110/35kV变配电装置微机继电保护装置优化方案

2023-06-29 理论教育版权反馈

【摘要】：不同的是110kV变电所电压高、变压器容量大、主断路器一般采用SF6断路器、隔离开关均采用带接地的隔离开关、配有远功及通信系统、继电保护采用微机自动继电保护装置。主变压器将35kV电源升至110kV后送到110kV母线上。35/110kV变配电装置一般均采用微机继电保护。图3-56是35kV柜控制保护原理图。BW－ML系列微机型小电流接地选线装置是目前较为先进的装置，是35kV、110kV变电所的必备装置，其装置的工作过程有两种状态。

110kV变电所与35kV变电所结构上基本相同，一次设备在室外，二次设备在室内，都配有中心控制室。不同的是110kV变电所电压高、变压器容量大、主断路器一般采用SF₆断路器、隔离开关均采用带接地的隔离开关、配有远功及通信系统、继电保护采用微机自动继电保护装置。

这里选用的工程是35/110kV升压站，两台50MVA主变压器。每台主变压器分别由三路35kV电源经电缆引入到35kV高压柜，经ZN72－35断路器送到35kVⅠ＃母线上；该母线上接有KYN10－40.5－60避雷器及电压互感器柜一台，S9－500/35/0.4站用变压器一路经KYN10－40.5－23开关柜控制的，另一路就是经KYN10－40.5－10开关柜控制送到主变压器的电源。35kVⅠ^＃母线与35kV2^＃母线中间有联结隔离开关。

主变压器将35kV电源升至110kV后送到110kV母线上。该母线接有110kV电压互感器和避雷器，由隔离开关控制。另一个就是两组隔离开关（GW4－110W）和一台SF₆断路器（LW36_－126）将110kV母线与110kV电网连接。同时在出口有阻波器一台（XZF－630）接于A、B相、电容式电压互感器一组（）和耦合电容（）一个。

该工程主接线见图3-45，SF₆断路器（LW36－126）电气控制原理图见图3-46和图3-47。

35/110kV变配电装置一般均采用微机继电保护。计算机控制/继保柜体主要是装设控制/继保模块（也就是计算机继电保护控制装置）的，这种模块是专为变压器、继电保护、控制装置单独设计生产的，能与计算机直接连接，从而达到计算机控制/保护的目的。计算机控制/继保柜体的外形、几何尺寸、结构与原继保柜基本相同，见图3-48。柜内模块本身相关内容见表3-1和表3-2。

表3-1 标牌位置示意表

表3-2 模块规格型号表

1.主变测控保护的接线

主变压器测控保护柜屏面布置图见图3-48，主变测控保护系统图见图3-49，主变测控保护系统电流互感器接线见图3-50。

由图3-50可以看出，110kV侧零序过电流保护电流继电器1TA′、差动保护电流继电器1TA、12TA、110kV侧间隙零序过电流保护电流继电器2TA′、110kV侧后备保护电流继电器3TA、电能计量电流互感器4TA、9TA的二次线都要接到相应的模块Ⅰ－8n、Ⅱ－8n、Ⅲ－8n、9n的相应端子上，当然这些接线都是通过端子板进行的。因为端子板接线图太多，这里没有列出，与前述35kV变电所基本相同。现场设备（电流、电压互感器）的端子箱到室内测控柜端子板的电缆必须是1.5mm²铜芯电缆，并有备用线芯。

