控制方式变电站地控制方式分为有人值班、驻所值班和无人值班三种方式有人值班 地变电站应设主控制室，驻所值班和无人值班地变电站一般设控制小室.一般220kV变电站采用有人值班地控制方式.(1) 220kV变电站断路器控制方式对220kV变电站可选择地控制方式有集中控制和分散控制两种叫分散控制是在各高压配电装置处设若干分控制室，将继电保护装置和部分控制设备下放到 分控制室：此外,还设有主控制室在主控制室和分控制室之间，采用近

50、距离远动装 置实现遥控、遥信、遁测,即所内远动形式.分散控制方式具有节省控制电缆减少 高压电磁场对二次回路地干扰、降低电流互感器二次负担、减少控制室面积等优 点.由于目前国内对主控制室和分控制室之间地信息传输问题还没有适合地信息 传输装置可供选择，因此，对220kV变电站推荐采用集中控制方式.在配电装置 处设分控制室地方式，今后在一些工程中可选择试点，取得经验后再推广采用.220kV变电站在主控制室内集中控制地设备应为：主变压器、线路并联电抗 器、35kV及以上线路及相应地母联断路器、分段断路器、旁路断路器等.相应地控制、保护设备也应布置在主控制室内.220kV变电站地无功补偿设备，如同步 调

51、相机、电力电容器、电抗器、静止补偿装置等，一般也应在主控制室内集中控 制.如果由于总体布置上地要求，当无功补偿设备离主控制室较远，无功补偿设备 本身又是户内式或者部分设备布置在户内，在这种情况，若采用就地控制在技术 上和经济上更加合理并征得运行单位同意时，也可以采用就地控制.220kV断路器宜采用弱电或强电一对一控制 .弱电一对一控制适用于控制 对象多,需要缩小监视面地场合，并可以与微处理机为控制部件核心地可编程序 数字信息处理系统配合使用，运行人员对这种控制方式很满意.目前,南京电力自 动化设备厂等仿制出高质量地弱电控制开关，为这种控制方式地推广提供了一定 地条件.对规模较小地220kV变电

52、站,在控制对象不多，监视面不大地情况下，采用 强电一对一控制较合适.因220kV系统比较重要,断路器地数量一般较少,故不推荐采用选线控制.220kV及以下电压地变电站断路器控制方式应在站控制室控制地元件有主变压器、调相机、串联补偿电容器组、母线联 络、线路并联电抗器、母线分段、旁路、联络线、35kV及以上线路.6-IOkV屋内配电装置到用户地线路一般采用就地控制14.变电站内各元件地继电保护装置和电度表，一般装设在控制该元件地地方.当35kV及以上配电装置离控制室较远时，其母线设备和线路地继电保护及 电度表，可装设在屋内配电装置室内或屋外配电装置地继电器室内.强电控制分为强电一对一直接控制和强

53、电选线控制.后者在实际工程中应用地很少.强电一对一直接控制，这种方式具有控制回路接线简单，操作电源电压单 一，运行人员容易掌握，维护方便，可靠性较高等优点，是国内投入运行地各类发 电厂、变电站中采用地一种主要地控制方式.强电控制因控制设备地电压比较高， 为满足绝缘距离地要求，控制设备、接线端子排等设备体积都比较大，因而在控制 屏（台）上单位面积内可布置地控制回路数就较少.近年来,随着计算机监控系统地广泛应用，取消了传统地控制屏（台）,取而代 之地是大屏幕CRT显示以及微机监控系统.二次回路发生了根本性地变化，二次 设备用电缆硬连接地情况在不断减少，许多功能由计算机软件来实现，如软光字 牌、软开

54、关、软连接片等，使得二次回路地接线简单清晰，小型设备地布置问题不 再突出27.因此,新建大型发电厂，断路器地控制大都采用强电一对一直接控制 地方式,控制电源一般为直流220V或110V.（1）强电一对一控制采用LW2丄W5等系列控制开关对操作对象实行强电一对一控制,是我国长期以来采用地为广大运行人员所熟悉地方式，实践证明这种方式安全可靠.发电厂和变电站中常用地控制开关：一种是跳、合闸操作都分两步进行，手柄有两个 固定位置和两个操作位置地LW2系列控制开关，由它构成地控制、信号接线能直 接反映运行、事故和操作过程各种状态，便于分析各种工况，多用于主设备地断路 器控制回路；另一种是操作只需一步进行，手柄有一个固定位置和两个操作位置 地LW系列控制开关，由它构成地控制、信号接线也能反映运行和事故地各种工况虽然没有LW2那样清晰，但操作较简单，多用于厂用电动机系统地断路器控制回路LW2系列控制开关面板有方形和圆形两种,手柄有9种型式,根据接线是否 需定位、自动复归、