变电所继电保护的配置及二次回路的设计

继电保护双重化二次回路设计原则分析摘要：随着电力行业的迅猛发展，我国的继电保护工作受到了越来越多人的关注，一旦电力出现问题，就无法保证可持续供电，不利于百姓生活。

本文就针对我国对继电保护装置双重化配置的规定，提出实际设计工作中，继电保护双重化设计必须遵循相互独立的重要原则。

即二次回路需相互独立，以电流电压、出口跳闸等回路的设计为例，列举实际工程中容易忽略二次回路需相互独立的地方，进一步论证二次回路相互独立的重要性，从而保证电力的持续供应。

关键词：电力系统继电保护；二次回路；电压互感器；电流互感器；相互独立随着电网规模的不断扩大,对供电可靠性的要求也不断提高。

继电保护装置在确保电网安全稳定运行中发挥着越来越重要的作用,单一的继电保护配置已较难满足系统保护的要求,继电保护装置双重化配置可以防止因保护装置拒动而导致的系统事故,又可大大减少由于保护装置异常、检修等原因造成的一次设备停运现象,是保证电网安全运行的重要措施。

实际运行中,若要使继电保护装置双重化配置真正发挥出应有的功能,除选用安全性高的继电保护装置外,还应遵循双重保护装置的配置及接线必须相互独立的重要原则。

一、电力系统继电保护反事故措施内容的概述对继电保护装置双重化配置有如下几点要求:第一，每套完整、独立的保护装置应能处理可能发生的所有类型的故障。

任何2套保护装置之间不应有任何电气联系,充分考虑到运行和检修时的安全性,当一套保护装置退出时,不应影响另一套保护装置的运行。

第二，每套保护装置的交流电压、交流电流应分别取自电压互感器和电流互感器互相独立的绕组,其保护范围应交叉重叠,避免死区。

第三，为与保护装置双重化配置相适应,应优先选用具备双跳闸线圈机构的断路器,断路器与保护装置配合的相关回路,如断路器、隔离开关的辅助接点等均应遵循相互独立的原则,按双重化配置。

每套保护装置应分别动作于断路器的1组跳闸线圈。

因此，二次回路相互独立是双重化配置的重要原则,是提高继电保护装置可靠性、防止双套保护装置拒动、发挥双套保护装置正常作用的有效手段。

变电所二次回路方案选择及继电保护的整定在各级电压等级的变电所中，使用各种电气设备，诸如变压器、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线、补偿电容器等，这些设备的任务是保证变电所安全、可靠的供电，因为选择电气设备时，必须虑及电力系统在正常和故障时的工作情况。

所谓电气设备的选择，则是根据电气设备在系统中所处的地理位置和完成的任务来确定它们的型号和参数。

电气设备选择的总原则是在保证安全、可靠工作的前提下，适当留有裕度，力求在经济上进行节约。

1 二次回路的定义和分类二次设备是指测量表计、控制及信号设备、继电保护装置、自动装置和运动装置等。

根据测量、控制、保护和信号显示的要求，表示二次设备互相连接关系的电路，称为二次接线或二次回路。

按二次接线的性质来分，有交流回路和直流回路，按二次接线的用途来分，有操作电源回路、测量表计回路、断路器控制和信号回路、中央信号回路、继电保护和自动装置回路等。

2 二次回路操作电源的选择操作电源按其性质分，有直流操作电源和交流操作电源两大类。

蓄电池组供电的直流操作电源带有腐蚀性，并且有爆炸危险：有整流装置供电的直流操作电源安全性高，但是经济性差。

考虑到交流操作电源可使二次回路大大简化，投资大大减少，且工作可靠，维护方便。

因此这里采用交流操作电源，并且从电流互感器取得电流源。

3 二次回路的接线要求继电保护装置即各种不同类型的继电器，以一定的方式连结与组合，在系统发生故障时，继电保护动作，作用于断路器脱扣线圈或给出报警信号，以达到对系统进行保护的目的。

继电保护的设计应以合理的运行方式和故障类型作为依据，并应满足速动性、选择性、可靠性和灵敏性四项基本要求：1.选择性：当供电系统发生故障时，要求只离故障点最近的保护装置动作，切除故障，而供电系统的其它部分仍然正常运行。

