220kv-變電站電氣二次部分設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上天 津 大 學(xué) 網(wǎng) 絡(luò) 教 育 學(xué) 院?？飘厴I(yè)論文題目：220kv 變電站電氣二次部分設(shè)計(jì)完成期限：2016年1月8日 至 2016年4月20日學(xué)習(xí)中心：嘉興專業(yè)名稱：電氣自動(dòng)化技術(shù)學(xué)生姓名：沈榮華學(xué)生學(xué)號(hào)：5指導(dǎo)教師：李娜娜專心-專注-專業(yè)220kv 變電站電氣二次部分設(shè)計(jì)1.1 概述變電站是電力系統(tǒng)組成的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是電力網(wǎng)中線路的重要連接部分，其作用是交換電壓、匯集和分配電能。變電站能否正常運(yùn)行關(guān)系到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全。因此對(duì)變電站進(jìn)行監(jiān)控和保護(hù)具有十分重要的意義。電力變壓器是電力系統(tǒng)中極其重要的電氣設(shè)備，它的安全運(yùn)行與否，直接關(guān)系到電力系統(tǒng)能否連續(xù)安全、穩(wěn)

2、定地運(yùn)行。特別是由于變壓器本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)昂貴，一旦因故障而遭到損壞，其檢修難度大，檢修時(shí)間長(zhǎng)，將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。近年來(lái)，隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大，電壓等級(jí)的升高，大容量變壓器的應(yīng)用日趨增多, 對(duì)變壓器保護(hù)提出了更高的要求。母線的安全可靠運(yùn)行則直接影響發(fā)電廠和變電所工作的可靠性。當(dāng)母線上發(fā)生短路時(shí)，如果故障不能迅速被切除，將會(huì)引起事故擴(kuò)大，破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)將造成電力系統(tǒng)的瓦解事故。因此，在重要的220kV及其以上的發(fā)電廠或變電所的母線上，都需要裝設(shè)專用的母線保護(hù)裝置。保護(hù)的合理配置以及保護(hù)定值的整定計(jì)算是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作的一個(gè)重要組成部分，保護(hù)的合理設(shè)計(jì)與選型是保證電網(wǎng)安

3、全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，而保護(hù)定值的正確與否決定著保護(hù)裝置能否有效發(fā)揮作用，從而決定這被保護(hù)對(duì)象能否正常運(yùn)行以及在發(fā)生故障時(shí)能否將各種故障從電網(wǎng)隔離，以避免事故的進(jìn)一步擴(kuò)大。無(wú)論保護(hù)裝置采用的原理多么先進(jìn)，算法多么精確，硬件設(shè)計(jì)多么嚴(yán)密可靠，如果給定的整定值是錯(cuò)誤的，則保護(hù)裝置就不可能正常工作，所以正確的繼電保護(hù)整定值是繼電保護(hù)裝置有效發(fā)揮作用的一個(gè)重要條件。我必須對(duì)相關(guān)保護(hù)原理有十分深刻的理解，深入研究其保護(hù)配置方案并完成相關(guān)保護(hù)的整定計(jì)算。必須深入研究和了解其保護(hù)特點(diǎn)，合理進(jìn)行保護(hù)配置設(shè)計(jì)，正確確定保護(hù)定值。1.2 變壓器保護(hù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展差動(dòng)保護(hù)作為變壓器主保護(hù)的主要形式，長(zhǎng)期以來(lái)受到保護(hù)工

4、作者的關(guān)注。對(duì)其研究可追述到二三十年代。1931 年，R.E.Cordray 提出比率差動(dòng)的變壓器保護(hù)，標(biāo)志著差動(dòng)保護(hù)作為變壓器主保護(hù)時(shí)代的到來(lái)。隨著計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，繼電保護(hù)的微機(jī)化成為又一關(guān)注的熱點(diǎn)。變壓器保護(hù)新原理的研究主要集中在變壓器主保護(hù)方面，成功的實(shí)現(xiàn)變壓器主保護(hù)的關(guān)鍵在于準(zhǔn)確區(qū)分內(nèi)部故障和外部故障、內(nèi)部故障和勵(lì)磁涌流、內(nèi)部故障和差動(dòng)TA 二次斷線等運(yùn)行情況?，F(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期的運(yùn)行的統(tǒng)計(jì)資料表明差動(dòng)保護(hù)是能夠準(zhǔn)確地區(qū)分區(qū)內(nèi)和區(qū)外故障的，目前變壓器主保護(hù)的研究重點(diǎn)在于如何提高保護(hù)的整體性能上，尤其是微機(jī)保護(hù)被大量使用后，如何充分利用微機(jī)的各種資源和特性來(lái)改善變壓器保護(hù)的性能成為了研究領(lǐng)域的一個(gè)重

5、要方向。近年來(lái)，新器件、新技術(shù)的應(yīng)用為變壓器保護(hù)的研究與發(fā)展提供了一個(gè)廣闊的天地。數(shù)字信號(hào)處理器 DSP 的出現(xiàn)，不但可以提高微機(jī)保護(hù)數(shù)據(jù)采樣與計(jì)算的速度和精度，甚至可能改變往常微機(jī)保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)思想，使得復(fù)雜的算法得以在保護(hù)裝置中。隨著變壓器主保護(hù)的研究不斷取得進(jìn)展，變壓器后備保護(hù)的研究和應(yīng)用也日益引起人們的重視。對(duì)于變壓器后備保護(hù)，由于其原理相對(duì)簡(jiǎn)單、成熟，因此在實(shí)現(xiàn)技術(shù)方面的研究更為引人關(guān)注。變壓器短路故障的后備保護(hù)主要包括相間短路、接地短路兩個(gè)部分。變壓器后備保護(hù)在開(kāi)發(fā)和應(yīng)用中面臨的突出問(wèn)題是，后備保護(hù)的配置與變壓器的容量、電壓等級(jí)、運(yùn)行方式以及所接電源和負(fù)載的情況等諸多因素有關(guān)，就目

6、前來(lái)說(shuō)，如何提高后備保護(hù)的適應(yīng)性，是現(xiàn)階段的研究重點(diǎn)。1.3 母線保護(hù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展母線保護(hù)的發(fā)展經(jīng)歷了電磁型、晶體管型、集成電路型到微機(jī)型幾個(gè)發(fā)展階段。其中電磁型、晶體管型母線保護(hù)雖仍有應(yīng)用，但是已逐步被淘汰，目前母線保護(hù)正由集成電路型逐步向微機(jī)型過(guò)渡。按照母線保護(hù)裝置的輸入阻抗值的大小，則可分為低阻抗型母線保護(hù) (一般為幾歐姆)，中阻抗型母線保護(hù)(一般為幾百歐姆)，高阻抗型母線保護(hù)(一般為幾千歐姆)，其中，低阻抗型母線保護(hù)接線簡(jiǎn)單，可瞬時(shí)動(dòng)作，是工程應(yīng)用最為廣泛的一種母差保護(hù)。 近年來(lái)發(fā)展迅速的微機(jī)型母線保護(hù)，相對(duì)于其他類型的母線保護(hù)，它有著不可比擬的優(yōu)勢(shì)。其最主要的特點(diǎn)是充分利用了計(jì)算

