【正文】 二次回路設(shè)計(jì) 15 圖 220kV 變電站主斷路器控制回路圖 如圖 ,為了與單相重合閘或綜合重合閘配合，電壓等級(jí) 220kV及以上的線路斷路器，A、 B、 C 三相每相均設(shè)置一套操動(dòng)機(jī)構(gòu)。 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 (1)斷路器手動(dòng)合閘操作 當(dāng) A、 B、 C 三相彈簧已儲(chǔ)能完畢，三相儲(chǔ)能彈簧限位開關(guān) Sa— Sc 動(dòng)作，常開觸點(diǎn)閉合，允許合閘操作。同時(shí)，彈簧限位開關(guān) Sa— Sc 常閉觸點(diǎn)閉合，儲(chǔ)能電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，直到彈簧被拉緊后， Sa— Sc 常閉觸點(diǎn)打開，儲(chǔ)能電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，儲(chǔ)能過程結(jié)束。 (3)單相故障跳故障相斷路器的分相操作 若 A 相發(fā)生接地故障，保護(hù)動(dòng)作 并經(jīng)綜合重合閘，使 A 相跳閘線圈 YTa 帶電， A 相操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作， A 相斷路器跳閘。 A 相斷路器常閉觸點(diǎn) QFa 打開， A 相跳閘位置繼電器 KCTa 斷電；同時(shí) A 相斷路器常開觸點(diǎn) QFa 閉合， A 相合閘位置繼電器 KCCa 帶電。 220kV 變電站電氣主控制系統(tǒng)二次回路設(shè)計(jì) 17 2 變電站繼電保護(hù)配置 總則 繼電保護(hù)和安全運(yùn)行的自動(dòng)裝置應(yīng)該符合可靠性、選擇性、速動(dòng)性和靈敏性的要求，當(dāng)確定繼電 保護(hù)裝置的構(gòu)成方案時(shí)，應(yīng)該考慮以下幾個(gè)方面的問題： （ 1） 電力設(shè)備和電力網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)行特點(diǎn)； （ 2） 各種故障可能出現(xiàn)的概率和可能出現(xiàn)的結(jié)果； （ 3） 電力系統(tǒng)近期的發(fā)展情況； （ 4） 經(jīng)濟(jì)的合理性； （ 5） 近年來國內(nèi)外的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)。 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 自動(dòng)投入裝置 備用電源和備用設(shè)備的自動(dòng)投入裝置（簡(jiǎn)稱為 BZT）的配置原則： （ 1） 用于發(fā)電廠的廠用電和變電站的所用電中； （ 2） 用于由雙電源供電的變電站，其中一個(gè) 電源平常處于斷開狀態(tài)必要時(shí)作為備用。 繼電保護(hù)配置符號(hào) 表 繼電保護(hù)配置符號(hào) 保護(hù)名稱 符號(hào) 保護(hù)名稱 符號(hào) 相差高頻保護(hù) GCHA 三相自動(dòng)重合閘裝置 ZCH 220kV 三段整流式距離保護(hù) PJH11D 過負(fù)荷保護(hù) I t 接地綜合自動(dòng)重合閘 JZZC3 電容器組橋式差動(dòng)電 流保護(hù) II 220kV 母線保護(hù) SGMB 過電壓保護(hù) U 故障錄波裝置 PGL2 低電壓保護(hù) U 低周減載裝置 ZPJH 過電流保護(hù) I t 固定連接母差保護(hù) LMCG 低壓三段整流式距離 保護(hù) DXHD2 瓦斯保護(hù) WS 三段電流保護(hù) I II III I 復(fù)合電壓、閉鎖過電流保護(hù) I V12 T 