國網(wǎng)培訓(xùn)二次回路的特點

二次回路基礎(chǔ)變電站二次回路的特點山東首席技師、高級工程師閆大振現(xiàn)在是1頁\一共有33頁\編輯于星期五第二章目前變電站的二次回路的特點

1變電站的二次回路的現(xiàn)況及發(fā)展(第一部分)1.1電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃原則新技術(shù)應(yīng)用原則。堅持技術(shù)創(chuàng)新與技術(shù)改造相結(jié)合，近期需要與長遠目標(biāo)相結(jié)合，自主開發(fā)與引進消化相結(jié)合。遵循“先進成熟、安全可靠、高效實用、價格合理”的原則，積極采用運行可靠、技術(shù)先進、自動化程度高、占地少、維護少的設(shè)備和裝置，應(yīng)用緊湊型線路、同塔雙（多）回、大截面導(dǎo)線、全封閉式組合電器、快速保護等先進適用技術(shù)，保障電網(wǎng)安全1.2二次系統(tǒng)規(guī)劃原則二次系統(tǒng)要與一次系統(tǒng)同步發(fā)展，適應(yīng)電網(wǎng)的規(guī)模和結(jié)構(gòu)；實現(xiàn)對電網(wǎng)的實時監(jiān)控，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，滿足調(diào)度生產(chǎn)運行的需要?！笆晃濉逼陂g，山東電網(wǎng)規(guī)劃新增裝機3000萬千瓦，到2010年，全省裝機總?cè)萘考s6700萬千瓦，電網(wǎng)統(tǒng)調(diào)裝機容量約5000萬千瓦。2011—2020年期間，規(guī)劃通過國家1000千伏特高壓交流電網(wǎng)和±800千伏特高壓直流向山東輸送1500萬千瓦電力（交流800萬千瓦，直流700萬千瓦），到2020年，山東電網(wǎng)可用電源容量達到1億千瓦“十一五”及2011—2020年期間，全省發(fā)電設(shè)備利用小時數(shù)在5500小時左右，全省電力供需總體平衡，電力供應(yīng)有保證。進入21世紀(jì)，電力事業(yè)飛躍發(fā)展，系統(tǒng)中大量使用電氣設(shè)備新技術(shù)，因此必須掌握它的特點：現(xiàn)在是2頁\一共有33頁\編輯于星期五目前變電站的二次回路的特點

1.3國家對新技術(shù)使用原則因地制宜應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、智能化、緊湊型的高壓組合電器（GIS），如126～252kV全三相共箱式結(jié)構(gòu)，363～550kV三相母線共箱式結(jié)構(gòu)、簡化式組合電器等。隨著220kV、110kV六氟化硫組合電器（GIS）設(shè)備國產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)能力的提高，220kV、110kVGIS電氣設(shè)備在山東得到大規(guī)模的使用。目前，新建220kV變電站的220kV、110kV電氣設(shè)備以及500kV變電站的220kV電氣設(shè)備均全部采用GIS。500kVGIS電氣設(shè)備在山東的新建500kV汶上、魯中、棗莊等變電站使用。

1.4掌握新技術(shù)的二次回路特點由于GIS、HGIS的設(shè)備投資較常規(guī)敞開式電器大，使用年限長，但是由于二次回路使用的端子牌、接線質(zhì)量通常采用的是常規(guī)式，存在二次自動裝置與一次設(shè)備使用壽命不同步的現(xiàn)象；由于各個間隔的互感器從GIS設(shè)備中引出到間隔匯控柜，加上隔離開關(guān)、接地刀電磁閉鎖回路等，二次回路的接線多、回路復(fù)雜。因此設(shè)計中除了按照國家常規(guī)要求，同時必須注意它的二次回路的特性，防止出現(xiàn)因二次回路的問題引起的設(shè)備異常及故障?