7、機(jī)進(jìn)行數(shù)字計(jì)算的能力，方便地實(shí)現(xiàn)帶比率制動(dòng)特性的電流瞬時(shí)值差動(dòng)保護(hù)原理，而且，微機(jī)母線保護(hù)對(duì) TA 飽和具有獨(dú)特的檢測(cè)方法，抗飽和能力強(qiáng)，對(duì)雙母線接線方式而言具有自適應(yīng)能力，可自動(dòng)識(shí)別母線運(yùn)行方式；同時(shí)微機(jī)母線保護(hù)具有自檢功能，可靠性也得到進(jìn)一步的提高；更重要的是，微機(jī)母線保護(hù)具有通信接口，可方便地與監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián)來(lái)完成信息的遠(yuǎn)傳與遠(yuǎn)控，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。當(dāng)然，微機(jī)母線保護(hù)具有調(diào)試整定方便的優(yōu)點(diǎn)也是不言而喻的，因此，母線保護(hù)和其他類型的元件保護(hù)一樣，采用微機(jī)型的保護(hù)是大勢(shì)所趨和發(fā)展方向。綜上所述，本次設(shè)計(jì)我選用新型的成套微機(jī)保護(hù)裝置，組成變電站微機(jī)綜合保護(hù)自動(dòng)化系統(tǒng)，下圖為其結(jié)構(gòu)圖：圖1.1 變電站微

8、機(jī)綜合保護(hù)自動(dòng)化系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)2 變壓器微機(jī)保護(hù)設(shè)計(jì)2.1 變電站一次部分設(shè)計(jì)基本數(shù)據(jù)表2.1三相短路電流計(jì)算結(jié)果運(yùn)行方式電壓等級(jí)短路點(diǎn)三相短路電流三相短路全電流沖擊值（KA）沖擊電流有效值(KA)三相短路容量（KVA）標(biāo)幺值有名值(KA)最大運(yùn)行方式220KVK130.48787.653320.561412.38793048.858110KVK221.598310.84329.136117.55142156.83210KVK317.621096.890260.350156.8301762.090最小運(yùn)行方式220KVK130.48787.653320.561412.38793048.8581

9、10KVK219.67349.877226.536015.98761967.34010KVK315.448884.946228.251137.4981544.880表2.2單相接地短路電流計(jì)算結(jié)果運(yùn)行方式電壓等級(jí)短路點(diǎn)單相短路電流單相短路全電流沖擊值（KA）沖擊電流有效值(KA)單相短路容量（MVA）標(biāo)幺值有名值(KA)最大運(yùn)行方式220KVK139.05239.803026.340715.86753905.238110KVK231.729615.929642.802925.78433172.95110KVK323.2612127.904343.679207.0312326.130最小運(yùn)行方式

10、220KVK137.97509.532625.014215.42993797.518110KVK228.623014.37038.612623.26002862.30110KVK322.6057124.299333.990201.1962260.568表2.3 兩相接地短路電流計(jì)算結(jié)果運(yùn)行方式電壓等級(jí)短路點(diǎn)兩相短路電流兩相短路全電流沖擊值（KA）沖擊電流有效值(KA)兩相短路容量（MVA）標(biāo)幺值有名值(KA)最小運(yùn)行方式220KVK126.40326.628017.806710.72822640.388110KVK217.03778.553922.980913.84571703.76610KV

11、K313.379173.565197.671119.0771337.905表2.4 LB-220(W)型電流互感器主要技術(shù)參數(shù)型號(hào)技術(shù)參數(shù)額定電流比級(jí)次組合動(dòng)穩(wěn)定電流（KA）3S熱穩(wěn)定電流（KA）LB-220(W)800/1D/0.210040表2.5 LGB-110型電流互感器主要技術(shù)參數(shù)型號(hào)技術(shù)參數(shù)額定電流比準(zhǔn)確級(jí)動(dòng)穩(wěn)定電流（KA）3S熱穩(wěn)定電流（KA）LGB-1102000/55P12531.5表2.6 LDJ-10型電流互感器主要技術(shù)參數(shù)型號(hào)技術(shù)參數(shù)額定電流比準(zhǔn)確級(jí)動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)Kd4S熱穩(wěn)定倍數(shù)KtLDJ-1015000/55P1540 220kV側(cè)電壓互感器的選擇表2.7 TYD220

12、-0.01H電壓互感器主要技術(shù)參數(shù)型號(hào)額定電容（uF）電壓額定比額定容量TYD220-0.01H0.01/:100/:1000.2級(jí)0.5級(jí)3級(jí)150VA200VA100VA 110kV側(cè)電壓互感器的選擇表2.8 TYD110-0.02H電壓互感器主要技術(shù)參數(shù)型號(hào)額定電容（uF）電壓額定比額定容量TYD110-0.02H0.02/:100/:1000.2級(jí)0.5級(jí)3級(jí)150VA200VA100VA 10kV側(cè)電壓互感器的選擇表2.9 JSZ-10電壓互感器主要技術(shù)參數(shù)型號(hào)最大容量類別電壓額定比額定容量JSZ-101500VA戶內(nèi)10000/:100/:100/0.2級(jí)0.2級(jí)0.2級(jí)200VA

13、200VA200VA2.2 變壓器故障類型及相應(yīng)保護(hù)根據(jù)電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范GB50062-92第4.0.1節(jié)對(duì)電力變壓器的下列故障及異常運(yùn)行方式，應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置：繞組及其引出線的相間短路和在中性點(diǎn)直接接地側(cè)的單相接地短路；繞組的匝間短路； 外部相間短路引起的過(guò)電流；中性點(diǎn)直接接地電力網(wǎng)中外部接地短路引起的過(guò)電流及中性點(diǎn)過(guò)電壓；過(guò)負(fù)荷； 油面降低；變壓器溫度升高或油箱壓力升高或冷卻系統(tǒng)故障。對(duì)變壓器引出線、套管及內(nèi)部的短路故障。對(duì)于10MVA及以上的單獨(dú)運(yùn)行變壓器和6.3MVA及以上的并列運(yùn)行變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。對(duì)于10MVA以下的變壓器宜裝設(shè)電流速斷保護(hù)和過(guò)電流

14、保護(hù)。在2MVA及以上的變壓器，當(dāng)電流速斷靈敏系數(shù)不符合要求時(shí)，宜裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。各項(xiàng)保護(hù)裝置應(yīng)動(dòng)作于斷開(kāi)變壓器的各側(cè)斷路器。對(duì)由外部相間短路引起的變壓器過(guò)電流，應(yīng)裝設(shè)過(guò)電流保護(hù)裝置。保護(hù)裝置動(dòng)作后，應(yīng)帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘，三線圈變壓器，宜裝于主電源側(cè)及主負(fù)荷側(cè)。主電源側(cè)的保護(hù)應(yīng)帶兩段時(shí)限，以較短的時(shí)限斷開(kāi)未裝保護(hù)側(cè)的斷路器。按照規(guī)范要求對(duì)變壓器保護(hù)應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)，反應(yīng)變壓器繞組、引出線上的各種短路故障的縱差保護(hù)；為防止外部短路引起的過(guò)電流和作為變壓器縱差保護(hù)、瓦斯保護(hù)的后備保護(hù)設(shè)置過(guò)流保護(hù)。2.3 主變壓器保護(hù)配置方案與選型電力變壓器是電力系統(tǒng)之中十分重要的電氣設(shè)備，發(fā)生故障將給電力系統(tǒng)的運(yùn)

15、行帶來(lái)嚴(yán)重的后果，將引起系統(tǒng)大面積的停電，危及變電站安全，甚至可能使部分系統(tǒng)癱瘓，為了保證變壓器的安全運(yùn)行和防止擴(kuò)大事故，裝設(shè)靈敏、快速、可靠和選擇性好的微機(jī)保護(hù)是極為重要的。2.3.1 主變壓器保護(hù)配置方案變壓器可能發(fā)生的故障可分為內(nèi)部故障和外部故障。內(nèi)部故障指的是箱殼內(nèi)部發(fā)生的故障，有繞組的相見(jiàn)短路故障、單相繞組匝間短路故障、單相繞組和鐵芯間絕緣損壞而引起的接地短路故障、繞組的斷線故障等。外部故障指的是箱殼外部繞組引出線間的各種相見(jiàn)短路故障和引出線因絕緣套管閃絡(luò)或破碎通過(guò)箱殼發(fā)生的單相接地故障。微機(jī)保護(hù)裝置和微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗電磁干擾及抗諧波干擾能力，并有防止雷電沖擊和系統(tǒng)過(guò)電壓的措

