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1、典型110kV变电站继电保护标准化配置与接线设计福建永福工程顾问有限公司发证机关：中华人民共和国建设部证书等级：甲级 证书编号：130903sj2010年3月 福州总 目 录第一篇：110kV扩大桥二次线综述1第二篇：典型110kV变电站继电保护配置原则35第三篇：变电站文字符号和编号一般规定 42第四篇：110kV变电站标准化图集简介 55FYPC 典型110kV变电站继电保护标准化配置与接线设计第一篇：110kV扩大桥二次线综述1 前言桥形接线是一种节省断路器接线方式，经济性好同时又兼顾可靠性和灵活性，因此在110kV及以下变电站得到广泛应用。上个世纪，大部分的110kV变电站都采用两台主
2、变、内（外）桥形接线的模式，积累了丰富的运行经验，也形成了一种成熟的设计方案。变电站装设三台主变压器有利于提高主变压器负载率，减少电网建设投资，降低变压器损耗。我省沿海大部分地区负荷密度较高，近年来变电站的主变压器台数按三台考虑的居多，终端变远期规模大都为两线三变，扩大桥形接线也得到广泛采用，在我省09版110kV变电站通用设计中，扩大桥接线已经成为最主要的接线方式。扩大桥在我省提出不足十年，已建的大部分变电站都处于线变组或内桥过渡接线阶段，真正建成两线三变终期规模的变电站较少，因此各地区设计、运行单位对扩大桥接线的继电保护、自动装置配置理解不统一，差异较大，有些变电站在前期设计时没有对终期扩
3、大桥的实现方案进行总体考虑，给将来扩建带来极大不便。110kV变电站覆盖面广，数量多，当前深入研究并统一我省扩大桥接线的继电保护及自动装置配置方案显得非常有必要。2 扩大内桥接线的运行方式继电保护及自动装置配置方案取决于运行方式，扩大内桥接线运行方式的争论点在于是否“允许一线带三变”。以我省最常见的110kV三台50MVA的变压器为例，架空导线一般为单根300mm2截面，载流量630A（环境温度40，导线温度80），两侧间隔电流互感器变比800/5A。50MVA变压器高压侧额定电流262A，三台为786A，超过导线的载流量，所以很多观点认为扩大内桥接线的变电站不允许“一线带三变”。这种观点是片
4、面的，它假设了一个前提条件，变压器的负载率T为100%。实际上变压器正常运行时负载率应该控制在一个合理的范围之内，国内现行规程对变压器负荷率取值规定还是有所不同的，不同看法导致了设计观念和方案的差别。一般地区的重要负荷（一级和二级负荷）约占其总负荷的60%70%，因此SDJ161-1985的规定，两台及以上变压器的变电站，其中一台事故停运后，其余主变压器的容量应保证全部负荷的70%时不过载，据此设计中正常运行时的负载率应控制为1（20.7）100%71.4%（两台变压器）或2（30.7）100%95.2%（三台主变压器）以下。DL/T 5103-1999规定两台及以上主变压器的变电站，当断开一
5、台时，其余主变压器的容量应不小于60%的全部负荷。同样可算出，两台主变时负载率为83%，三台主变时可满载运行。根据城市电力网规划设计导则（Q/GDW 156-2006）要求，城网的供电安全采用N-1准则，高压变电站中失去任何一回进线或一台降压变压器时，不损失负荷。最终规模为24台变压器，当一台故障或检修停运时，其负荷可自动转移至正常运行的变压器，此时正常运行变压器的负荷不应超过其额定容量。考虑短时过载的变压器，在变电站的低压侧应有足够容量的联络线，并在计及过负荷能力的允许时间内经过操作把变压器过负荷部分通过联络线转移至相邻变电站。变压器的负载率按下式计算： （式1）T变压器负载率，%；N变压器