2.速动性：为了防止故障扩大，减轻其危害程度，并提高电力系统运行的稳定性，因此在系统发生故障时，保护装置应尽快动作，切除故障。

电力装置（二次回路）继电保护和自动装置设计规范1本章适用于继电保护、自动装置、控制、信号的二次回路。

2二次回路的工作电压不应超过500V。

3互感器二次回路连接的负荷，不应超过继电保护和自动装置工作准确等级所规定的负荷范围。

4发电厂和变电所，以及其它重要的或有专门规定的二次回路应采用铜芯控制电缆和绝缘导线。

在绝缘可能受到油侵蚀的地方,应采用耐油的绝缘导线或电缆。

5按机械强度要求，铜芯控制电缆或绝缘导线的芯线最小截面为：强电控制回路，不应小于1.5；弱电回路，不应小于0.5。

电缆芯线截面的选择尚应符合下列要求：a.电流回路：应使电流互感器的工作准确等级，符合本规范第2.0.8条的规定。

短路电流倍数无可靠数据时,可按断路器的断流容量确定最大短路电流，电缆芯线截面不应小于2.5。

b.电压回路：当全部保护装置和安全自动装置动作时（考虑到发展，电压互感器的负荷最大时），电压互感器至保护和自动装置屏的电缆压降不应超过额定电压的3%。

电缆芯线截面不应小于1.5。

c.操作回路：在最大负荷下，操作母线至设备的电压降，不应超过额定电压的10%o 6在安装各种设备、断路器和隔离开关的连锁接点、端子排和接地线时，应能在不断开3KV及以上一次线的情况下，保证在二次回路端子排上安全地工作。

7电压互感器的一次侧隔离开关断开后，其二次回路应有防止电压反馈的措施。

8电流互感器的二次回路应在一点接地,一般在配电装置附近经端子排接地。

但对于有几组电流互感器连接在一起的保护装置，应在保护屏上经端子排接地。

9电压互感器二次侧中性点或线圈引出端之一应接地。

对UoKV直接接地系统的电压互感器，应设置公共接地点。

接地点宜设在控制室内，并应牢固焊接在小母线上。

向交流操作的保护装置和自动装置操作回路供电的电压互感器，应通过击穿保险器接地。

采用B 相直接接地的星形接线的电压互感器，其中性点也应通过击穿保险器接地。

10在电压互感器二次回路中，除开口三角绕组和另有专门规定者外，应装设熔断器或自动开关。

变电所操作电源二次回路设计建设综合勘察研究设计院有限公司 苏 静摘要：以10kV变电所为载体进行操作电源二次回路设计：作为直流操作电源（蓄电池操作电源）的充电电源的进线柜的设计；直流操作电源的设计；直流操作电源的载体直流屏布置图的设计。

关键词：不平衡电流；励磁涌流；全波傅立叶算法；硬件系统变电所是用来对电力系统中的电能（包括电压和电流）进行变换、集中和分配的场所。

在变电所中，为了用户得到质量高且安全性能高的电能，进行电压的变换和电气设备、输送电能的电缆的保护[1]。

变电站致力于从综合自动化模式向信息快速化、数字模块化和人工智能化的方向转变。

变电站二次接线是电力系统生产过程的重要组成部分，对安全生产、运行和维护的电力系统具有非常重要的作用，是经济、安全运行的重要保障，二次回路故障经常损坏或影响电力生产的正常运行[2-4]。

1955年前国内发电厂和变电站的建设规模较小，其直流操作电源系统大多采用110kV、单母线和不带端电池的蓄电池组，1956年后发电厂和变电站的建设规模增大。

1984年后随着欧美设计技术的引进以及发电厂和变电站建设规模的不断增大，在直流操作电源系统的设计上又开始普遍采用单母线接线和不带端电池的蓄电池组，对于控制负荷则推行采用110V电压，而动力负荷则采用220V电压。