16、施，輸入偷出同路設(shè)有光電隔離設(shè)施和防止接點(diǎn)抖動(dòng)的措施；微機(jī)保護(hù)裝置具備集保護(hù)、監(jiān)測(cè)、控制、通訊于一體的功能，并具有獨(dú)立性，在不與微機(jī)監(jiān)控設(shè)備聯(lián)用時(shí)能獨(dú)立運(yùn)行。根據(jù)DL400-91繼電器保護(hù)和安全起動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程的規(guī)定：主保護(hù)1) 差動(dòng)速斷、比率差動(dòng)保護(hù)：保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)主變壓器各側(cè)斷路器。 2) 非電量保護(hù)：按主變壓器廠的要求，裝設(shè)瓦斯保護(hù)、壓力釋放、過(guò)溫 保護(hù)等非電量保護(hù)。跳閘型非電量瞬時(shí)或延時(shí)跳閘，信號(hào)型非電量瞬間發(fā) 信號(hào)。跳閘型非電量保護(hù)出口繼電器動(dòng)作時(shí)間范圍為 1035ms，當(dāng)其電壓低于額定電壓 55%時(shí)應(yīng)可靠不動(dòng)作。 后備保護(hù)1) 高壓側(cè)配置復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)，保護(hù)動(dòng)作延時(shí)跳開(kāi)主變壓器

17、各側(cè)斷路器；配置中性點(diǎn)間隙電流保護(hù)、零序電壓保護(hù)，保護(hù)動(dòng)作延時(shí)跳開(kāi)主變壓器各側(cè)斷路器；配置零序電流保護(hù)，保護(hù)動(dòng)作第一時(shí)限跳高壓側(cè)母聯(lián)（分段）斷路器，第二時(shí)限跳開(kāi)主變壓器各側(cè)斷路器。2) 中壓側(cè)配置復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)。保護(hù)為二段式，第一段第一時(shí)限跳段斷路器，第二時(shí)限跳開(kāi)本側(cè)斷路器；第二段延時(shí)跳開(kāi)主變壓器各側(cè)斷路器。低壓側(cè)配置時(shí)限速斷、復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)。保護(hù)為二段式，第一段第一時(shí)限跳分段，第二時(shí)限跳開(kāi)本側(cè)斷路器；第二段第一時(shí)限跳分段斷路器，第二時(shí)限跳開(kāi)本側(cè)斷路器；第三時(shí)限跳開(kāi)主變壓器各側(cè)斷路器。 各側(cè)均配置過(guò)負(fù)荷保護(hù)，保護(hù)動(dòng)作于發(fā)信號(hào)2.3.2 主變壓器保護(hù)配置選型綜合考慮變電站電壓等級(jí)、重

18、要程度、可靠性等因素，本設(shè)計(jì)選用許繼WBH-801A變壓器保護(hù)裝置作為主變的電氣量保護(hù)裝置，為主變壓器提供主保護(hù)和后備保護(hù)。選用WBH-802A 型保護(hù)裝置作為主變的非電氣量保護(hù)裝置。為主變壓器提供全部非電氣量保護(hù)。WBH-801A的保護(hù)配置情況見(jiàn)下表：表2.10 主變壓器電氣量保護(hù)配置保護(hù)功能保護(hù)功能主保護(hù)縱差保護(hù)中壓側(cè)保護(hù)相間阻抗保護(hù)差動(dòng)速斷保護(hù)接地阻抗保護(hù)增量差動(dòng)保護(hù)復(fù)壓閉鎖過(guò)流保護(hù)差流越限保護(hù)過(guò)負(fù)荷高壓側(cè)保護(hù)相間阻抗保護(hù)低壓側(cè)保護(hù)復(fù)壓閉鎖過(guò)流保護(hù)接地阻抗保護(hù)過(guò)負(fù)荷復(fù)壓閉鎖過(guò)流保護(hù)過(guò)負(fù)荷如上表2.7所示，本次設(shè)計(jì)中主變的主保護(hù)為縱差保護(hù)，差動(dòng)速斷保護(hù)，增量差動(dòng)保護(hù)和差流越限告警。主變的后

19、備保護(hù)為相間阻抗保護(hù)，接地阻抗保護(hù)，復(fù)壓過(guò)流保護(hù)，零序（方向）過(guò)流，過(guò)負(fù)荷保護(hù)。WBH-802的保護(hù)配置情況：每套WBH-802 裝置可完成15 路非電量保護(hù)，其中12 路非電量可通過(guò)壓板投為跳閘或發(fā)信，另3 路非電量只具有發(fā)信功能。不需要延時(shí)跳閘的非電量通過(guò)壓板直接去跳閘，需要延時(shí)跳閘的非電量通過(guò)CPU 延時(shí)后，由CPU 發(fā)出跳閘信號(hào)。非電量保護(hù)動(dòng)作后，裝置自動(dòng)打印動(dòng)作信息且可通過(guò)通信將信息傳至監(jiān)控系統(tǒng)。保護(hù)邏輯如下圖所示：圖2.1 非電量保護(hù)邏輯框圖2.4 主變壓器主保護(hù)2.4.1 電流差動(dòng)保護(hù)原理電流差動(dòng)保護(hù)比較被保護(hù)設(shè)備各引出線上的電流，規(guī)定電流的正方向?yàn)榱魅氡槐Ｗo(hù)設(shè)備。當(dāng)各引出線之間

20、在電路上相連時(shí)，被保護(hù)設(shè)備可看作一個(gè)節(jié)點(diǎn)。在正常運(yùn)行及外部故障時(shí)按照基爾霍夫電流定律有式（2.1）式中，Id 差動(dòng)電流Ij引出線 j 上流入被保護(hù)設(shè)備的相電流n 引出線個(gè)數(shù)上式對(duì)被保護(hù)設(shè)備的每一相都成立。一般地，我們把各引出線流入被保護(hù)設(shè)備的總電流稱為差動(dòng)電流；在被保護(hù)設(shè)備內(nèi)部故障時(shí)，當(dāng)總短路電流可以在故障點(diǎn)流入地或其他支路（如流入其他相）時(shí)有：式（2.2）Id = If 式中，If故障點(diǎn)的總短路電流，以上分析可以得出差動(dòng)保護(hù)的基本判據(jù)：IdId0，其中，Id0為差動(dòng)保護(hù)的啟動(dòng)電流。差動(dòng)保護(hù)的基本原理說(shuō)明，不考慮 TA 誤差，在正常及外部故障時(shí)Id=0，差動(dòng)保護(hù)可靠地不動(dòng)作；在內(nèi)部故障時(shí)Id0

21、，保護(hù)可靠地動(dòng)作；差動(dòng)保護(hù)有絕對(duì)地選擇性，保護(hù)動(dòng)作不需要延時(shí)。一般內(nèi)部故障最小短路電流也大于差動(dòng)電流的啟動(dòng)值，差動(dòng)保護(hù)有很高的靈敏度。所以，差動(dòng)保護(hù)具有選擇性好、靈敏度高、快速性的優(yōu)點(diǎn)。2.4.2 裝置原理變壓器主保護(hù)由縱差保護(hù)、差動(dòng)速斷、增量差動(dòng)和差流越限告警組成?？v差保護(hù)能反應(yīng)變壓器內(nèi)部所有故障類型，包括變壓器內(nèi)部高（中，低）壓側(cè)相間短路故障、高（中）壓側(cè)單相接地短路及匝間層短路故障。增量差動(dòng)為變壓器其他主保護(hù)的補(bǔ)充，主要解決變壓器輕微的匝間故障，高阻接地故障。主保護(hù)配置原理如下： 縱差保護(hù)縱差保護(hù)的電流取自變壓器的高壓側(cè)CT，中壓側(cè)CT 和低壓側(cè)外附CT，既要考慮勵(lì)磁涌流和過(guò)勵(lì)磁運(yùn)行工況