備用電源自動(dòng)投入 BZT 差動(dòng)保護(hù) ZC 三段方向電流保護(hù) I II III I 220kV 變電站電氣主控制系統(tǒng)二次回路設(shè)計(jì) 19 → 限時(shí)方向過電流保護(hù) I t → 電流速斷保護(hù) I 接地保護(hù) JD 零序電流速斷保護(hù) I0 本變電站的保護(hù)配置 變壓器保護(hù)裝設(shè)的原則 220kV 電力變壓器應(yīng)配備下列繼電保護(hù)裝置： （ 1） 反應(yīng)變壓器郵箱內(nèi)部各種故障和油面下降的瓦斯保護(hù)。為提高大型變壓器差動(dòng)保護(hù)的可靠性，差動(dòng)保護(hù)可采用雙重化配置。首先應(yīng)考慮采用簡(jiǎn)單的電流 /電壓保護(hù)作為故障 后備，當(dāng)電流 /電壓保護(hù)不能滿足靈敏度或需要滿足保護(hù)配合的要求時(shí)，可考慮裝設(shè)阻抗保護(hù)。 （ 6） 220kV 變壓器應(yīng)裝設(shè)反應(yīng)變壓器鐵芯磁通密度的過勵(lì)磁保護(hù)，在輕度過勵(lì)磁時(shí)發(fā)出信號(hào)，在嚴(yán)重過勵(lì)磁時(shí)切除變壓器。 d：變壓器油箱的壓力釋放裝置動(dòng)作，應(yīng)動(dòng)作于信號(hào)或跳閘。瓦斯保護(hù)在運(yùn)行中出現(xiàn)的 主要問題是誤動(dòng)幾率較高，所以提高瓦斯保護(hù)的可靠性是提高整套變壓器保護(hù)可靠性的關(guān)鍵。因此要提高瓦斯保護(hù)的可靠性，必須從改進(jìn)氣體繼電器的結(jié)構(gòu)、改進(jìn)瓦斯保護(hù)的接線、加強(qiáng)維護(hù)等方面入手。當(dāng)由于連接電纜的絕緣損壞或地震等原因，使得氣體繼電器的一對(duì)重瓦斯觸點(diǎn)回路接通時(shí)，例如 KGA2 兩對(duì)重瓦斯觸點(diǎn)同時(shí)接通，中間繼電器 KM1 和 KM2 同時(shí)動(dòng)作才能接通跳閘回路。對(duì)氣體繼電器要精心維護(hù)，要及時(shí)處理缺陷。 （ 3） 在變壓器過勵(lì)磁時(shí)，縱差動(dòng)保護(hù) 不應(yīng)該動(dòng)作。 一套完善的變壓器縱差動(dòng)保護(hù)，一般由以下四個(gè)主要部分組成 ： （ 1） 差動(dòng)電流速斷部分 在縱差動(dòng)保護(hù)中，設(shè)置差動(dòng)電流速斷是為了檢測(cè)在差動(dòng)保護(hù)區(qū)內(nèi)出現(xiàn)大的故障電流。差動(dòng)電流速斷的動(dòng)作時(shí)間不應(yīng)大于 20ms。這就可以保證在內(nèi)部故障、短路電流較小時(shí)，差動(dòng)保護(hù)還能有足夠的靈敏度。在現(xiàn)代變壓器差動(dòng)保護(hù)中，一般是以提取勵(lì)磁涌流的以下特征作為勵(lì)磁涌流的判據(jù)，并且作為制動(dòng)量。在外部故障時(shí)，短路電流全部為制動(dòng)電流，提高了保護(hù)的動(dòng)作值，而差動(dòng)回路的電流只是不平衡電流，可保證差動(dòng)保護(hù)可靠不動(dòng)作。此部分的動(dòng)作電流隨著外部穿越性短路電流的增大而自動(dòng)增大。差動(dòng)電流速斷的動(dòng)作電流按躲過變壓器的勵(lì)磁涌流和外部故障時(shí)可能出現(xiàn)的最大不平衡電流來整定。 （ 5） 在保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生短路，電流互感器飽和時(shí)，縱差動(dòng)保護(hù)不應(yīng)拒動(dòng)或延遲動(dòng)作。 縱差動(dòng)保護(hù) 220kV 電力變壓器的縱差動(dòng)保護(hù)應(yīng)滿足下列要求： （ 1） 縱差動(dòng)保護(hù)應(yīng)反應(yīng)保護(hù)區(qū)內(nèi)各種短路故障，動(dòng)作速度快，一般動(dòng)作時(shí)間不應(yīng)大于 30ms。 