这一期间设计的主导思想是以适当加大蓄电池的容量、允许电压有较大的波动范围为代价达到简化接线、提高可靠性目的。

对于220kV及以下电压等级的变电站一般由一组蓄电池组构成的直流操作电源；对于容量较大和500kV以上的大型变电站则装设由两组蓄电池组构成的直流操作电源；对于220kV的变电站，2002年国家电力公司要求全部装设两组蓄电池组[5,6]。

这一发展过程表明，随着大机组、超高压工程的发展人们更加关注的是直流电源的可靠性，并为此提高电池组的容量和增加数量，普遍采用单母线连接方式，提高工程造价。

1 变电所操作电源1.1 操作电源的基本要求为确保电源的基本要求、确保电源运行的可靠性，最好安装具有独立存储功能的直流电源；具有足充的可供三种负载运行的电能，保证一次系统和二次系统对电源的需求，即便是一次系统出现问题时二次系统也可放心使用[7]；具有蓄电池的直流操作电源系统，当电池充电或检查放电时直流负载不应影响正常供电；使用寿命长，更少的维护工作，设备投资少，低噪音的干扰，布置面积小。

题目110KV变电所二次系统的设计电气与自动化工程电气工程及其自动化摘要在《大定坊110KV变电所二次系统的设计》论文中主要包括下面几个部分内容，110kv变电所主接线的设计、互感器相关知识、继电保护配置、自动重合闸的配置、中央信号回路、以及结合上述知识进行的大定坊110kv变电所的电气主接线设计和某条35kv线路的继电保护设计。

在论文里，110kv变电所主接线的设计、互感器的相关知识都是一次部分的基本知识。

继电保护配置、自动重合闸的配置和中央信号回路则是二次回路部分的基本内容，只有在这些内容的基础上才能进行大定坊110kv变电所的电气主接线设计和某条35kv 线路的继电保护设计。

《大定坊110KV变电所二次系统的设计》论文的编排是很合理的，即先有基础再有应用。

目录绪论 (1)第一章. 大定坊110kv变电所电气主接线设计 (2)1、概述 (2)2、设计中主接线的基本形式 (2)3. 内桥接线与外桥接线的特点 (3)第二章．二次保护基本知识 (4)1、概述 (5)2、电压互感器 (5)第三章．继电保护配置 (10)1. 继电保护装置的基本任务 (10)2. 继电保护的基本原理 (10)3、对继电保护装置的基本要求 (11)4、各种继电器 (13)5．三段式电流保护 (16)5.1 无时限电流速断保护 (16)5.2 限时速断电流保护 (19)5.3．定时限过流保护 (24)6.三段式电流保护的构成原理 (26)7.电流保护的评价的应用 (27)8.电流保护的接线方式 (28)第四章．自动重合闸配置 (32)1. 瞬时性故障和永久性故障 (32)2.自动重合闸的产生 (32)3.对自动重合闸的基本要求 (32)4.自动重合闸类型 (33)5.选用重合闸方式的一般原则： (34)6.自动重合闸主要部分介绍 (34)7.电容式的重合闸只能重合一次的原因： (35)8.自动重合闸配置原则 (36)9.自动重合闸特点 (36)10.自动重合闸后加速保护 (36)11．重合闸后加速原理接线图： (37)第五章．中央信号回路 (38)1.中央信号系统的作用： (39)2.中央信号系统的组成： (39)3.中央信号系统类型： (39)4.对中央信号回路的要求 (40)5.中央事故信号回路 (40)6、中央预告信号回路 (41)第六章．设计的图纸及介绍 (45)(一).大定坊110kv变电所电气主接线图 ....................................... 错误！未定义书签。

三、原始资料１．主接线下图为某电力系统主接线。

该系统由某发电厂的三台发电机经三台升压变压器由A母线及单侧电源环形网络相连，其电能通过电网送至B、C、D三个降压变电所给用户供电。

2.相关数据⑴电网中的四条110kV线路的单位正序电抗均为0.4 Ω/kM；⑵所有变压器均为YN,d11 接线，发电厂的升压变压器变比为10.5/121，变电所的降压变压器变比为110/6.6；⑶发电厂的最大发电容量为 3 × 50 MW，最小发电容量为 2 ×50 MW，发电机、变压器的其余参数如图示；⑷系统的正常运行方式为发电厂发电容量最大，输电网络闭环运行；⑸系统允许的最大故障切除时间为 0.85s；⑹线路 AB 、 BC 、 AD 、 CD 的最大负荷电流分别为 230Ａ、150Ａ、 230Ａ和 140 Ａ，负荷自启动系数5.155 K ；⑺各变电所引出线上的后备保护的动作时间如图示，△ t ＝0.5s 。