22、，同時(shí)也要考慮CT 異常、CT 飽和、CT 暫態(tài)特性不一致的情況。a 縱差保護(hù)動(dòng)作方程式（2.3）Iop為差動(dòng)電流，Iop.0為差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)電流定值，Ires為制動(dòng)電路，Ie為差動(dòng)保護(hù)的基準(zhǔn)電流（通常以高壓側(cè)額定電流為基準(zhǔn)），各側(cè)電流的方向都以指向變壓器為正方向。b 縱差保護(hù)動(dòng)作特性圖2.2 縱差保護(hù)動(dòng)作特性如上圖所示，當(dāng)制動(dòng)電流小于時(shí)，差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)電流定值為，而差動(dòng)電流大于該定值時(shí)，縱差差動(dòng)元件才動(dòng)作；當(dāng)制動(dòng)電流在和之間時(shí)，而差動(dòng)電流大于線段ab代表的差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)電流定值時(shí)，縱差差動(dòng)元件才動(dòng)作；當(dāng)制動(dòng)電流大于時(shí)，而差動(dòng)電流大于點(diǎn)b以后代表的差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)電流定值時(shí)，縱差差動(dòng)元件才動(dòng)作。c 縱差

23、保護(hù)邏輯圖圖2.3 縱差保護(hù)邏輯圖如上圖2.13所示，差動(dòng)出口輸出信號(hào)需滿足：主保護(hù)硬壓板（即實(shí)際的金屬接頭壓板）投入，主保護(hù)軟壓板（即在微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)中的設(shè)置），縱差保護(hù)控制字為1，縱差差動(dòng)啟動(dòng)元件動(dòng)作，縱差差動(dòng)元件動(dòng)作，勵(lì)磁涌流識(shí)別出無(wú)涌流，CT斷線閉鎖差動(dòng)控制字為1，CT發(fā)生異常同時(shí)發(fā)生時(shí)，差動(dòng)出口才有輸出信號(hào)；CT異常信號(hào)輸出信號(hào)發(fā)生在CT發(fā)生異常。a 勵(lì)磁涌流判據(jù)裝置提供兩種勵(lì)磁涌流識(shí)別方式，當(dāng)“二次諧波制動(dòng)”整定為1 時(shí)，采用二次諧波原理閉鎖，整定為0 時(shí)，采用波形比較原理閉鎖。式（2.4）變壓器空投時(shí)，三相勵(lì)磁涌流中往往有一相含有大量的二次諧波。但是，變壓器差動(dòng)保護(hù)各側(cè)電流要進(jìn)行相

24、位調(diào)整，相位調(diào)整后的電流不再是真實(shí)的勵(lì)磁涌流，電流中的二次諧波含量也會(huì)發(fā)生變化。本裝置根據(jù)變壓器的不同工況自動(dòng)選擇電流計(jì)算二次諧波含量，如在變壓器空載合閘時(shí)采用相位調(diào)整前的電流計(jì)算二次諧波含量，因此，計(jì)算勵(lì)磁涌流的二次諧波含量更加真實(shí)，性能更加可靠。變壓器在正常運(yùn)行時(shí)，裝置采用差動(dòng)電流中的二次諧波含量來(lái)識(shí)別勵(lì)磁涌流。判別方程如下： 式中：為差流中的二次諧波，為差流中的基波，為二次諧波系數(shù)。如果某相差流滿足上式，同時(shí)閉鎖三相差動(dòng)保護(hù)。本裝置在采用二次諧波“或”閉鎖的同時(shí)采用空投主變過(guò)程中故障識(shí)別專利技術(shù)，短時(shí)投入按相綜合開(kāi)放判據(jù)，既能正確識(shí)別勵(lì)磁涌流，又能在空投故障變壓器時(shí)快速可靠地開(kāi)放差動(dòng)保護(hù)

25、，提高在空投變壓器于故障時(shí)差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作速度。本裝置根據(jù)變壓器的不同工況自動(dòng)選擇差動(dòng)電流或相電流計(jì)算波形的不對(duì)稱度，計(jì)算出勵(lì)磁涌流的波形不對(duì)稱度更加真實(shí)，保護(hù)性能更加可靠。波形比較判別方程如下：式（2.5） 式中：為差動(dòng)電流采樣點(diǎn)的不對(duì)稱度值，為對(duì)應(yīng)差動(dòng)電流采樣點(diǎn)的對(duì)稱度值，為某一固定系數(shù)。如果某相差流滿足上式，閉鎖本相差動(dòng)保護(hù)。b CT飽和判據(jù)為防止在變壓器區(qū)外發(fā)生故障等狀態(tài)下的CT 飽和所引起的比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，本裝置設(shè)有CT飽和判據(jù)。由鐵磁元件的“B-H”曲線可知，區(qū)外故障起始時(shí)和一次電流過(guò)零點(diǎn)附近CT 存在一個(gè)線性傳變區(qū)，因此，區(qū)外故障CT 飽和時(shí)，差動(dòng)電流波形不完整，存在間斷

26、。采用時(shí)差法判斷出為變壓器區(qū)外故障后，如果判斷出差動(dòng)電流不完整，存在間斷，則閉鎖差動(dòng)保護(hù)。并采用虛擬制動(dòng)量的CT 飽和識(shí)別專利技術(shù)，既能有效防止區(qū)外故障保護(hù)誤動(dòng)作，又能保證在區(qū)內(nèi)故障及區(qū)外故障發(fā)展成為區(qū)內(nèi)故障時(shí)保護(hù)的快速動(dòng)作。c CT異常判據(jù)CT異常判據(jù)分為兩種情況。高定值判據(jù)：當(dāng)差流大于0.2 倍的額定電流時(shí)，啟動(dòng)CT 異常判別程序，滿足下列條件認(rèn)為CT 異常： 本側(cè)三相電流中至少一相電流不變； 任意一相電流為零。低定值判據(jù)：滿足下列條件認(rèn)為CT 異常，延時(shí)10s 發(fā)CT 異常信號(hào)： 零序電流大于0.1 倍的額定電流； 任意一相電流為零。通過(guò)定值“CT 斷線閉鎖差動(dòng)保護(hù)”控制CT 異常判別出

27、后是否閉鎖差動(dòng)保護(hù)。當(dāng)“CT 斷線閉鎖差動(dòng)保護(hù)”整定為“0”時(shí)，判別出CT 異常后不閉鎖差動(dòng)保護(hù)，整定為“1”時(shí)，判別出CT異常后閉鎖差動(dòng)保護(hù)。 差動(dòng)速斷保護(hù)由于比率差動(dòng)保護(hù)需要識(shí)別變壓器的勵(lì)磁涌流和過(guò)勵(lì)磁運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，不能夠快速切除故障，對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定帶來(lái)嚴(yán)重危害，所以配置差動(dòng)速斷保護(hù)，用來(lái)快速切除變壓器嚴(yán)重的內(nèi)部故障。當(dāng)任一相差流電流大于差動(dòng)速斷電流定值時(shí)差動(dòng)速斷保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作，跳開(kāi)各側(cè)斷路器。差動(dòng)速斷保護(hù)邏輯圖如下：圖2.4 差動(dòng)速斷保護(hù)邏輯圖如上圖2.14所示，差動(dòng)出口輸出信號(hào)需滿足：主保護(hù)硬壓板（即實(shí)際的金屬接頭壓板）投入，主保護(hù)軟壓板（即在微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)中的設(shè)