為了提高瓦斯保護(hù)的可靠性，除了采用可靠的接線外，對(duì)氣體繼電器安 裝、整定都要嚴(yán)格地按照有關(guān)規(guī)程進(jìn)行。只有在變壓器內(nèi)部故障時(shí)， KGA氣體繼電器的重瓦斯觸點(diǎn)有兩個(gè)，并 且分別引出，分別起動(dòng)中間繼電器 KM1 和 KM2。地震也可能造成瓦斯保護(hù)的誤動(dòng)作。運(yùn)行實(shí)踐證明，在裝有瓦斯保護(hù)的情況下，凡是油箱內(nèi)故障，瓦斯保護(hù)幾乎都有反應(yīng)。 b：變壓器繞組溫度過高，超過允許值時(shí)，應(yīng)動(dòng)作于信號(hào)或跳閘。當(dāng) 500kV 變壓器的低壓側(cè)為中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)裝設(shè)單相接地保護(hù)，動(dòng)作于信號(hào)或跳閘。 （ 3） 為保護(hù)變壓器外部相間短路引起的過電流，并作為變壓器內(nèi)部相間短路故障的后備，應(yīng)裝設(shè)相間故障后備保護(hù)。 （ 2） 為保護(hù)變壓器的引線、套管以及內(nèi)部的各種短路故障，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。繼電保護(hù)的配置不要求對(duì)所有的繼電保護(hù)裝置進(jìn)行整定計(jì)算，而只是指出要設(shè)置哪些保護(hù)配置便可以了，以便對(duì)繼電保護(hù)計(jì)算提供依據(jù)。 安全自動(dòng)裝置 一般規(guī)定 （ 1） 在電力系統(tǒng)中，應(yīng)裝設(shè)安全自動(dòng)裝置，以防止系統(tǒng)穩(wěn)定破壞或事故擴(kuò)大時(shí)造成大面積停電，或?qū)χ匾脩艄╇姷拈L(zhǎng)時(shí)間中斷。 （ 5）控制回路斷線。 (4)單相故障跳故障相斷路器后，故障相斷路器自動(dòng)合閘的分相操作 若 A 相發(fā)生接地故障， A 相斷路器已自動(dòng)跳閘，且 A 相彈簧已儲(chǔ)能完畢，其儲(chǔ)能彈簧 限位開關(guān) Sa 動(dòng)作， Sa 常開觸點(diǎn)閉合，允許 A 相合閘操作。 SA1 SA1011 和 SA1415 通；跳閘繼電器電壓線圈 K 經(jīng) SA1011 接至控制電源小母線上帶電， K 常開觸點(diǎn)閉合，通過其自保持電流線圈，使 A、 B、 C 三相合閘線圈 YTa— YTc 帶電， A、 B、 C 三相操作機(jī)構(gòu)同時(shí)動(dòng)作，使 A、 B、 C 三相斷路器同時(shí)跳閘。 SA2 SA912 和 SA1720 通，合閘繼電器電壓線圈 KC 經(jīng) SA912 接至控制電源小母線上帶電， KC 常開觸點(diǎn)閉合，通過其自保持電流線圈，使 A、 B、 C 三相合閘線圈 YCa— YCc 帶電，儲(chǔ)能彈簧釋放能量， A、 B、 C 三相操作機(jī)構(gòu)同時(shí)動(dòng)作，使 A、 B、 C 三相斷路器同時(shí)合閘。 圖 313 為分相操作斷路器的控制與信號(hào)回路，控制與信號(hào)回路采用音響監(jiān)視、彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)。 (3)油壓嚴(yán)重下降 ,不能滿足故障狀態(tài)下斷路器跳閘要求時(shí)，應(yīng)能自動(dòng)跳閘。 (2)液壓出現(xiàn)異常情況時(shí)，能自動(dòng)發(fā)信號(hào)。運(yùn)行中，由于漏油或其它原因造成油壓小于 ，微動(dòng)開關(guān)觸點(diǎn) S S2閉合。當(dāng)繼電保護(hù)裝置出口回路無串接信號(hào)繼電器時(shí)，此電阻可以取消。