35kV电压互感器回路的接线与前相同，见图3-51。

图3-48 主变压器测控保护柜屏面布置图

图3-49 主变测控保护系统图

图3-50 主变测控保护系统电流互感器接线图

图3-51 35kV电压互感器回路接线图

2.35kV开关柜二次接线

（1）35kV开关柜二次接线系统图见图3-52。由图可见二次线的电缆连接时，公用测控柜小电流接地装置到35kV柜，35kV柜到公用测控柜均由电缆连接。

图3-52 35kV开关柜二次接线系统图

（2）柜内断路器控制接线见图3-53。同样其控制保护部分的接线要与In模块（保护测控装置）连接。

图3-54是35kV开关柜继保测量回路接线图，基本与110kV相同。图3-55是35kV系统开关量与模拟量接线图。表3-3是图3-53设备元件对照表。

图3-56是35kV柜控制保护原理图。图3-57是35kV线路保护测控柜保护测控端子排接线图。图3-58是35kV综合测控柜原理图（部分）。其中图3-56和图3-58均给出了模块内部具体的线路图。图3-59是系统远动柜原理接线图，图3-60是系统远动柜的接线端子板接线图，图3-61是该110kV升压站系统监控网络结构图，供读者参考。因其接线图太多、太杂不便列出，但从结构图可看出其接线方式，所以其他按其端子排接线图进行即可。

这些图样的给出主要是让读者更多地了解和认识110kV变配电系统的装备和线路，这是因为这些图样目前在国内并不多见，它们仅仅是刚刚进入到施工阶段或刚竣工，除了技术的公开外，主要目的是让读者在阅读本书的时候感觉到有收获，感到电气工程是一个技术领先的专业。

110kV变电所关于计算机（简称微机）继保/控制装置的图样很多，限于篇幅的关系这里不能一一列出，我们列举的几个也只能是抛砖引玉，使读者初步掌握微机继保/控制装置的接线，并与继电器继保/控制装置的接线对比。可以看到，该模块代替了复杂的继电器线路，但继保、控制原理是一样的，这就是原来的继电器继保控制的安装调试人员为什么能很快掌握继保/控制模块安装调试技术的原因。

图3-53 35kV开关柜断路器控制接线图

图3-54 35kV开关柜继保测量回路接线图

图3-55 35kV系统开关量与模拟量接线图

表3-3 图3-53设备元件对照表

图3-56 35kV柜控制保护原理图

图3-56 35kV柜控制保护原理图（续）

图3-57 35kV线路保护测控柜保护测控端子排接线图

3.小电流接地选线/消谐装置的接线图

当小电流系统发生单相接地时，故障线路零序电流为其他非故障线路零序电流之和，原则上它是这组采样值中最大的，但由于电流互感器误差、信号干扰以及线路长短差别悬殊，有可能在排序时排到第二、第三，但不会超出前三，这一步为初选，所采用的原理是相对概念（在现行运行方式下，取前三个最大的）。第二步，在前三个信号里，采用相对相位概念，即用电流之间的方向或电流与电压之间的超前与滞后关系，进一步确定是前三个中的哪一个故障，还是母线故障，相对的相位关系允许角度误差在±85°之间，而零序电流二次侧幅值可在1～1000mA之间变化。由于采用双重判据，而且使用的都是相对原理，克服了运行方式变化、接地电阻及线路长短的影响，并且不需整定。

BW－ML系列微机型小电流接地选线装置是目前较为先进的装置，是35kV、110kV变电所的必备装置，其装置的工作过程有两种状态。

当系统无单相接地故障时，装置处于监视状态，液晶屏显示当前日期与时间。当电压互感器开口三角输出零序电压大于整定值（出厂设置为30V）时，表示系统发生单相接地或谐振，启动CPU进行数据的收集、滤波、排序、判断、经过多次综合分析后，将接地或谐振故障信息（如接地起始时刻、故障线路号、故障累计时间等），送液晶屏显示、打印，并将判断结果送继电器输出或串口输出。

图3-58 35kV综合测控柜原理图(部分)

图3-59 系统远动柜原理接线图

该装置面板布置图和外形尺寸见图3-62和图3-63。

BW－ML系列装置的安装因体积小所以较为简单，但接线必须按其技术要求进行。

（1）接线要求

对于电源信号，装置推荐使用交流220V电源（即所用变二次侧电源）。因为工频同步电路是从电源输入端取得交流电压信号的。如果现场取得交流电源确实有困难或者交流电源经过UPS（输出虽是交流，但不代表系统频率），则应将装置内工频变压器输入端断开，当电源输入为直流电压或UPS输出端电压时，必须断开装置内部的工频变压器（6U机器在1＃插件板上，4U机器在7＃插件板上，将相应的短接块拔掉即可）。

