35Kv变电站二次部分设计

1、摘 要在国内电力事业高速发展的背景下， 35kv 变电站的建设数量不断增多，而且成为保障国内电力安全、平稳输送的重要部分。在35kv变电站的建设和运行管理中，科学应用继电保护装置具有重要的作用和意义，而且对于变电站的各种运行故障也可以做到及时发现和处理。变电站的继电保护和二次回路设计是变电站设计的重要组成部分，本次毕业设计我根据首山矿35kv变电站工程项目的应用要求，重点开展变电站设备保护方案设计和整定计算工作。根据变电站的工程实际，对变电站主要设备，包括变压器、母线等的保护特点和要求进行了分析，采用成套微机装置完成首山矿35kv变电站的设计。关键词:变电站 35kv 综合自动化abstrac

2、tin the background of the rapid development of the domestic power industry，the increasing amount of 35kv substation construction，and become a domestic electric power safety, guarantee smooth transportation is an important part of. in 35kv substation construction and operation management, scientific

3、application of relay protection device has an important role and significance, but also for various operation substation fault can also be timely detection and treatment.substation relay protection and secondary circuit design of two substation is an important part of the design, the graduation desi

4、gn based on the35kv i mine substation project application requirements, focus on the development of transformer substation equipment protection scheme design and setting calculation of work. according to the practical engineering of substation substation, main equipment, comprising a transformer, bu

5、s protection features and requirements are analyzed, set by microcomputer device to complete the shoushan mine 35kv substation design.翻译结果重试抱歉，系统响应超时，请稍后再试 支持中英、中日在线互译 支持网页翻译，在输入框输入网页地址即可 提供一键清空、复制功能、支持双语对照查看，使您体验更加流畅key word：substation 35kv integrated automation1 绪 论1.1 概述 变电站是电力系统中重要连接部分，其作用是交换电压、

6、汇集和分配电能。变电站能否正常运行关系到电力系统的稳定和安全。因此对变电站进行监控和保护具有十分重要的意义。 供电系统在运行中可能发生一些故障和不正常的运行状态。常见的主要故障是相间短路和接地短路，以及变压器、电动机和电力电容器等可能发生的匝间或层间局部短路故障。不正常的运行状态主要是指过负荷，一相断线、一相接地及漏电等不正常工作情况。短路故障往往造成严重后果，并伴随着强烈的电弧、发热和电动力，使回路内的电气设备遭受损坏。长期过负荷使设备绝缘老化；一相断线易引起电动机过负荷；对于中性点不接系统，一相接地可能形成电弧接地过电压，并使其它两相对地电压升高倍，两种过电压都可能引起相间短路。在煤矿井下

7、，接地能引起火灾或瓦斯、煤尘爆炸。因此，当故障或不正常运行状态发生时必须及时消除。为了保证安全可靠地供电，供电系统的主要电气设备及线路都要装设继电保护装置。35kv变电站中应用的继电保护装置主要作用是：当电力系统发生组成元件或线路等故障时，如果有可能危及到电力系统的运行安全，继电保护装置可以自动发出警报，并且通过断路器进行跳闸处理，从而有效控制了故障的进一步扩大。从国内现阶段的35kv变电站建设情况而言，继电保护装置必须满足以下基本要求：(一) 快速性：当35kv变电站出现短路故障时，继电保护装置可以迅速进行故障切除，从而减于短路电流引起的电力系统破坏，有效缩小故障的影响范围，从而提升了电力系

8、统的安全性。(二) 可靠性：当35kv变电站出现各种不正常运行方式或故障时，继电保护装置应保持可靠的动作，绝不能出现拒动或误动的现象，即要保证继电保护装置的动作足够可靠。(三) 选择性：在35kv变电站的供电系统发生运行或安全事故时，继电保护装置可以有选择性的进行事故段的供电切除，即将距离事故点最近的相关开关设备进行断开处理，从而保障了其他部分电力设备或线路的正常运行。(四) 灵敏性：在35kv变电站中应用继电保护装置，要对设备的正常运行状况和相关故障做出灵敏的感受和地作，从而最大限度的缩小了故障的危害性。一般情况下，继电保护装置的灵敏性是根据相关灵敏系数进行衡量的。1.2 变电站保护的研究现

9、状及发展常规变电站的二次设备主要由继电保护、就地监控(测量、控制、信号)、远动、故障录波等装援组成。随着微机技术的发展和在电力系统的普遍应用，近年来，这些装置都开始采用微机型的，即微机保护、微机监控、微机远动等。这些微机装置尽管功能不一，但其硬件配置却大体相同，装置所采集的量和要控制的对象许多是共同的。但由于这些设备分属不同的专业，加上管理体制上的一些原因，在变电站上述各专业的设备出现了功能重复、装置重复配置、互连复杂等问题。这就迫切需要打破各专业分界的框框，从全局出发来考虑全微机化的变电站二次设备的优化设计，这便提出了变电站综合自动化的问题。在我国变电站的建设也朝着综合自动化方向发展，目前已

