35kv變電站電氣二次設計方案

緒 概 國內外研究現狀和發(fā) 本設計課題的主要內 變壓器微機保護設 變電站一次部分設計基本參 變電站的主接線形 變電站的主變壓 變電站的短路計算數 變電站的主要配電裝 變壓器故障類型及相應保 主變壓器保護配置方案與選 變壓器保護配置方 主變壓器保護配置選 變壓器主保 基本配置及規(guī) 變壓器差動保 裝置動作原理說 保護總體流 后備保護配置方案設 非電氣量保護配置方案設 變壓器比率制動差動保護的整定計 母線微機保護設 母線保護配置原則與規(guī) 母線保護配置方案設計與選 母線保護配置及保護原 母線差動保 斷路器失靈保 母線比率差動保護的整定計 斷路器、隔離開關的控制及操作回路設 斷路器、隔離開關的配置原則與規(guī) 斷路器控制回路設計原 隔離開關控制回路設計原 控制及操作回路設 智能操作箱選 智能操作箱功能配 各插件簡要說 指示燈說 互感器的接線設 常規(guī)互感器與電子式互感器比 互感器的選 互感器的選 系列合并單元介 互感器配置方 信號回路和微機保護組屏方案設 變電站信號回路設 介 GOOSE介 變電站GOOSE 變電站組網方 變壓器保護組網方 母線保護組網方 結 參考文 致 附 附圖ARCS-9679變壓器保護裝置邏輯框 附圖B 變電站微機保護配置 緒年來，隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的擴大，電壓等級的升高，大容量變壓器應用日趨增 大事故。因此，在重要的35kV 35千伏電壓等級的變電所應用廣泛。8041深圳南瑞B(yǎng)P-2A、BP-2B型微機母線保護裝置，南瑞繼保 裝置等；國外產品有：國外西門子（Siemens）公司研制的 SIPROTEC7SS6型集中式微機母線保護和7SS52型分布式微機母線北京和斷路器失靈保護，通用（ 電氣公司的B30和B90型微機母線差動保護，ABB公司REB500型分布式微機母線產品已有：北京四方公司的CSC2000系列綜合自動化系統(tǒng)，南京南瑞集團公司的BSJ-220計算機監(jiān)控系統(tǒng)，南京南瑞繼保電氣有限公司 PS6000系列綜合自動化系統(tǒng)，許昌繼電器自動化公司的CBZ-8000系列綜合自動化系統(tǒng)等。近年來非常規(guī)互感器、IEC61850本設計是對35kv變電所一次部分進行相應的繼電保護設計和二次回路初步設35kV變電站的電氣主接線：35kV側為全橋式接線，10kV變電站變壓器選用2S11表 變壓器參變壓器型 聯(lián)結組標 額定電壓（kV）阻抗電（

損耗（kW） 38.5±2× =100MV，B=37K額定數據見表2.2 表 變壓器各側額定數額定電壓額定二次電流變電站系統(tǒng)最大運行方式和最小運行方式下，短路計算數據。見 2.42.5表 變電站系統(tǒng)最大運行方式三相短路計算數起始有效值大有效值35kV10kV起始有效值擊大有效值35kV10kV兩相短路電流35kV10kV35KVKYN61-40.5(Z)10KVKYN28-12表表 變電站系統(tǒng)最小運行方式三相短路計算數表 變電站系統(tǒng)最大、最小運行方式兩相短路計算數變電站主要配電裝置如表2.6表 主要配電裝③過電流保護：保護外部相間短路，并作為瓦斯保護和差動保 (或電流速保護根據 S11-25000/35±2×2.5%/10.5kv。二次部分主變壓器保護選型為南瑞繼保RCS-9679變壓器保護裝置，其中包括差動保護、后備RC967966kv35kv電壓等級的變壓器保護裝置，裝置包括差動速采用二次諧波制動原理各三段，106，TATV 15m 2.1所示。變壓器裝設有電流互感器TA1TA2，其二次繞組按環(huán)流原則串聯(lián)，差動繼電KD并接在差回路中。變壓器在正常運行或外部故障時，電流由電源側I流向負荷側II所示的接線中，TA1、TA2的二次電流I1、I2會以反方向流過繼電器 I1和I2之差，故該回路稱為差回路，整個保護裝置稱為差動保護。若電流互感器TA1和TA2變比選得理想且在忽略勵磁電流的情況下，則I1=I2KDIKD=0，亦即在正常運行或外部短路時，兩側的二次電流大如果故障發(fā)生在TA1TA2之間的任一部分K1點III均接有TA1TA2一、二次側電流方向如圖2.1(b)I1I2按同一方向流過繼電器KD線圈，即IKDI1I2KD動作，瞬時跳開QF1QF。如I有電源，當保護范圍內部有故障K1點I2=0IKD=I1，如2.1(c)，此時繼電器KD仍能可靠動作。