，F(xiàn)在是3頁\一共有33頁\編輯于星期五目前變電站的二次回路的特點1.5國家有關(guān)二次回路的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)二次回路的設(shè)計：繼電保護規(guī)劃、設(shè)計應(yīng)堅持“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)”的原則，遵照現(xiàn)行的有關(guān)繼電保護的國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、反事故措施要求等規(guī)定，制定符合國家電網(wǎng)實際情況的統(tǒng)一規(guī)劃和統(tǒng)一設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，并在繼電保護的各項基、改建工作中嚴(yán)格遵照執(zhí)行。山東電力超高壓系統(tǒng)變電站有22座，主變壓器104臺，變電容量25584兆伏安。隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，對繼電保護應(yīng)用技術(shù)提出了新的要求。在“統(tǒng)一規(guī)劃，統(tǒng)一設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)”的原則下，國家電網(wǎng)公司、華北電網(wǎng)公司等單位相繼編寫了《繼電保護標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計規(guī)范》、《華北電網(wǎng)繼電保護標(biāo)準(zhǔn)化》等標(biāo)準(zhǔn)，為促進繼電保護標(biāo)準(zhǔn)化管理工作，有效地減少繼電保護人員工作不規(guī)范引起的“三誤”事故，提高繼電保護運行水平，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行及現(xiàn)場工作的安全具有重大意義。80年代原水利電力部組織編寫的《四統(tǒng)一變壓器保護裝置原理設(shè)計》主要針對當(dāng)時繼電保護的現(xiàn)狀，通過統(tǒng)一原理標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一原理接線、統(tǒng)一符號、統(tǒng)一端子排布置，但是目前設(shè)計思路新現(xiàn)在是4頁\一共有33頁\編輯于星期五目前變電站的二次回路的特點舊對比不一致，如斷路器保護的聯(lián)跳、保護裝置之間的聯(lián)系，保護“雙重化”的原則等等，對變電站的后來的保護更換及擴建造成很大的困難和標(biāo)準(zhǔn)化的混亂，使得繼電保護運行存在安全隱患。標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的實施在山東超高壓系統(tǒng)已經(jīng)開始，根據(jù)要求，廠家產(chǎn)品、二次回路設(shè)計、安裝工藝已經(jīng)按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，同時我們也發(fā)現(xiàn)了一些實施中的問題。目前HGIS、GIS組合電器的廠家分散，金屬封閉開關(guān)設(shè)備的規(guī)格不一，二次原理及接線端子排不規(guī)范，通常是變電站的初建選用誰的產(chǎn)品，以后大量的擴建工程必須選用它的產(chǎn)品。由于GIS、HGIS的設(shè)備投資較常規(guī)敞開式電器大，使用年限長，存在二次回路與一次設(shè)備使用壽命不同步的現(xiàn)象。因此必須二次線實現(xiàn)“標(biāo)準(zhǔn)化”，加強施工工藝，簡化二次回路，方便運行維護，提高GIS的使用壽命。1.5.1GIS組合電器的機構(gòu)箱二次部分實現(xiàn)“標(biāo)準(zhǔn)化”設(shè)計可以①大幅度減少二次接線的設(shè)計；②提高GIS的操作可靠性，防止由于斷路器的偷跳、三相不一致等造成電網(wǎng)瓦解的事故發(fā)生；③防止人員的操作到各種短路故障時發(fā)生繼電保護拒動，可能威脅人身安全及系統(tǒng)越級跳閘事故；④給檢修人員減少了維護的工作量和提高了安全性?