28、置），差動(dòng)速斷控制字為1，差動(dòng)速斷動(dòng)作，速斷啟動(dòng)元件動(dòng)作，差動(dòng)出口才有輸出信號(hào)。 增量差動(dòng)保護(hù)增量差動(dòng)不受正常運(yùn)行的負(fù)荷電流的影響，具有比比率差動(dòng)更高的靈敏度，由于比率差動(dòng)保護(hù)的制動(dòng)電流的選取包括正常的負(fù)荷電流，變壓器發(fā)生弱故障時(shí)，比率差動(dòng)保護(hù)由于制動(dòng)電流大，可能延時(shí)動(dòng)作或者不動(dòng)作。增量差動(dòng)主要解決變壓器輕微的匝間故障，高阻接地故障。a 動(dòng)作方程式（2.6）b 動(dòng)作特性圖2.5 增量差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作特性圖如上圖2.5所示，當(dāng)差動(dòng)電流大于且大于時(shí)，增量差動(dòng)元件動(dòng)作。c 保護(hù)邏輯圖圖2.6 增量差動(dòng)保護(hù)邏輯圖如上圖2.6所示，差動(dòng)出口輸出信號(hào)需滿足：主保護(hù)硬壓板（即實(shí)際的金屬接頭壓板）投入，主保護(hù)軟壓

29、板（即在微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)中的設(shè)置），增量差動(dòng)保護(hù)控制字為1，增量差動(dòng)啟動(dòng)元件動(dòng)作，增量差動(dòng)元件動(dòng)作，勵(lì)磁涌流識(shí)別出無(wú)涌流，CT斷線閉鎖差動(dòng)控制字為1和CT發(fā)生異常至少一個(gè)不發(fā)生時(shí)，差動(dòng)出口才有輸出信號(hào)；CT異常信號(hào)輸出信號(hào)發(fā)生在CT發(fā)生異常時(shí)。 差流越限保護(hù)當(dāng)任一套差動(dòng)保護(hù)的任一相差流電流大于0.5 倍的該套差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)電流定值時(shí)，延時(shí)5s 報(bào)差流越限信號(hào)。差流越限保護(hù)邏輯圖如下圖所示：圖2.7 差流越限告警邏輯圖如上圖2.7所示，差流越限輸出信號(hào)的出現(xiàn)需滿足：主保護(hù)硬壓板（即實(shí)際的金屬接頭壓板）投入，主保護(hù)軟壓板（即在微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)中的設(shè)置），任一差動(dòng)保護(hù)控制字為1（即縱差差動(dòng)保護(hù)控制字，差動(dòng)速斷

30、保護(hù)控制字，增量差動(dòng)保護(hù)），差流越限元件動(dòng)作，延時(shí)5s后，差流越限信號(hào)發(fā)出。2.4.3 主變壓器各主保護(hù)動(dòng)作關(guān)系縱差保護(hù)能反應(yīng)變壓器內(nèi)部所有故障類型，包括變壓器內(nèi)部高（中，低）壓側(cè)相間短路故障、高（中，低）壓側(cè)單相接地短路及匝間層間短路故障。差動(dòng)速斷保護(hù)是縱差保護(hù)的輔助。差動(dòng)速斷元件沒(méi)有制動(dòng)特性，而且差動(dòng)速斷保護(hù)無(wú)需識(shí)別變壓器的勵(lì)磁涌流和過(guò)勵(lì)磁運(yùn)行狀態(tài)，能防止在短路水平高，短路電流很大的情況時(shí)，因諧波分量的驟增而使CT飽和，產(chǎn)生很大的制動(dòng)力矩使差動(dòng)保護(hù)拒動(dòng)。差動(dòng)速斷保護(hù)起到的作用：用于快速切除變壓器嚴(yán)重的內(nèi)部故障，當(dāng)任一相差流電流大于差動(dòng)速斷電流定值時(shí)差動(dòng)速斷保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作，跳開(kāi)各側(cè)斷路器。增量

31、差動(dòng)具有比比率差動(dòng)更高的靈敏度，當(dāng)變壓器發(fā)生弱故障時(shí)，比率差動(dòng)保護(hù)由于制動(dòng)電流大，可能延時(shí)動(dòng)作或者不動(dòng)作。增量差動(dòng)作用：解決變壓器輕微的匝間故障，高阻接地故障。差流越限保護(hù)起到的作用：當(dāng)任一套差動(dòng)保護(hù)的任一相差電流大于0.5倍該套差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)電流定值時(shí)，延時(shí)5s時(shí)差流越限信號(hào)出現(xiàn)。2.4.4 主變壓器后備保護(hù)2.4.5 裝置原理變壓器后備保護(hù)通常作為主保護(hù)的后備，如果主保護(hù)未能快速將故障切除，可通過(guò)后備保護(hù)進(jìn)行切除。變壓器短路故障的后備保護(hù)主要包括相間短路、接地短路兩個(gè)部分。相間故障后備保護(hù)通常采用過(guò)流保護(hù)，低電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)，復(fù)合電氣啟動(dòng)的過(guò)流保護(hù)以及負(fù)序過(guò)電流保護(hù)等，也有采用阻抗保護(hù)作

32、為后備保護(hù)。接地故障后備保護(hù)通常采用階段式零序過(guò)流保護(hù)，零序過(guò)電壓保護(hù)。變壓器后備保護(hù)的配置與變壓器的容量、電壓等級(jí)、運(yùn)行方式以及所接電源和負(fù)載的情況等諸多因素有關(guān)。此次設(shè)計(jì)選用WBH-801A裝置作為后備保護(hù)。后備保護(hù)裝設(shè)于變壓器高中低側(cè)，動(dòng)作后跳開(kāi)各側(cè)斷路器。復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)的復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)部分由負(fù)序過(guò)電壓元件與低電壓元件組成。在微機(jī)保護(hù)中，接入微機(jī)保護(hù)裝置的電壓為三個(gè)相電壓或三個(gè)線電壓，負(fù)序過(guò)電壓與低電壓功能由算法實(shí)現(xiàn)。過(guò)電流元件的實(shí)現(xiàn)通過(guò)接入三相電流和保護(hù)算法實(shí)現(xiàn)，兩者相與構(gòu)成復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)。后備保護(hù)原理如下： 相間阻抗保護(hù)相間阻抗保護(hù)通常用于220kV500kV 大型

33、聯(lián)絡(luò)變壓器、升壓及降壓變壓器，作為變壓器引線、母線及相鄰線路相間故障的后備保護(hù)。當(dāng)電流、電壓保護(hù)不能滿足靈敏度要求或根據(jù)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)間配合的要求，變壓器的相間故障后備保護(hù)可采用相間阻抗保護(hù)。相間阻抗保護(hù)可實(shí)現(xiàn)偏移阻抗、全阻抗或方向阻抗特性。對(duì)相間阻抗保護(hù)各時(shí)限可以通過(guò)相應(yīng)保護(hù)控制字進(jìn)行投退。a 啟動(dòng)元件當(dāng)相間電流突變量元件啟動(dòng)或負(fù)序電流元件啟動(dòng)時(shí)，開(kāi)放相間阻抗保護(hù)。式（2.7）式中I為相間電流突變量。IT為浮動(dòng)門檻，隨著變化量輸出增大而逐步自動(dòng)提高，取1.25倍可保證門檻電流始終略高于不平衡輸出。Ie為變壓器本側(cè)二次額定負(fù)荷電流。b 相間阻抗保護(hù)邏輯框圖圖2.8 相間阻抗保護(hù)邏輯框圖如上圖2.7所