圖 變壓器差動保護原理接線硬件配置及邏輯框圖見附圖①保護起動元件若三相差動電流最大值大于差動電流起動定值或各側電流②比率差動元件I I I 0.5IIIKb(I 0.5Ie0.5I3IIIKb2.5I I3II3IKb1I

IdIr圖 比率差動保護動作特性③二次諧波制動比率差動保護利用三相差動電流中的二次諧波作為勵磁涌I K I

式（2.1Id

A、B、C

I 中的基波，Kxb⑤差動保護動作跳閘，差動保護動作跳各側斷路器，裝置出口為跳閘出口2，U

m

U

j60

Ubc

U2

式（2.2 PT(零序電壓由自產得到)，動PTPT在起動元件不動作的情況下任一線電壓小于30伏，而低壓側任一相電流大于0.06In負序電壓大于8滿足上述任一條件后延時10 秒報母線PT斷線，發(fā)出運行異常告警信號，次采樣中斷。采樣部分通過AD采樣，進行數字濾波及預處理過程，形成保護判別 理)，以區(qū)分是故障還是勵磁涌流。比率差動繼電器動作后若未被涌流判別元件閉鎖，則再進入CTCT斷線。差動速斷任何涌流閉鎖判別和CT斷線判別環(huán)節(jié)。高壓側復壓過流保護，電流 (I1+I2)電壓取自低壓母線PT。流程圖如圖2.3圖2.3變壓器后備保護通常作為主保護的后備，如果主保護未能快速將故障切除，可通過后備保護進行切除。變壓器短路故障的后備保護主要包括相間短路、接地復合電氣啟動的過流保護以及負序過電流保護等，也有采用阻抗保護作為后備保護。接地故障后備保護通常采用階段式零序過流保護，零序過電壓保護。 RC－9679復合電壓啟動的過電流保護的復合電壓啟動部分由負序過電壓元件與低電壓負序過電壓與低電壓功能由算法實現。過電流元件的實現通過接入三相電流和保護算法實現，兩者相與構成復合電壓啟動的過電流保護。 (如瓦斯等) 則由CPU延時后跳閘。其中中央信號磁保持，需直接跳閘的則另外起動本裝置的選用變壓器容量為

K

U1

38.5K

I1

SN

25000/ 374.91

I1

/ 4.96

U2

11K

I2

SN 3U2

25000/

I2

/ 4.37TA變比選擇：高壓側為400/5，低壓側為I Krel(Km)I I

K

為可靠系數（一般取1.3~1.5

Ker電流互感器的比誤差，取0.10；U為變壓器調壓引起的誤差，取調壓范圍中偏離額定值的最大值（百分值）；m為由于電流互感器變比為完全匹配產生的誤差，可取0.05。