常開觸點(diǎn) KCF與之并聯(lián) ,在保護(hù)跳閘的同時(shí)防跳繼電器 KCF動(dòng)作并通過另一對(duì)常開觸點(diǎn)自保持。所以，當(dāng)控制開關(guān)置于“合閘后”的垂直位置，若綠燈閃光 ,并伴有事故音響信號(hào)，則表明斷路器已自動(dòng)跳閘。 當(dāng)一次回路發(fā)生故障 , 繼電保護(hù)動(dòng)作 , 保護(hù)出口繼電器 觸點(diǎn) K2閉合后， SA的觸點(diǎn) 67被短接，跳閘線圈 YT通電，使斷路器跳閘。當(dāng)自動(dòng)裝置動(dòng)作，觸點(diǎn) K1閉合后， SA的觸點(diǎn) 54被短接 , 合閘接觸器 KM動(dòng)作，斷路器合閘。同理，紅燈發(fā)平光表明跳閘回路完好，而且由于紅燈及附加電阻的分壓作用，跳閘線圈不足以動(dòng)作。此時(shí)可提醒運(yùn)行人員核對(duì)操作對(duì)象是否有誤。此時(shí) ,合閘接觸器 KM線圈兩端雖有一沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 定的電壓 ,但由于綠燈及附加電阻的分壓作用 ,不足以使合閘接觸器動(dòng)作。KM為合閘接觸器 。SA為 LW21a、 6a、 4a、 20/F8型控制開關(guān) ,HLHL2為綠、紅色信號(hào)燈 。 220kV 變電站電氣主控制系統(tǒng)二次回路設(shè)計(jì) 11 圖 彈簧并操動(dòng)機(jī)構(gòu)基本電路 配以電磁式操作機(jī)構(gòu)的斷路器控制電 路 圖 ,+、 為控制小母線和合閘小母線 。此時(shí) ,進(jìn)行于動(dòng)合閘操作 ,合閘線圈 YC帶電 ,使斷路器利用彈策存儲(chǔ)的能量進(jìn)行合閘 ,合閘彈簧在釋放能量后 ,又自動(dòng)儲(chǔ)能 ,為下次動(dòng)作做準(zhǔn)備。圖中 ,M為儲(chǔ)能電動(dòng)機(jī)。 (7)對(duì)于采用氣壓、液壓和彈簧操作機(jī)構(gòu)的斷路器，應(yīng)有壓力是否正常、彈簧是否拉緊到位的監(jiān)視回路和閉鎖回路。 (3)無論斷路器是否帶有機(jī)械閉鎖，都應(yīng)具有防止多次合、跳閘的電氣防跳措施。當(dāng)控制開關(guān)觸點(diǎn)不夠用時(shí) ,可以借用中間繼電器來增加觸點(diǎn)。30度型觸點(diǎn)在軸上有 135度的自由行程。表中動(dòng)觸點(diǎn)的型式有兩種 :一種是觸點(diǎn)在軸上 ,隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng) 。每個(gè)觸點(diǎn)盒內(nèi)有 4個(gè)定觸點(diǎn)和 1個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)。強(qiáng)電小型開關(guān)控制 接線常采用控制臺(tái)一信號(hào)返回屏型式 ,它是以強(qiáng)電小開關(guān)為主要操作元件的直接操作方式。 LW2系列控制開關(guān)面板有方形和圓形兩種 ,手柄有 9種型式 ,根據(jù)接線是否需定位、自動(dòng)復(fù)歸、取出手柄和內(nèi)附信號(hào)燈等要求任意選擇。因此 ,新建大型發(fā)電廠 , 斷路 器的控制大都采用強(qiáng)電一對(duì)一直接控制的方式 ,控制電源一般為直流 220V或 110V。強(qiáng)電一對(duì)一直接控制 ,這種方式具有控制回路接線簡(jiǎn)單 ,操作電源電壓?jiǎn)我?,運(yùn)行人員容易掌握 ,維護(hù)方便 ,可靠性較高等優(yōu)點(diǎn) ,是國內(nèi)投入運(yùn)行的各類發(fā) 電廠、變電站中采用的一種主要的控制方式。 變電站內(nèi)各元件的繼電保護(hù)裝置和電度表 ,一般裝設(shè)在控制該元件的地方。 