34、示，相間阻抗保護(hù)可用于當(dāng)電流、電壓保護(hù)不能滿足需求時(shí)的變壓器相間故障后備保護(hù)。相間阻抗保護(hù)信號(hào)輸出需滿足：本側(cè)電壓投退壓板（當(dāng)某側(cè)電壓投退壓板退出時(shí)，該側(cè)相間阻抗元件判別自動(dòng)退出）不退出，相間阻抗在動(dòng)作區(qū)，本側(cè)PT未異常動(dòng)作，滿足啟動(dòng)元件動(dòng)作條件（見(jiàn)式2.6），后備保護(hù)硬壓板投入（即實(shí)際的金屬接頭壓板），后備保護(hù)軟壓板投入（即在微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)置），相間阻抗保護(hù)控制字為1，相間阻抗保護(hù)啟動(dòng)元件動(dòng)作。 接地阻抗保護(hù)接地阻抗保護(hù)作為繞組、引線的接地故障的后備保護(hù)或相鄰元件接地故障的后備保護(hù)。在中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，當(dāng)零序電流保護(hù)的靈敏度不能滿足要求時(shí)，可采用接地阻抗保護(hù)，它的主要任務(wù)是正確反映電

35、網(wǎng)的接地短路。接地阻抗保護(hù)可實(shí)現(xiàn)偏移阻抗、全阻抗或方向阻抗特性。對(duì)接地阻抗保護(hù)的各時(shí)限可以通過(guò)相應(yīng)保護(hù)投退控制字進(jìn)行投退。a) 啟動(dòng)元件啟動(dòng)電流元件采用電流互感器二次三相自產(chǎn)零序電流，當(dāng)自產(chǎn)零序電流大于0.2 倍本側(cè)二次額定電流時(shí)，開(kāi)放接地阻抗保護(hù)。式（2.8）式中Ie為變壓器本側(cè)二次額定電流。b) 接地阻抗保護(hù)邏輯框圖圖2.9 接地阻抗保護(hù)邏輯框圖如上圖2.8所示，接地阻抗保護(hù)作為繞組、引線的接地故障的后備保護(hù)或相鄰元件接地故障的后備保護(hù)，主要任務(wù)是正確反映電網(wǎng)的接地短路。接地阻抗保護(hù)信號(hào)輸出需滿足：本側(cè)電壓投退壓板（當(dāng)某側(cè)電壓投退壓板退出時(shí)，該側(cè)接地阻抗元件判別自動(dòng)退出）不退出，接地阻抗在

36、動(dòng)作區(qū)，本側(cè)PT未異常動(dòng)作，滿足啟動(dòng)元件動(dòng)作條件（見(jiàn)式2.7），后備保護(hù)硬壓板投入（即實(shí)際的金屬接頭壓板），后備保護(hù)軟壓板投入（即在微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)置），接地阻抗保護(hù)控制字為1，接地阻抗保護(hù)啟動(dòng)元件動(dòng)作。 復(fù)壓閉鎖過(guò)流保護(hù)復(fù)壓過(guò)流保護(hù)，作為變壓器或相鄰元件的后備保護(hù)?？赏ㄟ^(guò)整定相關(guān)定值控制字選擇各段過(guò)流是否投入。a) 過(guò)流元件過(guò)流元件接于電流互感器二次三相回路中，當(dāng)任一相電流滿足下列條件時(shí)，過(guò)流元件動(dòng)作。式（2.9）式中Iop為動(dòng)作電流整定值。b) 復(fù)合電壓元件當(dāng)某側(cè)PT 檢修或旁路代路未切換PT 時(shí)，為保證該側(cè)后備保護(hù)的正確動(dòng)作，需退出該側(cè)電壓投退壓板。當(dāng)某側(cè)電壓投退壓板退出或某側(cè)發(fā)生PT

37、異常時(shí)，對(duì)復(fù)壓閉鎖過(guò)流保護(hù)的影響如下：l 對(duì)于低壓側(cè)復(fù)壓過(guò)流保護(hù)，該保護(hù)變成過(guò)流保護(hù)。l 對(duì)于高（中）壓側(cè)復(fù)壓過(guò)流保護(hù)，退出該側(cè)的復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)，即高壓側(cè)發(fā)生PT 異?；螂妷和锻藟喊逋顺鰰r(shí)，退出高壓側(cè)的復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)，中壓側(cè)發(fā)生PT 異常或電壓投退壓板退出時(shí)，退出中壓側(cè)的復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)，如此類推。l 當(dāng)各側(cè)都出現(xiàn)電壓投退壓板退出或發(fā)生PT 異常時(shí)，各側(cè)復(fù)壓過(guò)流保護(hù)都變成過(guò)流保護(hù)。c) 保護(hù)邏輯框圖以高壓側(cè)復(fù)壓過(guò)流為例，保護(hù)邏輯圖如下圖所示：圖2.10 復(fù)合電壓過(guò)流保護(hù)邏輯圖 過(guò)負(fù)荷（有載調(diào)壓閉鎖、通風(fēng)啟動(dòng)）保護(hù)裝置設(shè)有三個(gè)保護(hù)分別對(duì)應(yīng)這三項(xiàng)功能，取最大相電流作為判別。裝置給出通風(fēng)啟動(dòng)觸電，有載調(diào)壓閉

38、鎖觸電?？梢酝ㄟ^(guò)相應(yīng)保護(hù)投退控制定值進(jìn)行投退。各側(cè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)定值固定為該側(cè)額定電流1.1倍，時(shí)間固定為6s。過(guò)負(fù)荷保護(hù)的邏輯框圖：圖2.11 過(guò)負(fù)荷保護(hù)邏輯圖2.5 主變壓器非電氣量保護(hù)WBH-802A 裝置完成一臺(tái)變壓器所有的非電量保護(hù)。非電量觸點(diǎn)經(jīng)保護(hù)裝置重動(dòng)后給出三組信號(hào)觸點(diǎn)，同時(shí)保護(hù)裝置的CPU 記錄非電量動(dòng)作情況。直接跳閘的非電量保護(hù)，直接驅(qū)動(dòng)保護(hù)裝置中的跳閘出口繼電器。非電量保護(hù)的原理示意圖如下所示：圖2.12 直接瞬時(shí)跳閘的非電氣量保護(hù)原理示意圖圖2.13 不跳閘的非電量保護(hù)原理示意圖2.6 電氣量保護(hù)裝置硬件介紹及接線2.6.1 裝置介紹WBH-801A保護(hù)裝置采用新一代32

39、位基于DSP 技術(shù)的通用硬件平臺(tái)。整體大面板，全封閉機(jī)箱，硬件電路采用后插拔的插件式結(jié)構(gòu)，CPU 電路板采用6 層板，并采用表面貼裝技術(shù)，提高了裝置可靠性。硬件框圖如下圖所示：圖2.14 硬件框圖裝置有兩個(gè)完全獨(dú)立的、相同的CPU 板，并具有獨(dú)立的采樣、A/D 變換、邏輯計(jì)算及啟動(dòng)功能，兩塊CPU 板硬件電路完全一樣。CPU 部分硬件框圖如圖4-1-2。兩塊CPU 板“與”啟動(dòng)出口。另有一塊人機(jī)對(duì)話板，由一片DSP 專門處理人機(jī)對(duì)話任務(wù)。人機(jī)對(duì)話擔(dān)負(fù)鍵盤操作和液晶顯示功能。正常時(shí)，液晶顯示當(dāng)前時(shí)間、各側(cè)電流、電壓、差電流。人機(jī)對(duì)話中所有的菜單均為簡(jiǎn)體漢字。裝置核心部分采用德州儀器公司(Texa