10、经达到先进的水平。变电站综合自动化的模式有集中式结构、分布式结构和分布分散式结构3种。如许继电气cbz-8000变电站自动化系统、国电南自ps6000变电站自动化系统、北京四方csc2000变电站综合自动化监控系统等。它们共同的特点是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备(包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等)的功能进行重新组合、优化设计，对变电站电气设备的运行情况进行监视、测量、控制、保护和协调，替代了变电站常规二次设备，简化了变电站二次接线，提高变电站安全稳定运行水平、降低运行维护成本。大部分变电站采用分布分散式结构，其具

11、有信息共享、稳定性强以及扩展性能好的优点，是变电站综合自动化的发展趋势。综上所述，本次设计我选用新型的成套微机保护装置，组成变电站微机综合保护自动化系统。1.3选用微机保护系统的介绍cbz-8000型变电站自动化系统是许继电气股份有限公司在总结多年电力系统保护及自动化系统的开发、运行经验的基础上，应用高可靠、高性能现场总线和网络通信技术，运用新技术、新工艺开发的集保护、测控、通信及管理功能于一体的变电站自动化系统。 该系统可以完成变电站系统的实时信息监视、保护信息管理、历史信息管理、故障录波、电能管理、备用电源自投、gps标准对时等功能，为系统的运行管理及故障分析提供充分的资源。 该系统采用分

12、层分布结构，保护测控单元、rtu远动终端和主站系统具有相对独立性，并可以与变电站的直流电源装置、五防等装置进行通讯，实现变电站智能化管理。 同时，为了更好的适应各电压等级变电站的需求，许继采取针对性设计。该产品系列就是专为66kv及以下电压等级的各种变电站、开关站、配电所“量身而制”。 此系统遵循分层、开放、分布的思想，依托8000系列的软、硬件平台，采用统一的820系列软、硬件设计，提高系统的可靠性运行。该系统分为站控层和间隔层，站控层又分为主站层和通讯层。间隔层装置采用保护、测控一体化的设计，即可直接组屏，又可直接安装在开关柜上。各单元独立完成本间隔的测量、保护和控制功能。间隔层单元直接通

13、过ethernet接入主站系统，系统设计遵循iec60870-5-103、iec60870-5-104传输规约，安全可靠，并具有良好的开放性。电子式电度表、直流电源等智能装置可通过rs232、rs485、rs422等接口形式接入，经网关进行规约转换后，实现与监控主站，调度系统的通信。主要包括高压线路母线、主变压器、电源备自投、电容器等微机保护测控一体化装置。通讯层采用10/100工业级以太网，网关实现主站层与间隔层之间的规约转换。网络拓扑结构采用总线型单网或双网设计，布线简化，维护方便，通信介质可使用同轴电缆、双绞线、光纤等。主站层包括操作员站、通信站（即rtu终端装置）。各单元相互独立，直接

14、通过ethernet与间隔层单元进行通讯。系统结构图如下所示：2变压器微机保护设计2.1变电站一次部分设计基本数据电气一次部分基本情况：矿区变电站电压等级为35/10/0.4kv10kv侧采用单母分段接线。表2.1 变压器各侧额定数据额定电压(kv)额定一次电流a额定二次电流a高压侧35239.943低压侧 10 839.84.2表2.2 变电站系统最大、最小运行方式三相短路计算数据短路短路类型短路点位置短路平均电压(kv)基准电流(ka)短路电流周期分量起始有效值(ka)短路电流冲击值(ka)短路全电流最大有效值(ka)最大运行方式三相短路35kv母线38.513.07.54.5610kv母

15、线1114.72127.17最小运行方式三相短路35kv母线38.513.38.55.110kv母线1115.012.77.6表2.3 变电站系统最大、最小运行方式两相短路计算数据两相短路电流ka35kv侧10kv侧最大运行方式1.010.86最小运行方式2.32.212.2变压器故障类型及相应保护根据电力装置的继电保护和自动装置设计规范gb50062-92第4.0.1节对电力变压器的下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护装置：绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地侧的单相接地短路；绕组的匝间短路； 外部相间短路引起的过电流；中性点直接接地电力网中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；

16、过负荷； 油面降低；变压器温度升高或油箱压力升高或冷却系统故障。对变压器引出线、套管及内部的短路故障。对于10mva及以上的单独运行变压器和6.3mva及以上的并列运行变压器，应装设纵联差动保护。对于10mva以下的变压器宜装设电流速断保护和过电流保护。在2mva及以上的变压器，当电流速断灵敏系数不符合要求时，宜装设纵联差动保护。各项保护装置应动作于断开变压器的各侧断路器。对由外部相间短路引起的变压器过电流，应装设过电流保护装置。保护装置动作后，应带时限动作于跳闸，三线圈变压器，宜装于主电源侧及主负荷侧。主电源侧的保护应带两段时限，以较短的时限断开未装保护侧的断路器。按照规范要求对变压器保护应