⑻系统中各110kV 母线和变压器均设有纵差动保护作为主保护。

目录供配电技术课程设计任务书 ... .................................... 1 摘要................................. .......................................2 1、系统条件.............................. .................................4 2、110KV 线路继电保护整定计算...... ..............................5 3、110KV 继电保护和自动装置的配置 ......... ..................18 4、110ＫＶ系统电流互、电压互感器选型......... ...............22 5、110KV 电流环网继电保护装配的配置... ............ ...... ...26 毕业设计总结............ ........................... ............ ......30 附录...... ................................. ........................ ......34 参考文献......... ............... ......... (35)摘要随着我国电力工业的迅速发展，各大电力系统的容量和电网区域不断扩大。

摘要本论文介绍了文关220kV降压变电站电气部分初步设计，从设计任务上来看，共分为七大步骤。

即，1、电气控制方式选择及确定。

2、互感器回路设计。

3、主断路器控制及信号回路设计。

4、变电站继电保护配置设计。

5、进行本变电站高压配电装置的规划设计。

6、进行本变电站继电保护设计。

7、变电站自动装置配置设计等七大步骤，本论文结合电气的有关规程进行设计。

本次设计是我们在校期间进行的最后一个非常重要的综合性实践教学环节，也是我们学生全面运用所学基础理论、专业知识对实际问题进行设计（或研究）的综合性训练，同时还是我们将来走向工作岗位而奠定的基本实践。