40、s Instruments)的32 位數(shù)字信號(hào)處理器TMS320VC33，主要完成保護(hù)的出口邏輯及后臺(tái)功能，使保護(hù)整體精確、高速、可靠。圖2.15 CPU部分硬件框圖模擬量變換由23 塊交流變換插件完成，功能是將CT、PT 二次電氣量轉(zhuǎn)換成小電壓信號(hào)。保護(hù)出口由23 塊出口插件構(gòu)成，完成所有跳閘出口功能。信號(hào)插件和開(kāi)入插件分別完成信號(hào)開(kāi)出、開(kāi)關(guān)量輸入等功能。2.6.2 裝置背視示意圖裝置背視示意圖如下圖所示：圖2.16 WBH-801A背視示意圖1、2、3號(hào)插件分別對(duì)應(yīng)高中低壓側(cè)，作用是將對(duì)應(yīng)的互感器二次側(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成保護(hù)裝置所需要的弱電信號(hào)，同時(shí)起隔離和抗干擾作用。采保插件將由變換器來(lái)的弱電信

41、號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波后，由多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)對(duì)信號(hào)進(jìn)行選通，然后通過(guò)電壓跟隨器對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，以提高其負(fù)載能力。主保護(hù)CPU和后備保護(hù)CPU有數(shù)據(jù)采集、I/O、保護(hù)及控制功能。8、9號(hào)和A#跳閘出口插件提供各種保護(hù)所需觸點(diǎn)，是輸出跳閘控制信號(hào)的出口。C#、D#、E#插件提供保護(hù)的信號(hào)接點(diǎn)，并提供與監(jiān)視控制系統(tǒng)的接口。2.6.3 與綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)接口說(shuō)明系統(tǒng)應(yīng)用總體框圖如下圖所示：圖2.17 系統(tǒng)總體框圖構(gòu)成系統(tǒng)的各個(gè)裝置之間、每一裝置內(nèi)各保護(hù)CPU 之間以及保護(hù)CPU 與通信管理CPU 之間通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線Lonworks 相連，可方便的實(shí)現(xiàn)自檢和互檢，同時(shí)減少各部分的關(guān)聯(lián)性，有利于整體可靠性的提高。單元

42、管理機(jī)以串行通信或網(wǎng)絡(luò)通信方式與變電站監(jiān)控系統(tǒng)相聯(lián),可對(duì)變電站監(jiān)控系統(tǒng)上送事件報(bào)告、告警信息等，并可由遠(yuǎn)方實(shí)現(xiàn)保護(hù)投退功能。通過(guò)Lonworks 現(xiàn)場(chǎng)總線可方便的級(jí)連多臺(tái)保護(hù)裝置，通過(guò)軟件可設(shè)置任一臺(tái)保護(hù)裝置單元管理機(jī)為與自動(dòng)化系統(tǒng)連接節(jié)點(diǎn)端口。設(shè)有兩組獨(dú)立的通訊接口RS-485，支持IEC60870-5-103 通訊規(guī)約?？蓾M足Ethernet組網(wǎng)要求，并通過(guò)配套規(guī)約轉(zhuǎn)換器可適應(yīng)多種通信規(guī)約，滿足220kV 及以上電壓等級(jí)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的要求。通信功能由兩個(gè)插件實(shí)現(xiàn)，即通信插件(E#)和通信轉(zhuǎn)換插件(D #)，可作為保護(hù)、測(cè)控或其它自動(dòng)控制裝置的通訊、人機(jī)接口管理單元，根據(jù)用戶需求，提

43、供了4個(gè)以太網(wǎng)口、2個(gè)RS-485 通信接口、1個(gè)網(wǎng)絡(luò)打印485 串口、1個(gè)打印232串口。具體定義見(jiàn)下圖。圖2.18 通信轉(zhuǎn)換插件端子定義圖圖2.19 通信插件端子定義圖實(shí)際應(yīng)用時(shí)，通信插件通過(guò)RS485 口（E09、E10或 E11、E12）將信息傳送到通信轉(zhuǎn)換插件的RS485口1 或RS485口2，再經(jīng)由通信轉(zhuǎn)換插件的以太網(wǎng)接口與控制系統(tǒng)進(jìn)行通信。WBH-801A與控制系統(tǒng)連接示意圖如下：圖2.20 主變電氣量保護(hù)與控制系統(tǒng)接線示意圖如上圖2.20所示，WBH-801A變壓器保護(hù)裝置中通訊插件將信息通過(guò)RS485端口傳入通訊轉(zhuǎn)換插件的RS485端口，然后通過(guò)內(nèi)部轉(zhuǎn)換，通過(guò)LAN端口與光纖

44、環(huán)網(wǎng)連接，再連接主控系統(tǒng)的LAN端口。一次側(cè)共選用了四臺(tái)相同型號(hào)的三繞組變壓器，根據(jù)一次側(cè)的設(shè)計(jì)，只需要選用四臺(tái)WBH-801A變壓器保護(hù)裝置即能滿足主變壓器的電氣量保護(hù)需求。2.7 非電氣量保護(hù)裝置硬件介紹及接線2.7.1 裝置介紹WBH-802A保護(hù)裝置采用新一代32 位基于DSP 技術(shù)的通用硬件平臺(tái)。整體大面板，全封閉機(jī)箱，硬件電路采用后插拔的插件式結(jié)構(gòu)，CPU 電路板采用6 層板，并采用表面貼裝技術(shù)，提高了裝置可靠性。裝置核心部分采用德州儀器公司(Texas Instruments)的32 位數(shù)字信號(hào)處理器TMS320VC33，主要完成保護(hù)的出口邏輯及后臺(tái)功能，使保護(hù)整體精確、高速、可

45、靠。2.7.2 裝置背視示意圖圖2.21 WBH-802A背視示意圖1#和I#插件作用：保護(hù)、測(cè)控以及其他自動(dòng)控制裝置的通訊、人機(jī)接口管理單元。跳閘插件提供各種保護(hù)所需觸點(diǎn)，是輸出跳閘控制信號(hào)的出口。開(kāi)入插件是裝置所需非電量信息的入口。其中包括重瓦斯、油面溫度等信息。保護(hù)CPU起到信息處理、I/O作用。出口插件作用：對(duì)應(yīng)不同情況，發(fā)出信號(hào)令繼電器動(dòng)作。2.7.3 與綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)接口說(shuō)明單元管理機(jī)以串行通信或網(wǎng)絡(luò)通信方式與變電站監(jiān)控系統(tǒng)相聯(lián)，可對(duì)變電站監(jiān)控系統(tǒng)上送事件報(bào)告、告警信息等，并可由遠(yuǎn)方實(shí)現(xiàn)保護(hù)投退功能。通過(guò)Lonworks 現(xiàn)場(chǎng)總線可方便的級(jí)連多臺(tái)保護(hù)裝置，通過(guò)軟件可設(shè)置任一臺(tái)保

46、護(hù)裝置單元管理機(jī)為與自動(dòng)化系統(tǒng)連接節(jié)點(diǎn)端口。設(shè)有兩組獨(dú)立的通訊接口RS-485，支持IEC60870-5-103通訊規(guī)約?？蓾M足Ethernet組網(wǎng)要求，并通過(guò)配套規(guī)約轉(zhuǎn)換器可適應(yīng)多種通信規(guī)約，滿足220kV及以上電壓等級(jí)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的要求。通信功能由兩個(gè)插件實(shí)現(xiàn)，即通信插件(I#)和通信轉(zhuǎn)換插件(1#)，可作為保護(hù)、測(cè)控或其它自動(dòng)控制裝置的通訊、人機(jī)接口管理單元，根據(jù)用戶需求，提供了4 個(gè)以太網(wǎng)口、2 個(gè)RS-485 通信接口、1 個(gè)網(wǎng)絡(luò)打印485 串口、1 個(gè)打印232 串口。具體定義見(jiàn)下圖。圖2.22通信轉(zhuǎn)換插件端子定義圖圖2.23 通信插件端子定義圖實(shí)際應(yīng)用時(shí)，通信插件通過(guò)RS