17、设置相应的保护，反应变压器绕组、引出线上的各种短路故障的纵差保护；为防止外部短路引起的过电流和作为变压器纵差保护、瓦斯保护的后备保护设置过流保护。2.3主变压器保护配置方案与选型由于35kv变电站承担了区域供电的任务，一旦出现严重的运行故障，将严重影响到区域供电的稳定性。因此，在应用继电保护装置时，必须从保护电力系统全局安全的角度出发，按照规范的要求合理进行继电保护装置的设计和安装，将电力系统连结成统一的整体，这样才能保证电力企业对于35kv变电站电力系统的整体运行情况进行科学、有效的监视，由此选微机保护设备对变压器进行保护测控。本设计选用许继wbh-820变压器保护测控设备对首山矿35kv变

18、电站的主变压器进行保护。wbh-820系列微机变压器保护测控装置适用于66kv及以下各级电压等级的两圈变压器的成套保护装置，满足首山矿35kv变电站变压器的保护要求。wbh-821 为变压器主保护的综合保护测控和主变调压控制，wbh-822 为变压器后备保护的综合保护测控和非电量保护。2.4主变压器保护配置及规格2.4.1 额定数据 1) 额定电源电压: 220v 或 110v 2) 额定交流电压：相电压100/ 3 v 3) 额定交流电流：5a 或 1a 4) 额定频率： 50hz 5) 热稳定性： 交流电压回路： 长期运行 1.2un 10s 1.4un 交流电流回路： 长期运行 2in

19、1s 40in 6) 动稳定性： 半周波： 100in2.4.2主要插件说明 wbh-821 保护装置由以下插件构成: 电源插件、交流插件、c p u插件、信号插件以及人机对话插件；wbh-822 保护装置除由以上插件构成外增加非电量插件。装置的插件配置如图所示： wbh-821 保护装置的插件配置图 wbh-822 保护装置的插件配置图1) 电源插件 由电源模块将外部提供的交、直流电源转换为保护装置工作所需电压。本模块输入直流 220v/110v 或交流 220v(根据需要选择相应规格),输出+5v、15v 和+24v。+5v 电压用于装置数字器件工作，15v 电压用于 a/d 采样，+24

20、v 电压用于驱动装置继电器及直流电源输出。在电源插件上设置了失电告警继电器，电源插件失电后，其常闭接点闭合用来发告警信号。 此外，插件上还装有三个继电器，wbh-821 为：调压升（出口 1） 、调压降（出口 2） 、 调压停（出口 3） ，wbh-822 为：过负荷、起动通风、闭锁调压。 2）信号插件 信号插件有带操作回路和不带操作回路型号可选。原理图参见附图d（带交流操作回路信号插件原理与带直流操作回路信号插件相比，只是多了整流模块，其它同带直流操作回路信号插件） 。 带操作回路信号插件包括信号部分、跳合闸部分以及出口部分。插件信号部分主 要包括跳闸信号继电器（txj）、本体跳闸（合闸）信

21、号继电器（hxj）、告警继电器（gxj）。跳合闸部分主要完成跳合闸操作回路及其保持、防跳等功能。主要包括 4 个跳闸继电 器（tj14）、遥跳继电器（ytj）、遥合继电器（yhj）、跳闸保持继电器（tbj）、合闸保持继电器(hbj)、压力异常继电器（ylyc） 、弹簧未储能继电器（cnj）、合后继电器（hhj）。 还包括反映断路器位置的跳闸位置继电器（twj1、twj2）、合闸位置继电器（hwj）。 3) cpu 插件 cpu 插件包含：微处理器 cpu、ram、rom、flash memory、a/d转换电路、开关量输入输出回路、lonworks网络通讯电路等；此外还包括启动继电器qdj，用

22、来闭锁跳、合闸出口，防止驱动跳、合闸出口的光耦击穿导致误动作。4) 交流插件 交流变换部分包括电流变换器 ta 和电压变换器tv， 用于将系统 ta、 tv 的二次侧电流、电压信号转换为弱电信号，供保护插件转换，并起强弱电隔离作用。 本插件的 9个 ta 分别变换 ia1、ib1、ic1、ia2、ib2、ic2、cia、cib、cic 九个电 流量，其中 cia、cib、cic 3个ta 为测量专用， 4 个tv 分别变换母线电压 ua、ub、uc、u0，wbh-822增加两路 0v5v 直流测量。5) 人机对话插件 人机对话插件安装于装置面板上，是装置与外界进行信息交互的主要部件，采用大屏幕