，F(xiàn)在是5頁\一共有33頁\編輯于星期五目前變電站的二次回路的特點山東電力系統(tǒng)使用HGIS、GIS的現(xiàn)狀分析受各個廠家的技術(shù)影響，形成GIS、HGIS各自“獨立”的狀態(tài)?，F(xiàn)在是6頁\一共有33頁\編輯于星期五目前變電站的二次回路的特點1.6對應(yīng)運行的二次回路1.6.1“遠方、就地”把手的控制范圍運行人員在進行大范圍的倒母線操作時，為便于觀察GIS的動作，習(xí)慣于就地操作，因此“遠方、就地”把手的控制范圍為：在“就地”方式，只控制斷路器的合閘、第一組跳閘回路，不控制第二組跳閘回路。以保證繼電保護在“就地”方式對發(fā)生的各種短路故障進行切除，保證設(shè)備和人員的安全。三相不一致保護與操作把手無關(guān)把手的控制在“就地”時，三相不一致保護“遠方”時有效，在“遠方”時失效，2007年11月，在500kV濰坊變電站的AIS設(shè)備改造為GIS組合電器時發(fā)現(xiàn)有這個現(xiàn)象。GIS組合電器的改動部分見圖3現(xiàn)在是7頁\一共有33頁\編輯于星期五目前變電站的二次回路的特點1,6.3斷路器與隔離開關(guān)、接地開關(guān)的交流電源分開為實現(xiàn)國家電力主管部門曾要求防止電氣誤操作應(yīng)達“五防”的要求。既：①防止誤操作斷路器；②防止帶負荷拉合刀閘；③防止帶電掛接地線；④防止帶地線送電；⑤防止誤進入帶電間隔。因此要求HGIS、GIS組合電器中的斷路器與隔離開關(guān)、接地開關(guān)的交流電源分開。以德州變電站為例，提供圖紙隔離刀閘電機為直流，實際到貨為交流，而且與斷路器的蓄能電機共用一組交流電源。為防止在檢修時出現(xiàn)誤操作隔離開關(guān)及接地開關(guān)的事故，因此將隔離開關(guān)的交流電源增加開關(guān)一組。見圖4。現(xiàn)在是8頁\一共有33頁\編輯于星期五目前變電站的二次回路的特點1.6.43/2斷路器方式的電氣閉鎖采用斷路器輔助接點采取措施：隔離開關(guān)使用斷路器輔助接點閉鎖，可以同時起到閉鎖兩側(cè)隔離刀閘的作用，這樣與傳統(tǒng)的3/2斷路器的隔離開關(guān)閉鎖統(tǒng)一，并且可以減少80根電纜芯的接線。簡化比較復(fù)雜的閉鎖圖5HGIS組合電器斷路器的電氣閉鎖回路現(xiàn)在是9頁\一共有33頁\編輯于星期五目前變電站的二次回路的特點HGIS組合電器較常規(guī)電器電氣閉鎖(聯(lián)瑣)的復(fù)雜性,不但隔離開關(guān)具有500kV一個半斷路器接線方式的AIS敞開式電器閉鎖的特點,并且斷路器設(shè)置了聯(lián)瑣回路，在HGIS斷路器兩側(cè)設(shè)有隔離刀閘的輔助接點斷開位置、合閘位置串聯(lián)的接點，主要是為了防止隔離開關(guān)非全相斷路器合閘，造成對設(shè)備的危害,見圖5。1.6.5.1增加閉鎖回路帶來的危害這樣就在有限的端子排上增加了近30芯電纜,使二次設(shè)備工作量加大。二次設(shè)備是按工作需要，依一定的次序用導(dǎo)線或電纜連接的電路稱為二次接線。二次接線的任務(wù)是反映一次系統(tǒng)的工作狀態(tài)，控制一次系統(tǒng)并在一次發(fā)生故障時使故障部分退出工作。表明二次設(shè)備之間的連接關(guān)系的電路圖，稱為二次接線圖和二次回路圖。在設(shè)備定檢和運行中發(fā)現(xiàn)異常,檢查二次接線時，接線越少越容易掌握，越容易找出問題所在，同時設(shè)備與電纜更換也就越容易。因此必須加強施工工藝，取消隔離開關(guān)不一致閉鎖斷路器回路，使用監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視隔離開關(guān)不一致，簡化二次回路，方便運行維護，提高HGIS的使用壽命。斷路器是超高壓系統(tǒng)重要設(shè)備，起著合上或斷開負荷電流，在發(fā)生各種短路故障中由繼電保護發(fā)出跳閘脈沖，快速切除短路電流，防止電氣設(shè)備損壞、人員傷亡的重要作用，因此斷路器回路不應(yīng)受到閉鎖?