6、台数；P单台变压器额定容量，kVA；K变压器过载率，可取1.01.3。目前，国内外对负载率取值的观点并不统一，持高负荷率观点者认为根据变压器负荷能力中的绝缘老化理论，允许变压器短时间过负荷不会影响变压器的使用寿命。过负荷倍数K取1.3时，允许持续2小时，N=3时，T=87%。变压器取低负荷率时，不考虑变压器的过负荷能力。若变电站中有一台变压器因故障停运，余下变压器必须承担全部负荷而不过负荷运行即K=1，N=3时，T=67%。仍以我省三台50MVA的变压器，进线单根300mm2截面为例，按式1推算，K最大取值为1.2，T最大可为80%，接近城市电力网规划设计导则的上限。也可以得出这样的结论：每台
7、主变负载不超过40MVA，当失去一回进线时，允许另一回进线带三台主变继续运行。目前，各方对供电可靠性的认识和要求普遍提高，N-1已经是对电网的基本要求，“互动、坚强、自愈”等智能电网的要求已经提出。因此扩大内桥接线的运行方式应能满足N-1的要求，可概括为：按N-1准则，控制变压器负载率在合理范围内，当失去一回进线时，另一回进线应足以带三台主变运行，当一台变压器故障时，另两台主变不过载或考虑短时过载并在计及过负荷能力的允许时间内将过负荷部分通过10kV联络线转移至相邻变电站。变电站失去进线或变压器后负荷的切换应是个自动过程，由站内备自投装置实现。3 扩大内桥备自投实现3.1 概述国内各厂家的备自
8、投装置硬件与软件的总体设计大同小异。硬件主要包括电源插件、交流插件、CPU插件、逻辑与出口插件、通信插件、人机接口插件。不同主接线的备自投逻辑不同，对模拟量输入路数、开关量输入路数、跳合闸出口路数需求也不同，厂家的硬件资源应能满足实际工程需求。在软件与逻辑设计方面，各厂家无一例外采用充电条件、放电条件、动作过程来描述。把备投装置的每一个动作逻辑的控制条件分为两类：一类为允许条件，另一类为闭锁条件。当允许条件都满足而闭锁条件都不满足时，备投动作出口。为防止备投重复动作，借鉴保护装置中重合闸逻辑的作法，设置了一个“充电”计数器，其“充电”条件是：a）不是所有允许条件都满足；b）充电时间超过10秒。
9、对该计数器“放电”条件为：a）任一个闭锁条件满足；b）备投动作出口。以上条件任一个满足，立即对计数器“放电”。为方便用户使用，各厂家的备投装置都集成了多种典型的备投方案，如常用的内桥接线备投、两回线路互投、单母线分段备投、主变压器备投等，经过多年的工程应用与融合，各厂家的逻辑控制条件与出口动作过程基本上是统一的，只是实现方式略有不同。对于扩大内桥接线，各厂家都是在原有典型备投装置硬件资源的基础上结合具体工程进行软件研发，由于各地区运行习惯和设计原则不同，各厂家之间备投逻辑差异较大，甚至一个厂家在不同地区采用不同的版本。我省应用的扩大桥备自投装置有国电南自的PSP-691、南瑞继保RCS-965
10、1B、东方电子DF3382E，本专题在对这三家产品充分调研的基础上，提出一种适用我省的、统一的备自投逻辑。为了便于说明并节省篇幅，下文略去常规的备投原理分析，直接对统一后的备投逻辑进行描述，再对各厂家差异进行逐点分析。3.2 备自投逻辑3.2.1 接线方式3.2.1.1 一次接线 一次接线见图3-1。图3-1 扩大内桥接线示意图3.2.1.2 二次接线模拟量输入：1Y线路单相电流、2Y线路单相电流、1Y线路PT单相电压、2Y线路PT单相电压、1YYH母线电压、3YYH母线电压，共10路模拟量。开关量输入：=1Y-DL、=2Y-DL、=1YQ-DL、=2YQ-DL、1B保护动作开入、2B保护动作