23、液晶显示屏，全中文菜单方式显示（操作），主要功能为：键盘操作、液晶显示、信号灯指示及串行口调试。2.5 保护功能原理2.5.1 比率差动保护 比率制动式差动保护是变压器的主保护。能反映变压器内部相间短路故障、高压侧单相接地短路及匝间层间短路故障，保护采用二次谐波制动原理，用以躲过变压器空投时励磁涌流造成的保护误动，差动动作时间：不大于 30ms (2 倍动作电流下)。动作特性如图所示： 图中动作区要经过励磁涌流判别、ta 断线判别后才出口 图 4-1 比率差动动作特性图差动动作方程如下： iop icd ( ires izd 时) iop icd + s(ires izd) ( ires iz

24、d 时) 满足上述两个方程差动元件动作，式中：iop为差动电流，icd为差动最小动作电流整定值，ires 为制动电流，izd为最小制动电流整定值，s 为比率制动特性斜率，各侧电流的方向都以指向变压器为正方向。 对于两侧差动： iop = | i1 + kbi2 | ires = |i1 - kbi2| / 2 式中：i1，i2分别为高压侧、低压侧电流互感器二次侧的电流。kb差动平衡系数。保护利用三相差动电流中的二次谐波分量作为励磁涌流闭锁判据。动作方程如下： op op i i k 2 2 . 式中：iop.2为 a，b，c三相差动电流中最大二次谐波电流，k2为二次谐波制动系数，iop为三相差

25、流中的最大基波电流。该判据闭锁方式为“或”闭锁，同时闭锁三相保护。 逻辑框图如图4-2 所示图 4-2 比率差动保护逻辑框图2.5.2 差动速断保护当任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬时动作于出口，速断动作时间：不大于20ms (1.5 倍动作电流下)。逻辑框图如图4-3 所示：图 4-3 差动速断保护逻辑框图2.5.3 复合电压复合电压元件由负序过电压和低电压部分组成。负序电压反映系统的不对称故障，低电压反映系统对称故障。下列两个条件中任何一个条件满足时，复合电压元件动作。 u2dz 为负序电压整定值 ul 为低电压整定值(u 为三个线电压中最小的一个)。可经 tv 断线闭锁，原理框图如图

26、4-19所示图 3-2 复合电压逻辑图2.5.4过电流保护过流保护主要用于降压变压器，作为防御外部相间短路引起的变压器过流和变压器内部相间短路的后备保护过流保护逻辑框图限过流保护由以下三条曲线（1代表一般反时限，2 代表非常反时限，3 代表极度反时限）组成,公式如下：一般反时限（1）: 非常反时限（2）: 极度反时限（3）: 式中： i故障电流 ip整定电流 tp时间整定常数 t动作时间、25.5 过负荷保护根据变压器各侧绕组及自耦变压器的公共绕组可能出现过负荷情况， 应装设过负荷保护。高压侧电流大于定值，经整定延时开启过负荷出口。逻辑框图如图 4-14 所示：图 3-6 过负荷保护逻辑框图2

27、.5.6 启动通风保护变压器启动通风保护的电流输入量取变压器高压侧 ta 三相电流。当三相电流中任一相电流大于动作电流的整定值时，带时限启动风扇。逻辑框图如下图所示：图 3-7 通风启动保护逻辑框图2.57 非电量保护本装置实现了电气量保护与非电量保护的彻底分离。非电量保护设有：重瓦斯、调压重瓦斯、温度保护、油位高 、油位低、压力释放、轻瓦斯告警、调压轻瓦斯、风冷消失；非电量插件独立完成非电量跳闸重动，在 cpu 停用或保护电源消失时仍能正确动作。同时，本体插件将非电量信息输送给 cpu 插件，用于灯光信号、soe 报告等信息的当地显示及网络传输：非电量动作时点亮装置面板非电量灯光，同时提供非

28、电量瞬动信号及中央信号触点。保护逻辑图如下图所示：图 3-9 非电量保护逻辑框图2.6 装置对外接线说明2.6.1. 装置接线端子 见附图一wbh-821背板端子以及附图二wbh-822 背板端子。2.6.2. 装置辅助电源n514、n515 为装置辅助电源（直流）输入端，接入 220v（110v）直流。n514 接正极性端，n515 接负极性端；或交流电源输入端。 n516 为装置屏蔽接地端子。2.6.3交流电流输入n101、n102，n103、n104、n105、n106 分别为 a 相、b 相、c 相测量电流输入，其中n101、n103、n105 为极性端； n109、n110，n111

29、、n112、n113、n114 分别为一侧 a相、b 相、c 相保护电流输入，其中 n109、n111、n113 为极性端； n115、n116，n117、n118、n119、n120 分别为另一侧 a 相、b相、c 相保护电流输入其中 n115、n117、n119 为极性端；2.6.4交流电压输入n121、n122、n123、n124 分别为a、b、c、n 电压输入，接入母线电压n125、n126为零序电压 u0 输入, n125 为极性端。2.6.5开入及开入电源 n217、n218、n219 为遥信开入（dc220v/110v/24v） ， n217 为上刀闸位置开入，n218 为下刀闸