图3-60 系统远动柜接线端子板接线图

图3-61 系统监控网络结构图

图3-62 BW－ML装置面板布置图

图3-63 BW－ML装置外形尺寸

装置需要引入各母线的零序电压信号（电压互感器开口三角电压）以及各条出线的零序电流信号（架空线采用三相电流互感器接成滤过器形式，对于只有A、C两相电流互感器的用户必须安装B相电流互感器，并且要求B相电流互感器其精度电流比特性均与A、C相相同，才可以接成滤过器形式；电缆线通常套装零序电流互感器）。零序电压信号见图3-64。零序电流信号见图3-65。

图3-64 零序电压信号

图3-65 零序电流信号

（2）装置的使用

1）汉显液晶屏界面。正常情况下，显示时钟2004年3月16日17点34分15秒。

正常界面

故障界面

故障情况下，显示表示接地线路号0001，第一段母线零序电压3U0越限，故障开始时间为2004年3月6日8时12分15秒，接地持续时间为01分30秒。

2）按键用于选择子菜单或退出子菜单及参数、功能、设定。按键与显示菜单配合来选择某一功能，见（3）调试说明。

3）音响解除按键。当检测到单相接地或铁磁谐振或装置本身异常时，装置内置的扬声器发出报警音响，此时按一下此键，则可解除音响报警。

4）指示灯。运行灯亮：表明装置处在运行状态，只有在运行状态下，装置才能检测到接地或谐振故障。

接地灯亮：说明装置检测到有接地故障发生。

＋5V灯亮：表示装置内部用的＋5V电源供应正常。

（3）调试说明

装置在运行状态时按下“菜单”键，显示调试菜单进入调试状态，运行灯熄灭界面显示如下

此时BW－ML各键功能如下：

“←”与提示信息的“确定”相对应；

“→”与提示信息的“返回”相对应；

“↑”、“↓”用于上下选择目录；

“菜单”此状态下无效。

按下“←”进入相应的菜单功能，按下“→”返回上一级菜单。

“↑”、“↓”用于上下选择目录（选中项会以反白显示）并进行相应的显示屏转换。

1）重新判断。当发生接地故障时，小电流系统接地指示灯亮，蜂鸣器报警，相应的开关量接通，液晶屏显示出相应信息，见界面（如有装置配打印机则会自动启动，并打印出相应接地信息，打印完毕后打印机电源会自动关闭）。

此时线路位置显示的就是接地线路的编号，母线位置表明是哪一段的3U0越限或突变；

如果有多段的3U0越限或突变，仅显示通道号最大的一个。

如果报出的线路号是“LLLL”，表示无法正确选线，表明当时的情况无法判断出是母线接地还是线路接地；

如果报出的线路号是“1－－－”，表明是第一段母线接地，其他母线接地情况，依此类推；

如果报出的线路号是“0001”，表明编号为0001的出线接地，其他线路接地情况，依此类推；

如果对选出的结果有怀疑，可以用此项功能进行重新选线，以确认故障所在，如果两次结果一致，则可确认故障线路。

2）追忆信息。本装置自动记录所发生过的接地信息，一共可以保存16次，当多于16次时，最早的接地信息将自动清除，用户可以进入此菜单翻阅以往的故障记录。

3）信息清除。用于手动清除所有的接地信息。

4）装置自检。当上电复位或选择“装置自检”菜单时，则装置进入自检程序：首先点亮运行灯，动作灯，鸣音响，液晶显示器背光灯点亮。（如果装置配有打印机，接通打印机电源，打印机上打印一行“PRINTOK！”）屏幕上显示“自检完毕装置运行正常”；装置自检过程主要是检查本装置内部相应部件工作是否正常，包括RAM、ROM及采样电路、工频同步电路、数据采样、打印机等功能模块。如果用户认可，则按“→”键返回。如果相应部分出错，则界面显示对应错误信息。