11、开入、3B保护动作开入、各断路器手跳开入、闭锁备投压板开入等。跳合闸出口：跳合=1Y-DL、=2Y-DL、=1YQ-DL、=2YQ-DL四个断路器的出口。3.2.2 桥断路器=1YQ-DL备投3.2.2.1 充电条件1）=1Y-DL、=2Y-DL、=2YQ-DL合位，=1YQ-DL分位。2）母和母有压。3.2.2.2 放电条件 1）=1YQ-DL合位，即运行方式不对应时放电。2）手跳=1Y-DL、=2Y-DL、=2YQ-DL，即手跳在合位的DL时放电。3）1B保护动作开入、2B保护动作开入，即与待投入的DL无断开点的主变保护动作开入时放电。4）3B保护动作开入后Tjd时间内=2YQ-DL未跳开
12、，认为拒跳放电，即与待投入的DL有断开点的主变保护动作后断点拒动时放电。5）其它条件：如母和母均无压达到一定延时后放电、其它外部闭锁条件开入等。扩大桥接线充放电条件比较多，上述放电条件在描述时做了归类并补充说明，在描述其它备投逻辑的放电条件时，可直接对应分类说明进行描述，增强条理性并有助于理解。3.2.2.3 “允许一线带三变”控制字投入的动作过程1）母无压且1Y无流，母有压则启动，经T1延时后跳开=1Y-DL，确认其跳开后，延时T3合=1YQ-DL。2）母无压且2Y无流，母有压则启动，经T2延时后跳开=2Y-DL，确认其跳开后，延时T3合=1YQ-DL。3.2.2.4 “允许一线带三变”控制
13、字退出的动作过程1）母无压且2Y无流，母有压则启动，经T2延时后跳开=2Y-DL和=2YQ-DL确认其跳开后延时T3合=1YQ-DL。2）母无压的情况下，备自投不启动。3.2.3 桥断路器=2YQ-DL备投与上述=1YQ-DL对称，不再赘述。3.2.4 线路断路器=2Y-DL备投3.2.4.1 充电条件1）=1Y-DL、=1YQ-DL、=2YQ-DL合位，=2Y-DL分位。2）母和母有压，2Y线路PT有压。3.2.4.2 放电条件1）运行方式不对应时放电：=2Y-DL合位；2）手跳在合位的DL时放电：手跳=1Y-DL、=1YQ-DL、=2YQ-DL。3）与待投入的DL无断开点的主变保护动作开入
14、时放电：3B保护动作开入放电。4）与待投入的DL有断开点的主变保护动作后断点拒动时放电：1B保护动作开入后Tjd内=1YQ-DL未跳开，认为拒跳放电；2B保护动作开入后Tjd内=2YQ-DL未跳开，认为拒跳放电。5）其它条件：其它外部闭锁条件开入等。3.2.4.3 动作过程1）母和母无压且1Y无流，2Y线路侧有压，经T1延时跳开=1Y-DL，确认其跳开后延时T6合=2Y-DL。2）母有压，母无压，=2YQ-DL或=1YQ-DL在分位，2Y线路侧有压，则启动，经延时T6合=2Y-DL。3.2.5 线路断路器=1Y-DL备投与上述=2Y-DL对称，不再赘述。3.2.6 时间定值定义T1：跳=1Y-
15、DL（=2Y-DL）的延时T2：跳=2Y-DL（=1Y-DL）的延时T3：合=1YQ-DL、=2YQ-DL的延时T6：合=1Y-DL、=2Y-DL的延时Tjd：保护动作后断路器拒跳的判断时间3.3 各厂家备投方案差异点分析3.3.1 断路器拒跳判断逻辑目前，国内扩大桥备自投装置逻辑应用最多的是国电南自PSP-691和南瑞继保RCS-9651B。两套装置在断路器是否拒跳的这一逻辑的处理上差异比较大。现以桥断路器=1YQ-DL备投为例来说明，假设1Y带1B，2Y带2B和3B运行，3B故障，保护跳=2Y-DL与=2YQ-DL，=2YQ-DL拒动。南瑞继保RCS-9651B将拒跳判据设置在放电逻辑中，动作过程按正常程序进行，拒跳闭锁备投依靠动作过程与放电过程在时序上的配合。设定了一个断路器拒动时间的定值Tjd，其出发点是Tjd远小于T2（通常Tjd为百毫秒级，T2为数秒级