I

~

IeIk.mIunb.m (KccKapK

m

Kcc為電流互感器同型系數，型號相同時 0.5K

為非周期分量系數， 1.5Ker為電流互感器綜合誤差，取0.1m為不平衡電流系數， 0.05U為偏離額定電壓最大的調壓百分值， 0.1Iopmin

Iunb. (K m

I1n=（0.1+0.1+0.05則有

Iop.m

K

Iunb.Krel為可靠系數，取

Ires 0.8I

2⑥確定比率制動斜 Ires.m

Ik.maxnTA

/ 127.5K

.m

.m

.m

.m Krel為可靠系數，取Ikmin和相對應的制動電流Ires

Iop

K

2.0unb.m

Ik.mIKIKIunb.mel(KccKapK m

K

IK.min

I

/

差動回路中二次諧波電流于基波電流的比值整定 0.15～0.2。取0.16 I

I

12.5I

K

K

為可靠系數，取 6.3～31.5MVA時, 25MV 學院畢業(yè)設計（論文DL400--《繼電器保護和安全起動裝置技術規(guī)程》 35～110kV電壓的母線，在下列情況下應裝設專用的110kV110kV單母線，重要的發(fā)電廠或變電所的 35～63kV母線，根據系統(tǒng)穩(wěn)定要②對3～10kV根據GB50062-92《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規(guī)范》規(guī)定。對本35kv母線采用全橋接線方式。10kv母線裝設專門的母線保護，由變壓器過本設計采用南瑞繼保公司的典型母線保護解決方案對母線進行保護。 電壓等級母線保護配置一套RCS-915ARC次設計母線保護選用南瑞RC—915AB型微機母線保護裝置，適用于各種電壓等級 21個單元（包 RC—持IEC60044-8點對點光纖通訊的方案實現電子式互感器數據的接入。 RC—915AB通過支持多塊DSP RC—915AB最多可以接受24個RC ①所有保護功能在一個整機箱內完成,母差保護的工作框圖如圖3.1圖 母差保護的工作框圖 母差保護接線示意

I J

式 IJ IJJ1 J1

式K

Ijj

I

l T T l 圖 斷路器失靈保護示意如果變壓器內故障3斷路器失靈，假如沒有斷路器失靈保護， 2、9線路保 斷路器失靈保護接入的量只是其它保護的跳閘接點，判斷該斷路器是否有電流（如果分相跳閘接點有輸入，判斷該相有電流；如果三相跳閘接點有輸入，判斷任一相有電流）、是否有負序或零序電流、該連接元件接在哪條母線及計延時工作和復合電壓閉鎖都由本裝置完成。BC和三跳的開入端子，適合用于輸電線路。如果用于變壓器可只用三跳的開入端子，元件1、6、11、16只有三跳的開入端子，因此只能用于變壓器。10kvKH：比率制動系數高值 比率制動系數高值，按一般最小運行方式下（聯(lián)處合位）0.7 0.6。 ：TA斷線電流定值，按正常運行時流過母線保護的最大不平衡電流整定。應當盡可能躲過母線外部短路時的最大不平衡電流 ,即I

K K

K

Idm 750式中：Kk為可靠系數 取1.5Klh為電流互感器的變比誤差一般取0.1Kfzq為非周期分量系數 按保護躲非周期分量的能力在1-2之間選取,新型母線保護一般取1IdmaxIhcdII3)IKIfhm 0.9IhcdI0.9I KIk.mI38.5/2.0小差是故障母線的選擇元 它用來區(qū)分是母線系統(tǒng)的哪一段母線發(fā)生了障IKK1K Idm 261.8KIk.mI42/ 2.0Ubs推薦值為70 SF6和高壓真空等階段，其發(fā)展趨勢是小型化 DL/T5136-2011《火力發(fā)電廠、變電所二次接線設計技術規(guī)定》，應滿足以下要求：根據DL/T5136-2011《火力發(fā)電廠、變電所二次接線設計技術規(guī)定》隔離開①額定電壓為110kVPCS-222C智能操作箱是用于110kV及以下電壓等級數字化變電站一次開關 圖 保護測控裝置智能控制示意PCS-222C 裝置具有一組TJQ跳閘出口、TJR跳閘出口以及重合閘出口，其中 閉鎖重合閘的跳閘出口，TJR是閉鎖重合閘的跳閘出口。裝置接收保護發(fā)來的各種GOOS命令，包括TJQ跳閘、TJR跳閘和重合閘命令，然后驅動相應的出口繼電器動作，把GOOS命令轉換成硬接點輸出。PCS-222C帶有一塊操作回路插件，具裝置具有 路開出，除了斷路器跳、合閘出口外，還具 4把隔刀、3把刀的遙控分、合及閉鎖控制共21 付出口接點，另外還有4付冗余出口。裝置接收測控發(fā)來的各種GOOSE命令，包括斷路器分合閘、隔刀和地刀的分合閘及閉鎖控制命令，然后驅動相應的出口繼電器動作， 裝置具有36路開入，能夠就地采集斷路器位置、刀閘位置、斷路器和主變本 2個獨立的光纖GOOSGOOS