30、位置开入， n219 为接地刀闸位置开入，n225 差动速断压板开入端子（wbh-821） （dc220v/110v/24v） ； n226 差动压板开入端子（wbh-821） （dc220v/110v/24v） ； n227 闭锁调压开入端子（wbh-821） （dc220v/110v/24v） ； n225 高压侧过流压板开入端子(wbh-822)（dc220v/110v/24v） ； n226 低压侧过流压板开入端子(wbh-822)（dc220v/110v/24v） ； n227对侧复压开入端子（wbh-822） （dc220v/110v/24v） ； n232 为开入端子的负公共端（

31、dc220v/110v/24v） 。 n416 为压力异常输入端子；n421 为弹簧未储能开入端子；2.6.6 中央信号输出 n427、n428为事故音响输出端子； n412 为中央信号输出公共端； n432、n411、n409 分别为控制回路断线、告警、保护跳闸中央信号输出端子；n410为非电量(wbh-822) 跳闸中央信号输出端子； n512、n513为装置失电告警中央信号输出。 2.6.7 位置触点 n429 为位置公共端； n431、n430 为跳位、合位。 2.6.8 跳合闸回路 n401、n402，n403、n404，n405、n406，n407、n408 分别为4路出口输出端子

32、； n424、n423分别为手动合闸、手动跳闸输入端子； n425 为跳位监视输入端子； n418 、n414分别接断路器合闸线圈、断路器跳闸线圈； n413 为保护跳闸入口； n426 为经压力异常闭锁控制电源正； n422 为经弹簧未储能闭锁合闸机构入口； n415 接-km (dc-220v 或 110v 或 ac220)； n417 接+km (dc220v或110v或 ac220)； 2.6.9 通信端子 rs-232: n201，n202，n203 分别为 rxd，txd，gnd，可以单装置打印（通讯规约需设置为打印规约） ； rs-485:n204、n205分别为 485+，48

33、5-（网络通信 1，可用以网络共享打印，也可用以连变电站自动化系统主站） ； n206、n207分别为 485+，485-（网络通信 2，可用以网络共享打印，也可用以连变电站自动化系统主站） ； 27变压器保护出口接点 跳闸主变压器高压侧断路器的保护出口有：差动保护、非电量保护、高后备保护。 跳闸主变压器高压桥侧断路器的保护出口有：差动保护、非电量保护、高后备保护。跳闸主变压器低压侧断路器的保护出口有：差动保护、非电量保护、高后备保护、低后备保护。跳闸主变压器低压侧分段断路器的保护出口有：高后备保护、低后备保护。主变压器保护出口的触点接入主变压器各侧进线断路器操作机构箱。28变压器保护的整定计

34、算2.8.1 差动保护（1） 、 平衡系数的计算对上述表格的说明：1、 sn 为计算平衡系数的基准容量。对于两圈变压器 sn 为变压器的容量。 2、 uh、ul分别为变压器高压侧、低压侧的额定电压。 3、 nha、nla分别为高压侧、低压侧的 ta 变比。 4、 kcom为变压器ta 二次接线系数，星形接线 kcom=1；na为ta变比。（2） 、最小动作电流 iop.0iop.0为差动保护的最小动作电流， 应按躲过变压器额定负载运行时的最大不平衡电流整定，即： 式中：ih为变压器高压侧的二次电流 krel 为可靠系数，krel=1.31.5； fi(n)为电流互感器在额定电流下的比值误差。f

35、i(n)=0.03（10p）,fi(n)=0.01（5p） u 为变压器分接头调节引起的误差（相对额定电压） ； m为ta和taa（辅助 ta）变比未完全匹配产生的误差，m一般取 0.05。 一般情况下可取：iop.0= (0.2 0.5) h i 。（3） 、最小制动电流的整定（4） 、比率制动系数s的整定最大不平衡电流的计算式中： kst为ta的同型系数，kst=1.0 kaper 为ta的非周期系数，kaper=1.52.0（5p 或 10p 型 ta）或 kaper=1.0（tp 型 ta） fi 为ta 的比值误差， fi=0.1； s.max为流过靠近故障侧的 ta 的最大外部短路

36、周期分量电流；最大制动系数为：ires为差动的制动电流，它与差动保护原理、制动回路的接线方式有关，对于两 圈变压器 ires= is.max。比率制动系数：一般取 s=0.5（5） 、灵敏度的计算 在系统最小运行方式下，计算变压器出口金属性短路的最小短路电流 is.min,同时计算相应的制动电流 ires；在动作特性曲线上查出相应的动作电流 iop；则灵敏系数 ksen 为：要求 ksen2.0。（7） 、差流速断为了加速切除变压器严重的内部故障，常常增设差流速断保护，其动作电流按照避越励磁涌流来整定，即：式中：ie.max为变压器实际的最大励磁涌流。 krel 为可靠系数，可取 1.151.