，F(xiàn)在是10頁\一共有33頁\編輯于星期五目前變電站的二次回路的特點使用監(jiān)控系統(tǒng)代替閉鎖的措施HGIS組合電器防止隔離開關(guān)非全相斷路器合閘聯(lián)瑣回路,完全可以用變電站的監(jiān)控系統(tǒng)，既微機五防系統(tǒng)的反映隔離刀閘的三相串聯(lián)輔助接點的代替,它的回路與非全相完全一樣，可以事先準(zhǔn)確地判斷隔離開關(guān)的位置正確性，見圖6。圖6使用隔離刀閘監(jiān)控信號代替隔離刀閘位置不一致原理圖現(xiàn)在是11頁\一共有33頁\編輯于星期五目前變電站的二次回路的特點1.7不一致保護必須裝設(shè)出口動作信號及壓板不一致保護在斷路器本體性能的作用國家電網(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反措（2005年發(fā)布）繼電保護專業(yè)重點實施要求：220kV及以上電壓等級的斷路器均應(yīng)配置斷路器本體三相位置不一致保護。既在斷路器單相跳開后，如果重合閘動作，斷路器由于壓力、機械、二次回路等原因，沒有重合成功，必須在2~2.5S內(nèi)跳開三相,并且不再重合，以保證系統(tǒng)的安全。在保護屏失去斷路器保護的情況下，或者斷路器三相不一致保護由于零序、負序電流閉鎖值故障時達不到定值拒動的情況下，它可以發(fā)揮跳開三相斷路器的重要作用，防止系統(tǒng)長時間在兩相情況下運行，造成變壓器后備保護跳閘的更大危害。例如2007年3月山東電網(wǎng)兩條500kV同桿并架線路相繼發(fā)生單相接地故障，故障發(fā)生后，保護動作，重合閘動作正確，但斷路器并未重合，因此兩臺斷路器出現(xiàn)不一致運行情況，2.5S后與華中聯(lián)網(wǎng)的中斷路器三相不一致保護動作，跳開其余兩相，而邊斷路器由于故障后系統(tǒng)潮流的變化，電流量未達到保護動作的定值，斷路器三相不一致保護未出口跳閘。因此，繼電保護的斷路器不一致保護與斷路器本體的不一致保護動作的區(qū)別應(yīng)該由各自的信號繼電器反映?，F(xiàn)在是12頁\一共有33頁\編輯于星期五目前變電站的二次回路的特點1.7．2沒有出口動作信號的危害目前超高壓變電站HGIS、GIS組合電器斷路器帶有的本體跳閘繼電器、三相不一致保護跳閘繼電器，沒有設(shè)計出口信號顯示，給運行維護人員判別斷路器二次回路誤動還是斷路器機械偷跳帶來極大的困難，雖然斷路器動作時監(jiān)控屏有“斷路器非全相”，但是不能確定出口跳閘的真正原因。斷路器的制造廠家只注重傳統(tǒng)的二次典型設(shè)計，忽略繼電保護有關(guān)規(guī)程的要求。特別近幾年投產(chǎn)、擴建的高壓斷路器二次回路仍然延襲了傳統(tǒng)的設(shè)計方案，以至在后來的運行維護中存在許多的隱患。例如斷路器本體三相不一致保護，斷路器不一致的輔助接點將電源引入電磁繼電器啟動時間繼電器，帶動出口繼電器。以單個繼電器為主要元件，數(shù)量多，特別是維護時危險性大；同時沒有出口跳閘壓板，沒有信號及信號自保持等?，F(xiàn)在是13頁\一共有33頁\編輯于星期五目前變電站的二次回路的特點為三相不一致跳閘信號部分采取措施及時反映斷路器的動作信號情況見圖6。當(dāng)QFA、QFB、QFC（斷路器本身的輔助接點）組成的回路，因為斷路器三相不一致而閉合時，通過壓板啟動時間繼電器，在時間繼電器到達終點時，中間繼電器ZJ得電，這個繼電器一方面使各分閘電磁鐵線圈（Y1A、Y1B、Y1C、Y2A、Y2B、Y2C）得電跳開斷路器。斷路器分閘后，其輔助接點切除三相不一致回路的電源。另一方面啟動重動中間繼電器1ZJ，1ZJ的作用是在本體斷路器上發(fā)出三相不一致跳閘紅色信號燈，并且自身保持，另一方面向監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出斷路器三相不一致跳閘信號，通知值班人員及時處理情況和手動復(fù)歸信號?，F(xiàn)在是14頁\一共有33頁\編輯于星期五目前變電站的二次回路的特點1.9GIS、HGIS的TA極性統(tǒng)一性1.9．