口，支持基于新一代變電站通訊標 PCS-222C智能操作箱采用4U標準機箱，主要由GOOSE件、智能開入插 GOOS能DSP芯片，負責實時GOOSE通信和裝置運行管理；智能開出插件能根據保護和測控裝置通過GOOSE網送來的分、合閘命令驅動相應的出口繼電器動作，并且出口繼電器經GOOS插件的DSP啟動控制，保證其動作的可靠性；智能開出插件的跳的開關量信息，然后通過GOOSE①電源插件（NR130）圖 電源插件接線端子電源插件面板布置如圖4.2所示。001- 端子為裝置輸出的閉鎖和報警接點，001端子為公共端，閉鎖為常閉接點，報警為常開接點。 004-006端子為另外一組閉鎖和報警空接點。007、008端子為24V電源輸出端子。010、011端子為電源輸入端子，其中010 為DC+，011為DC-輸入電源的額定電壓為220V和110V自適應，其它電壓等級需要特別訂貨，投運時請檢查所提供電源插件的額定輸入電壓是否與控制電源電壓相同。電源插件提 端子和接地柱用于置接地。應將012端子接至接地柱然后通過專用接地線接至屏柜的接地銅排。良②GOOSEGOOS插件負責實時GOOSE通信和裝置運行管理。插件最上方的6個LED指示燈用于顯示GOOSE通信狀態(tài)。指示燈下方是兩組光纖 是發(fā)送端“R”是接收端，均采用SC型接頭。GOOS網口下方有一個開口，開口內側有一個溫濕度傳感器，能夠測量環(huán)境溫度和濕度。最下方是一個光纖IRIG-B對時接口，采用常有光工作方式，ST型接頭。如圖4.3所示。4.3GOOSE③智能開入插件1（NR150）裝置共有三塊NR150419路開入，并將110V/220V，由于采用了A/D采樣的方式來檢測開入電壓，因此當開入電壓小于額定工作電壓的60時，開入保證為0，當開入電壓＞額定工作電壓的70%時，開入保證為1。NR1504插件還能夠給每個開入變位信號打上準確的時標，記錄下變位的時刻，誤差≤1m，該時標可以隨變位信號一起通過 GOOS能開入插件1，其端子定義如圖4.4。光耦電源為裝置電源，用作正常運行開關量的供電電源，其正端接外部無源開入接點的一端，同時電源正需直接接入本板401端子以便讓裝置監(jiān)視其是否正常，電源負應 422端子直接相連401端子定義為光耦電源監(jiān)視開入，狀態(tài)為“ ，狀態(tài)為“，表示裝置光耦電源異常。402端子是投檢修輸入，一般在屏上裝設“投檢修態(tài)”壓板，在裝置檢修時，禁止或允許出口動作：1）正常運行時，保護和智能操作箱的檢修壓板都不投， 導致一次設備誤動；3）403端子是信號復歸輸入，用于復歸裝置面板的跳、合 LED指示燈，一404端子是KKJ輸入，取自于操作回路插件輸出的合后 KK位置信號，送給405和406端子是跳位和合位監(jiān)視輸入，分別取自于操作回路插件輸出 HWJ409和410 輸出的TYJ和HYJ信號，送給保護裝置。