37、30。 实际的最大的励磁涌流很难测量，一般取 iop=（48）itn。itn 为变压器额定电流。 差流速断保护的灵敏度系数按正常运行方式下保护安装处两相金属性短路计算，要求 ksen1.2。10.2. 复合电压保护a、低电压的整定和灵敏度系数校验 躲过电动机自起动时的电压整定： 当低电压继电器由变压器低压侧电压互感器供电时 uop= (0.50.6)un 当低电压继电器由变压器高压侧电压互感器供电时 uop=0.7un 灵敏系数校验 低电压继电器的灵敏系数按下式校验：式中： ur.max为计算运行方式下，灵敏系数校验点发生金属性相间短路时，保护安装处的最高残压。 un 为电压互感器二次额定线电

38、压。 ny 为电压互感器变比。 要求 ksen1.3（近后备）或 ksen1.2（远后备） 。b、负序电压的整定和灵敏系数校验 负序电压继电器应按躲过正常运行时出现的不平衡电压整定，不平衡电压通过实测确定，当无实测值时，根据现行规程的规定取uop.2=(0.060.08)un灵敏系数校验 负序电压继电器的灵敏系数按下式校验：uk.2.min为后备保护区末端两相金属短路时，保护安装处的最小负序电压。要求 ksen1.3（近后备）或 ksen1.2（远后备） 。过流保护电流的整定计算和灵敏度的校验 (1)、过流保护的动作电流计算。为了保证选择性，过流保护的动作电流应躲过可能流过变压器的最大负荷电流

39、，即： 式中： krel为可靠系数，取 1.21.3 kr为返回系数，取 0.850.95 il.max为最大负荷电流。 na 为电流互感器变比。 最大负荷电流 il.max 可按以下情况考虑并取最大者：（2） 、对并列运行的变压器，应考虑切除一台时，余下变压器所产生的过负荷电流，当各台变压器容量相等时，可按下式计算式中： m 为并列运行变压器的最少台数； in为每台变压器的额定电流。 当并列运行的变压器容量不相等时，应考虑容量最大的一台变压器断开后引起的过负荷。灵敏系数校验。保护的灵敏系数校验可按下式校验式中: ik.min为后备保护区末端两相金属性短路时流过保护的最小短路电流要求 ksen

40、1.3（近后备）或 ksen1.2（远后备） 。10.5. 过负荷保护过负荷保护的动作电流应按躲过绕组的额定电流整定，按下式计算式中： krel为可靠系数，取 1.05 kr为返回系数，取 0.850.9 in为被保护绕组的额定电流。3线路及母线微机保护设计3.1 10 kv母线保护的规定及应用现状根据国标电力装置的继电保护和自动装置设计规范（gb 50062 92），对于主要变电所的 310kv母线及并列运行的双母线，需快速而有选择地切除一段或一组母线上的故障，才能保证发电厂及电力网安全运行和重要负荷的可靠供电时才装设专用的母线保护。在电力系统中，35 kv 及以下电压等级的母线由于没有稳定

41、问题，一般未装设专用母线保护，要靠变压器低压侧的过流后备保护来切除故障，这种设计方案的弊端是一旦发生母线短路故障时，故障不能被快速切除，而只能等到过流后备保护动作， 因后备过流保护动作时间一般整定为 1.22.0 s ，这样导致了故障切除时间的延长，所以在切除故障时将会加大设备的损坏程度，破坏严重时可能造成事故进一步扩大，甚至引发相邻设备的大面积烧毁，威胁到系统的稳定运行，该问题已引起业内专业人士的高度重视。3.3目前国内用于中、低压母线的保护及其局限性l 变压器后备过流保护,典型的保护动作时间 1.2s2.0s； l 采用馈线速断保护闭锁的变压器后备过流保护，典型的保护动作时间为300ms5

42、00ms； l 母线差动保护，典型的保护动作时间为 15ms。 变压器后备过流保护动作时间过长，不能起到有效的保护作用，馈线速断保护闭锁的变压器后备过流保护虽然时间缩短， 但是仍然不能在设备受到严重损害前将故障切除，母线差动保护范围受 ct 安装位置的限制，接线复杂，ct 要求高，且总体造价昂贵。3.2 母线保护配置方案设计与选型 根据安全可靠的设计要求，结合现在国内对母线保护的研究现状，本设计选用南京弘毅电气自动化有限公司研制的 dpr360arc 电弧光保护系统，采用弧光检测和过电流检测双判据原理，保护动作速度快、可靠性高，用于中、低压专用快速母线保护。电弧光保护系统跳闸回路采用了多路快速