47、485 口（E09、E10或 E11、E12）將信息傳送到通信轉(zhuǎn)換插件的RS485口1 或RS485口2，再經(jīng)由通信轉(zhuǎn)換插件的以太網(wǎng)接口與控制系統(tǒng)進(jìn)行通信。WBH-802A與控制系統(tǒng)連接示意圖如下：圖2.24 WBH-802A與控制系統(tǒng)接線示意圖如上圖2.24所示，WBH-802A變壓器保護(hù)裝置中通訊插件將信息通過(guò)RS485端口傳入通訊轉(zhuǎn)換插件的RS485端口，然后通過(guò)內(nèi)部轉(zhuǎn)換，通過(guò)LAN端口與光纖環(huán)網(wǎng)連接，再連接主控系統(tǒng)的LAN端口。一次側(cè)共選用了四臺(tái)相同型號(hào)的三繞組變壓器，根據(jù)一次側(cè)的設(shè)計(jì)，只需要選用四臺(tái)WBH-802A變壓器保護(hù)裝置即能滿足非電氣量保護(hù)需求。2.8 變壓器比率制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)

48、的整定計(jì)算2.8.1 變壓器主保護(hù)整定計(jì)算1 變壓器基本數(shù)據(jù)選用變壓器容量為SN=KVA，220kV側(cè)：額定電壓為U1N=220kV，額定電流I1N =SN/U1N =/（1.732*220）=629.855A 額定電流二次值I1n =629.855/800=0.787A110kV側(cè)：額定電壓為U2N=110kV 額定電流為I2N=SN/U2N=/（1.732*110）=1259.710A額定電流二次值I2n =1259.710/400=3.149 A10kV側(cè)：額定電壓為U3N=10kV 額定電流為I3N=SN/U3N=/（1.732*10）=13856.813 A額定電流二次值I3N=13

49、856.813/3000=4.619 ATA變比選擇：220kV側(cè)為800/1，110kV側(cè)為2000/5,10kV側(cè)為15000/52 差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)電流定值的整定 為差動(dòng)保護(hù)的啟動(dòng)電流定值，應(yīng)按躲過(guò)變壓器額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)的最大不平衡電流整定，即：式中：為變壓器高壓側(cè)的二次額定電流；為可靠系數(shù)，；為電流互感器在額定電流下的變比誤差。CT為10P型時(shí)取0.03*2，CT為5P型或TP型時(shí)取0.01*2。為變壓器分接頭調(diào)節(jié)引起的誤差（相對(duì)額定電壓的百分?jǐn)?shù)）；為CT變比未完全匹配產(chǎn)生的誤差，一般取0.05。一般情況下可?。骸８鶕?jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況(現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)不平衡電流)確有必要時(shí)也可大于。根據(jù)工程數(shù)據(jù)，=1.

50、4*（0.02+0.1+0.9）*0.787=1.124 A3 差動(dòng)速斷的整定對(duì)220kV500kV 變壓器，差動(dòng)速斷是差動(dòng)保護(hù)的一個(gè)輔助保護(hù)。當(dāng)內(nèi)部故障電流很大時(shí)，防止由于電流互感器飽和引起差動(dòng)保護(hù)延遲動(dòng)作。差動(dòng)速斷保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)按躲過(guò)初始勵(lì)磁涌流或外部短路最大不平衡電流整定，一般?。菏街校簽樽儔浩鞯亩晤~定電流。為為倍數(shù)，視變壓器容量和系統(tǒng)電抗大小，推薦值如下：40120MVA的變壓器可取3.08.0，120MVA及以上變壓器可取2.06.0。根據(jù)工程數(shù)據(jù)，=4.0*0.787=3.148A4 二次諧波制動(dòng)系數(shù)的整定根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，建議整定為0.150.2。根據(jù)工程數(shù)據(jù)，將系數(shù)整定為0

51、.17.2.8.2 變壓器后備保護(hù)整定計(jì)算 電流的整定計(jì)算電流按躲過(guò)變壓器的額定電流整定：式中：為可靠系數(shù)，取1.21.3 為返回系數(shù)，取0.850.95 為變壓器的額定電流。 為電流互感器變比。根據(jù)工程數(shù)據(jù)，220kV側(cè)：110kV側(cè)： 10kV側(cè)： 靈敏度校驗(yàn)式中：為后備保護(hù)區(qū)末端兩相金屬性短路時(shí)流過(guò)保護(hù)的最小短路電流。要求（近后備）。根據(jù)工程數(shù)據(jù)，220kV側(cè)： 110kV側(cè)： 10kV側(cè)：3 母線微機(jī)保護(hù)設(shè)計(jì)3.1 母線保護(hù)的配置原則與規(guī)范由于母線在電力系統(tǒng)中的地位和母線發(fā)生故障造成的后果的嚴(yán)重性及其母線保護(hù)在電力系統(tǒng)中的重要性， 因此必需裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)莊主，以便快速、有選擇性地切除故

52、障母線。根據(jù)電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)程規(guī)定，裝設(shè)母線保護(hù)的原則如下：對(duì)220kV及以上電壓等級(jí)母線，應(yīng)裝設(shè)快速、有選擇切除故障的母線保護(hù)。對(duì)一個(gè)半斷路器接線，每組母線應(yīng)裝設(shè)兩套保護(hù)；對(duì)雙母線、雙母線分段等接線，為防止母線保護(hù)維修時(shí)失去保護(hù)，母線故障會(huì)危及系統(tǒng)穩(wěn)定和使事故擴(kuò)大時(shí)，也應(yīng)裝設(shè)兩套保護(hù)。3.2 母線保護(hù)配置方案設(shè)計(jì)與選型微機(jī)型母線保護(hù)，相對(duì)于其他類型的母線保護(hù)，它有著不可比擬的優(yōu)勢(shì)。其最主要的特點(diǎn)是充分利用了計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字計(jì)算的能力，方便地實(shí)現(xiàn)帶比率制動(dòng)特性的電流瞬時(shí)值差動(dòng)保護(hù)原理，而且，微機(jī)母線保護(hù)對(duì) TA 飽和具有獨(dú)特的檢測(cè)方法，抗飽和能力強(qiáng)，更重要的是，微機(jī)母線保護(hù)

53、具有通信接口，可方便地與監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián)來(lái)完成信息的遠(yuǎn)傳與遠(yuǎn)控，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。當(dāng)然，微機(jī)母線保護(hù)具有調(diào)試整定方便的優(yōu)點(diǎn)。在本次設(shè)計(jì)中，將選用WMH-800A 微機(jī)母線保護(hù)裝置作為母線保護(hù)。該型裝置設(shè)有兩套保護(hù)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和一套人機(jī)接口計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，CPU2 完成啟動(dòng)（大差、失靈、母聯(lián)等保護(hù)啟動(dòng)），CPU1 完成出口（大差及各段母線小差、復(fù)合電壓閉鎖、失靈保護(hù)、母聯(lián)保護(hù)等），雙CPU 模式可防止一塊CPU 意外故障而引起保護(hù)誤出口。其中，母聯(lián)保護(hù)包括母聯(lián)充電保護(hù)、過(guò)流保護(hù)和非全相保護(hù)。此外，CPU1 還具有母線運(yùn)行方式的自動(dòng)識(shí)別元件、TA 斷線閉鎖元件、TA 飽和檢測(cè)元件、母聯(lián)失靈及死區(qū)保護(hù)元件和TV 斷線判別元件等。3.3 母線微機(jī)保護(hù)3.3.1 保護(hù)配置WMH-800A型微機(jī)母線保護(hù)裝置設(shè)有母線差動(dòng)保護(hù)、 母聯(lián)充電保護(hù)、 母聯(lián)死區(qū)保護(hù)、母聯(lián)失靈保護(hù)、母聯(lián)過(guò)流保護(hù)、母聯(lián)非全相保護(hù)以及斷路器失靈保護(hù)等功能。在本次設(shè)計(jì)中，將采用保護(hù)箱（一）加輔助箱，共