411和 端子是取自斷路器輔助觸點的分位和合位監(jiān)視輸入，送給測控413～414端子分別是取自一母隔離刀閘輔助觸點的分位和合位監(jiān)視輸入，送416～417418～419端子分別是取自第420～42134智能開入插件 背板端子及外部接線④智能開出插件（NR152）智能開出插件1～3，提供33 送來的GOOSE命令驅動相應的出口繼電器動作，輸出信號包括：701-702、703-704是不閉鎖重合閘的保護三跳：TJQ、TJQ；705-706、707-708是閉鎖重合閘但啟動失靈的保護三跳：TJR1、709-710、711-7121、重合閘2即把它當作開入量采集，并通過GOOSE上送給測控裝置和后臺，以便運行人員檢的遙控分、合閘，以及43另外還有4⑤操作回路插件（NR153） NR1531插件原理及輸出接點如圖4.5所示：圖 插件原理及接點輸出 K、跳合閘位置、合閘壓力HYJ和跳閘壓力TYJ。圖中KKJ為磁保持繼電器，合閘時該繼電器動作并磁保持，僅合后KK位置接點。用本裝置的操作回路，就不需要 KK把手取合后KK位置 電流保持回路，可根據現場斷路器跳合閘電流大小選擇相應的并聯(lián)電阻 ，跳合電流小于等于4A時可不并。ABGOOS當GOOSEA網的任一鏈接斷鏈或發(fā)生網絡風暴 “A網異?！睙舫Ａ罣OOSEB網的任一鏈接斷鏈或發(fā)生網絡風暴時“B網異常”燈常亮。由于GOOSE斷鏈需要一定的時間進行確認，所以在裝置剛上電后要過幾秒鐘才會有在GOOSE配置正確，并且A網和B網鏈路均正常的情況下，如果投裝置的“檢修”壓板，則“A網異?！焙汀癇網異常”燈會一起閃爍。此后如果 A網或B網鏈路異常，則異常網絡的指示燈變?yōu)槌Ａ?，而正常網絡的指示燈繼續(xù)閃爍。 GOOS③“隔刀1合位“隔刀2合位“隔刀3合位“隔刀4合位“地刀 位“地刀2 合位“地刀3 合位”燈為紅色，指示當前4 把隔刀、3把地統(tǒng)，電力計量與繼電保護已日漸實現自動化和微機化，數字輸入僅需要± 5V電和m級功率。電磁式電流互感器的5A或1A輸出必需經過相應的隔離變換才能與數字保護和測控設備接口，而非常規(guī)互感器本身就是利用光電技術的數字化設備，可直接與數字化保護和測控設備接口，避免中間環(huán)節(jié)。與傳統(tǒng)電磁感應式互感器TA二次輸出開路及TV電子式互感器，其原理是利用低功率鐵心線圈 LPC）用空芯線圈傳感保護級電流，利用電容電感分壓器傳感被測電壓。互感器由低功率鐵心線圈、空芯線圈、電容電感分壓器和數字變換器等部分組成，通過采集器在非常規(guī)互感器和二次設備之間接口問題上，國 IEC標準定義了接口標即合并單元（）器主要功能是同步采樣多路的電子式互感器（ ECT/EV） (同步)組合，并轉發(fā)給二次設備。合 ECT/EV）中性線TA，間隙TA，主變低壓側TA號。如圖5.135kV10kV側開關柜用互感器的配置采用PCS-9250-LAC-35DL-2400系列低壓電子式電流互感器，和PCS-9250-LAC-12C2B型號母線電子式電壓互感器手車式開關柜用)。準確級選擇：電流互感器的準確級選擇0.2S5P。電壓互感器的準確級選擇0.2S5PPCS-220PCS-221A合并單元裝置適用于變電站電子式互感器的線路間隔和主變間隔的數據合并單元。合并發(fā)送1個間隔內母線電壓的數據，作為主變間隔合并單元時，還可以選擇發(fā)送外接零序和間隙零序電流。數據發(fā)送通過光纖點對點串行數據接口標準。PCS-221A在110kV及以下電壓等級中，由于一次部分三相共箱，則一個遠端模 221PCS-220IA35kV（10kV）出線、變壓器和母線分段等間隔的PCS-220IA35kV（10kV）一個間隔的保護、測量電流和電信號，其連接如圖5.2圖5.2PCS- 合并