43、继电器及常规继电器，选用快速继电器出口跳闸时间小于 4ms，选用常规继电器出口跳闸时间小于 8ms，远快于传统的母线保护，对开关柜的内部弧光故障总切除时间可以控制在 100ms 以内。确保操作人员安全，将故障损失降至最低，为快速处理故障，恢复供电创造了条件3.3 本次母线设计实现的目标1） 减少或降低电弧光对于人体的伤害； 2） 减少或降低电弧光短路故障对于设备的损害； 3） 避免变压器因近距离母线故障造成动稳定破坏，延长变压器的使用寿命； 4） 缩短电弧光故障切除时间，避免波及站内直流系统造成重大损失； 5） 减少因电弧光故障造成设备停运的时间，更快地恢复供电；3.3 弧光系统母线保护的技术

44、指标及特点2） 符合中国继电保护设计标准要求；3） 快速跳闸出口（小于4ms）； 4） 采用过流及弧光双重判据；6） 新型光纤连接传输，光电转换在装置内完成，抗电磁干扰能力强；8） 通信规约符合部颁 iec60870-5-103 标准，可方便地接入站内综自系统；9） gps 同步对时，自适应 irig-b 格式或秒脉冲方式；1） 工作电源交流：交流输入范围 85265v， 直流：220v或 110v3.4 弧光系统母线保护原理3.4.1 弧光系统组成dpr360arc 是一个模块化系统，包括主控单元（dpr361arc） 、电流单元(dpr391arc)、弧光扩展器(dpr392arc)和弧光

45、单元(dpr393arc)，系统构成示意图如下图所示：由于配置模块化，系统适合于各种不同场合的电弧光保护应用, 可组成从只有一个主控单元的简单系统，到包含多个单元能用于选择性电弧光保护的复杂系统，满足各种场合的需求。系统采用光纤星型连接方式，主控单元和电流单元、主控单元和弧光单元、主控单元和弧光扩展单元、弧光单元和弧光扩展单元之间采用单模通信光缆连接。本系统通过主控单元和站内监控系统通信，主控单元可选配 2 路以太网或 2路 can 网，通信规约支持部颁iec60870-5-103 标准，可方便地接入站内综自系统。3.4.2各个单元配置说明1）主控单元：主控单元 dpr361arc 是电弧光保

46、护系统的核心部件，负责输入量的采集、测量、计算及逻辑判断，实 现系统的各项保护逻辑、与站内监控系统通信、自检及其他辅助功能。2）电流单元：电流单元安装在进线电源开关柜中，可就地采集 3 路电流信息，配置 2 路快速继电器、3 路常规继电器用于系统就地跳闸或就近跳闸。 电流单元和主控单元通过光缆实现高速通信，电流单元负责将就地采集的进线电源电流信息实时传送到主控单元，主控单元传送控制命令到电流单元，包括开关传动命令、出口跳闸命令等。3）弧光扩展单元：弧光扩展单元用于连接弧光单元，接收弧光单元传送的数据并负责转发到主控单元，主控单元发出的控制命令通过弧光扩展单元转发到弧光单元，三方之间的通信通过光

47、缆完成。4）弧光单元配置：如果主控单元的探头接口不够用，可使用弧光单元。使用弧光单元可以节省光纤的费用，因为弧光单元可以安装在需要保护的位置附近，从弧光单元到主控单元或弧光扩展单元仅需一对普通单模通信光缆即可。5）弧光探头：弧光探头（弧光传感器）安装在柜内各间隔中，弧光探头作为光感应元件，在发生弧光故障时检测突然增加的光强，并通过专用光纤将光信号传送给弧光单元或主控单元，光电转换在弧光单元或主控单元完成。3.4.3电弧光保护功能 电弧光保护以电流采集单元为基础分组，总计272 弧光探头可以整定关联到任意一组电流信号上。 当弧光单元把光信号从弧光传感器传输到主控单元时，并且同时电流启动元件动作，

48、电弧光保护动作，电流启动元件分为突变量启动元件和电流常量启动元件，两个元件取或逻辑；装置可选择弧光信号动作单判据作为动作逻辑判断。保护逻辑如图：3.4.5装置定值说明 装置保护逻辑按照系统中的电源电流采用按电流分组模式，总计 272 弧光探头可以整定关联到任意一组电流信号上，可重复关联，每组保护的逻辑完全独立，并且可独立整定其跳闸出口逻辑，若一个保护区域内有多个电源点，可将相同的探头关联到不同的电流模块中。采用此方式可以将弧光保护分区域，实现不同的保护范围。装置最多同时提供 6组电流模块，为l1l6，即最多可将保护分为 6个区域。1）弧光保护启动定值 弧光保护启动定值为l1l6弧光保护的公用定

49、值。 in 指弧光保护定值中的额定负荷电流。 2）弧光保护定值 额定负荷电流定值必须与实际系统容量相一致。3.6系统结构图设计根据一次部分设计提供的设计信息，系统组成：2 条电源进线，2台主变，两段母线，单母线分段结构，母为10 个间隔单元、母均为10 个间隔单元。，本设计使用扩展单元模式。系统结构如图：弧光保护系统配置 1 台 dpr361arc 主控模块，3个 dpr391arc电流单元、1 个dpr393arc 弧光单元。dpr361arc 主控模块配置电流单元模块，配置13 个弧光传感器，其中包括 q2处1 个传感器，q5处1 个传感器，母间隔单元 10 个传感器，其中q2，q5 和母