對(duì)規(guī)模較小的 220kV變電站 ,在控制對(duì)象不多 ,監(jiān)視面不大的情況下 ,采用強(qiáng)電一對(duì)一驗(yàn)制比較合適。如果由于總體布置上的要求 ,當(dāng)無功補(bǔ)償設(shè)備離主控制室較遠(yuǎn) ,無功補(bǔ)償設(shè)備本身又是戶內(nèi)式或者部分設(shè)備布置在戶內(nèi) ,在這種情況 ,若采用就地控制在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上更加合理并征得運(yùn)行單位同意時(shí) ,也可以采用就地控制。在配電裝置處設(shè)分控制室的方式 ,今后在一些工程中可選擇試點(diǎn) ,取得經(jīng)驗(yàn)后再推廣采用。 變電站斷路器控制方式 (1)220kV 變電站斷路器控制方式 對(duì) 220kV變電站可選擇的控制方式有集中控制和分散控制兩種。 目前，我國大容量的發(fā)電廠和高壓、超高壓變電站已開始采用了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，特別是變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用，更標(biāo)志著我國監(jiān)控和控制技術(shù)發(fā)展到了一個(gè)新水平。 單元控制便于機(jī)、電、爐的統(tǒng)一調(diào)度和事故處理，有利于運(yùn)行人員的協(xié)調(diào)配合，是目前我國大型發(fā)電廠廣泛采用的 控制方式。單元控制一般用于單機(jī)容量為 200MW 及以上發(fā)電廠。這種集中控制方式一般用于單機(jī)容量為100MW 及以下的發(fā)電廠和 35KV 及以上的變電站。就地分散控制一般適應(yīng)于小型發(fā)電廠和變電站。 發(fā)電站和變電站控制水平的提高是監(jiān)控技術(shù)發(fā)展的主要體現(xiàn)。 當(dāng)電流互感器二次側(cè)接有常測(cè)與選測(cè)表計(jì)時(shí)，宜先接常測(cè)表計(jì)，后接選測(cè)表計(jì)。 測(cè)量回路可為強(qiáng)電也可為弱電。此時(shí)，二次儀表、遙測(cè)和計(jì)算機(jī)宜共用變送器。彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)的斷路器應(yīng)有彈簧拉緊與否的閉鎖。隔離開關(guān)、接地刀 閘和母線接地器都必須有操作（閉鎖措施，嚴(yán)防電氣誤操作。當(dāng)為線線串時(shí)，每條出線各為一個(gè)安裝單位，每臺(tái)斷路器各為一個(gè)安裝單位；當(dāng)為線路變壓器串時(shí)，變壓器、出線，每臺(tái)斷路器各為一個(gè)安裝單位。當(dāng)保護(hù)有兩組出口繼電器時(shí)，也應(yīng)由不同的出口繼電器分別接至兩個(gè)跳閘繞組。 2)一般利用防跳繼電器的常開觸點(diǎn)，對(duì)跳閘脈沖予以自保持。斷路器在合閘位置時(shí)紅燈亮，跳閘位置時(shí)綠燈亮。 3）合閘或跳閘完成后應(yīng)使命令脈沖自動(dòng)解除。對(duì)遙控及無人值班變電站的控制回路，宜采用控制開關(guān)自動(dòng)復(fù)位的接線。 對(duì)二 次回路的基本要求 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 對(duì)控制回路的基本要求 發(fā)電廠和變電站宜采用強(qiáng)電一對(duì)一控制接線。其作用是自動(dòng)判別一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，在系統(tǒng)發(fā)生故障或異常運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)跳開斷路器（切除故障）或發(fā)出異常運(yùn)行信號(hào)，故障或運(yùn)行狀態(tài)消失后，快速投入斷路器，恢復(fù)