通过本次设计可以增强我们运用所学知识解释实际问题的能力和创新能力，以便更好地适应工作的需要。

其设计内容结合相关的参考文献进行编写，由于水平有限，难免会有错误疏漏之处，请参阅老师多给予批评指正。

关键词：变电站,电气主接线,电气设备,防雷保护等。

AbstractThis paper introduced the buck, Commissioner of 220 kV electric substation of the preliminary design, design tasks from the point of view, is divided into seven steps. That is, 1, choice of the main transformer substation of the models, capacity and number of Taiwan. 2, the design of the electrical substation main connection of the basic form. 3, a short-circuit current calculation. 4, a major electrical equipment choice. 5, the high-voltage power distribution substation planning and design of the devices. 6, the substation protection and automatic devices of the planning and design. 7, Lightning Protection of the substation planning and design, such as seven steps, this paper with the electrical design on a point of order. The design is in school during the last a very important part of a comprehensive practice teaching, but also full use of our students have learned basic theories, professional knowledge to practical problems to design (or research) integrated training, is also our futureJobs and to lay the basic practice. Through this design can be enhanced by the knowledge we use to explain the actual capacity and ability to innovate in order to better meet the needs of their work. The design elements associated with the reference to the preparation, the limited level, it is inevitable there will be errors of omission, please refer to the teacher to give more criticism correction.Keyword: substations, the main electrical wiring and electrical equipment, mine protection.目录摘要 (I)Abstract (II)第一部分引言 (1)1.1 变电站概况 (1)1.2 二次回路的作用 (2)1.3 二次回路的分类和组成 (2)1.3.1 控制回路 (2)1.3.2 信号回路 (3)1.3.3 测量回路 (3)1.3.4 调节回路 (3)1.3.5 继电保护操作型自动装置回路 (3)1.3.6 操作电源系统 (3)1.4 对二次回路的基本要求 (3)1.4.1 对控制回路的基本要求 (4)1.4.2 对测量回路的基本要求 (5)1.5 二次回路的发展简史及展望 (5)1.5.1 就地分散控制 (5)1.5.2 电气集中控制 (6)1.5.3 单元控制 (6)1.5.4 综合控制 (6)第二部分正文 (7)1 断路器控制回路 (7)1.1 变电站断路器控制方式 (7)1.1.1 变电站断路器控制方式 (7)1.1.2 强电控制方式的主要类型 (8)1.1.3 解释几种LW2型断路器操作开关的接点形式 (9)1.2 对断路器控制回路的要求 (9)1.3 断路器控制回路方案比较 (10)1.3.1 配以弹簧操动机构的断路器控制电路 (10)1.3.2 配以电磁式操作机构的断路器控制电路 (11)1.3.3 配以CY3液压操作机构的断路器控制电路 (13)1.4 220kV变电站主变压器断路器控制回路 (14)2变电站继电保护配置 (17)2.1 总则 (17)2.2 一般规定 (18)2.3安全自动装置 (18)2.3.1一般规定 (18)2.3.2 自动投入装置 (18)2.4 继电保护的配置 (19)2.5 继电保护配置符号 (19)2.6 本变电站的保护配置 (20)2.6.1 变压器保护装设的原则 (20)2.6.2 瓦斯保护 (20)2.6.3纵差动保护 (21)2.6.4变压器的相间故障后备保护 (23)2.6.5接地故障后备保护 (23)2.6.6过负荷保护 (23)3 电流互感器和电压互感器的设计 (26)3.1 互感器的作用 (26)3.2 互感器的用途 (26)3.3 电流互感器的选择 (26)3.3.1 选择依据 (26)3.4 电压互感器的选择 (28)4自动装置的配置 (30)5变电站同期系统电压引入接线图 (34)结论 (35)致谢 (36)参考文献 (37)第一部分引言1.1 变电站概况（1）设计题目 220kv变电站电气主控制系统二次回路设计（2）关于变电站的设计总则1、变电站的设计必须贯彻执行党中央的有关方针政策，设计中应不断结合实践经验，在保证安全进行、经济合理的条件下，力求接线简单、布置紧凑。

第一章概述第一节110KV变电所电气二次设备概述变电所二次部分是电力系统安全运行不可缺少的一个重要组成部分，它的主要作用是预防事故或缩小事故范围，提高系统运行的可靠性，最大限度地保证向用户安全连续供电。

它包括电流继电器、电压继电器、功率方向继电器、阻抗继电器、频率继电器、中间继电器、时间继电器和信号继电器等。

为使继电保护装置（特别是动作于跳闸的保护装置）能更好地完成它在电力系统中所担负的任务，应满足以下四个基本要求：1）选择性：当系统发生故障时，要求保护装置只将故障设备切除，保证无故障设备继续运行，从而尽量缩小停电范围。

2）速动性：保护装置应能尽快地切除短路故障。

3）灵敏性：在事先规定的保护范围内故障时，不论短路点的位置、短路的类型及系统运行方式如何，要求保护装置都能灵敏反应。

4）可靠性：在保护装置的保护范围内发生属于它动作的故障时，应可靠动作，即不应拒动；而发生不属于它应动作的情况时，则应可靠不动，即不应误动。

第二节110KV变电所电气二次回路及其接线一、电气工程图（二次部分）示例电气工程图按功能可分为：1）概略图；2）电路图；3）功能图；4）接线图； 5）布置图等几个大类。

1．概略图概略图表示系统、分系统、装置、部件、设备、软件中各项目之间的主要关系和连接的相对简单的简图，通常用单线表示法。

如图1-1所示。

2．电路图电路图表示系统、分系统、装置、部件、设备、软件等实际电路的简图，采用按功能排列的图形符号来表示各元件和连接关系，以表示功能而不需考虑项目的实体尺寸、形状或位置。

图1-2所示为用分开表示法表示的电路图4．接线图接线图是表示或列出一个装置或设备的连接关系的简图有：1）单元接线图、2）互连接线图、3）端子接线图。

图1-4为时间继电器和保护出口继电器的单元接线图示例。

图1-5为端子接线图示例。

端子排是实现屏内设备与屏外设备相连负电源应在屏内设备间形成环路，环的两端应接至端子排。

端子排的上、下两端应装终端端子，且在每一安装单位端子排的最后留2—5个端子作为备用。