50、14 号间隔单元处传感器接至装置 4x 位置弧光扩展插件的 16号传感器接口， 母510号间隔单元处传感器接至装置2x位置弧光扩展插件的 16 号传感器接口。dpr393arc弧光单元配置 13 个弧光传感器，其中包括 q4处1 个传感器，q5 处1 个传感器，母间隔单元 10 个传感器，分别接至装置的112 号传感器接口。 跳闸出口整定:l1 组保护范围为母上所联设备，跳 q1、q2、q5，故l1 弧光保护跳闸出口选中出口 1、远跳模块 1、远跳模块 3，l1 失灵启动保护出口选中出口 6。 l2 组保护范围为母上所联设备，跳 q3、q4、q5，故l2 弧光保护跳闸出口选中出口 2、远跳模块

51、 2、远跳模块 3，l2 失灵启动保护出口选中出口 6。 l3 组保护范围为母、母上所有联设备，跳q1、q2、q3、q4、q5，故 l3 弧光保护跳闸出口选中出口1、出口2、远跳模块 1、远跳模块2，远跳模块3，l3 失灵启动保护出口选中出口 6。 4 断路器、隔离开关的控制及操作回路设计4.1.1断路器控制回路设计原则对断路器的控制回路设计，根据dl/t5136-2011 火力发电厂、变电所二次接线设计技术规定，应满足一下要求：1) 应有对控制电源的监视回路；2) 应经常监视断路器跳闸、合闸回路的完好性；3) 应有防止断路器“跳跃”的电气闭锁装置；4) 跳闸、合闸命令应保持足够长的时间，并且

52、当跳闸或合闸完成后，命令脉冲应能自动解除；5) 对断路器的合闸、跳闸状态，应有明显的位置信号，故障自动跳闸、自动合闸时，应有明显的动作信号；6) 断路器的操作动力消失或不足时，应闭锁断路器的动作并发信号。断路器的控制回路包含两个内容：1) 基本控制功能2) 监视功能4.1.2隔离开关控制回路设计原则根据dl/t5136-2011 火力发电厂、变电所二次接线设计技术规定隔离开关控制回路应满足一下要求： 额定电压为110kv及一下的隔离开关和接地刀闸宜就地操作。隔离开关和接地刀闸必须有操作闭锁措施以防电气误操作，闭锁装置应实现“五防”功能。所谓“五防”为：1) 防止带负荷拉合隔离开关。即只有当与之

53、串接的断路器处于断开位置时，隔离开关才能进行操作。2) 防止带电挂接地线或防止带电合接地刀闸。3) 防止带地线合闸或防止在接地隔离开关未拉开时合断路器送电。4) 防止误分、合断路器。如手车式高压开关柜的水车未进入工作位置或试验位置断路器不得合闸。5) 防止误入带电设备间隔。即断路器、隔离开关未断开，则该高压开关柜的门打不开。4.1.3 操作箱选型fck-820系列微机测控装置主要用于66kv及以下各种电压等级的变电站中，是cbz-8000变电站自动化系统的间隔测控单元。装置完全按照间隔单元实现测量、记录、监视、断路器和隔离刀闸控制等功能，能够满足变电站综合自动化系统的要求。1.3.1 功能配置

54、及技术参数测控对象为变电站内的两个断路器开关单元，功能及配置如下：交流电流输入：6路(ia1,ib1,ic1, ia2,ib2,ic2);交流电压输入：6路(ua1,ub1,uc1, ua2,ub2,uc2)+1路（3u01）;直流量输入：2路; 额定数据： 交流电流：5a或1a； 交流电压：100 v（线电压）； 交流频率：50hz；直流电压：220v或110v。1.3.2 状态量的采集、显示、上送：状态量输入：27路；状态量输入为dc220v/110v空触点输入，装置内部光电隔离，可实现状态量变位遥信及soe事件记录,也可作为档位开入。状态量输入消抖动时间可以设定。1.3.3 开关量输出：开关量输出：10路；可以接收并执行遥控和遥调命令，实现对10个控制对象的手动或遥控分闸合闸/调压操作，继电器空触点输出，出口动作保持时间可以设定。1.3.5 gps对时：gps对时脉冲输入：1路；gps对时脉冲输入为dc24v空触点输入，装置内部光电隔离，可实现gps硬件对时功能。4.2装置原理fck-820系列微机测控装置主要包括如下功能单元：测量单元、遥信单元、控制输出单元、脉冲计数单元、通信单元、人机接口单元等。各单元功能说明如下：1 ）测量单元现场ta、tv来的交流电量和直流变送器来的直流电量经高精度的变换器和运算放大器转换成适合计算机采集的小信