1TA的P1指向母線TA的P1指向按照短路故障電流從母線流向線路短路潮流為準(zhǔn)，因此在電力系統(tǒng)中，雙母線單分段、雙母線雙分段、3/2斷路器接線方式等主接線對TA的極性原則為：TA的P1指向母線，是3/2斷路器接線方式GIS、HGIS的邊斷路器TA指向各自的母線，中間斷路器TA極性統(tǒng)一指向I母線或統(tǒng)一指向II母線。1.9．2TA的P1指向統(tǒng)一性的重要意義TA的P1指向統(tǒng)一性可以使設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化，對于線路保護、母線保護的TA二次組別從原理圖的標(biāo)號統(tǒng)一清晰。對新安裝或設(shè)備回路經(jīng)較大變動的裝置，在投入運行以前，必須用一次電流和工作電壓加以檢驗，判定帶方向的線路保護、電流差動保護（母線、發(fā)電機、變壓器的差動保護、線路縱差保護及橫差保護等）接到保護回路中的各組電流回路的相對極性關(guān)系及變比是否正確。如果TA的P1指向如表1中原理接線的現(xiàn)狀所示：P1指向斷路器的中心，TA二次的極性由于TA的位置不同，各組TA二次輸出K1失去以各自母線為準(zhǔn)的原則，對于維護和檢修十分不利?，F(xiàn)在是15頁\一共有33頁\編輯于星期五目前變電站的二次回路的特點1.10組合電器機構(gòu)二次回路實現(xiàn)“標(biāo)準(zhǔn)化”設(shè)計GIS與HGIS組合電器機構(gòu)二次回路實現(xiàn)“標(biāo)準(zhǔn)化”的設(shè)計除了斷路器跳、合閘執(zhí)行功能及報出狀態(tài)信號，還具備以下功能：①用于控制及保持本體三相不一致出口跳閘的狀態(tài)壓板及信號。②有防止斷路器“跳躍”的電氣閉鎖裝置。③斷路器除去本身壓力閉鎖以外，控制及保護跳閘回路不應(yīng)受任何電氣閉鎖。④3/2斷路器方式的電氣閉鎖采用斷路器輔助接點⑤“遠方、就地”把手的控制在“就地”時，不應(yīng)解除第二組保護跳閘回路。⑥“遠方、就地”把手的控制與三相不一致保護無關(guān)。⑦機構(gòu)箱繼電器除了出口跳閘元件外，可以使用帶試驗把手的繼電器。⑧當(dāng)一個安裝單位有斷路器、隔離開關(guān)、接地器同需要AC電源時，必須有各自的空氣開關(guān)控制。⑨端子排由阻燃、與一次設(shè)備同壽命的材料組成。⑩端子排每一安裝單位應(yīng)編有順序號，如X1、X2等，并且與原理圖的標(biāo)示一致。⑾每一端子排在最后留2~5個端子排作為備用。⑿正負電源之間以及帶電的正電源與合閘或跳閘回路之間的端子排，宜以一個空端子隔開。⒀TA的P1指向母線，是3/2斷路器接線方式GIS、HGIS的邊斷路器TA指向各自的母線，中間斷路器TA極性統(tǒng)一指向I母線或統(tǒng)一指向II母線，機構(gòu)箱中TA的二次輸出與一次對應(yīng)。⒁組合電器的設(shè)備包括TA二次、TV二次、SF6氣體表的引下線軟管，應(yīng)該使用與電器同壽命的不銹鋼材料組成。⒂各隔離氣室的SF6報警信號就地及遠方監(jiān)視正確可靠。現(xiàn)在是16頁\一共有33頁\編輯于星期五目前變電站的二次回路的特點當(dāng)前電力系統(tǒng)面臨變電站變壓器二次電纜施工工藝復(fù)雜、工作量大的瓶頸現(xiàn)象，一個迫切問題是變壓器保護、測量回路智能一次設(shè)備技術(shù)的應(yīng)用與常規(guī)二次電纜的改造。智能一次設(shè)備電子互感器電力系統(tǒng)得到應(yīng)用。作為繼電保護的通道、連接媒介，光纖以它快速光脈沖方式實現(xiàn)信號的傳遞，特點是不怕超高壓、雷電的電磁干擾，對電場絕緣，頻帶寬，衰耗低的通道得到廣泛的使用，安裝質(zhì)量尤為重要。電子式TA的一大特點就是輸出信號的數(shù)字化，信號通過光纜傳輸，可為變電站節(jié)省大量的電纜購置開支，同時可以大大縮小電纜溝的占地面積。2.1常規(guī)的二次電纜存在嚴(yán)重問題二次回路在電力系統(tǒng)中為了確保發(fā)電廠、變電站電力網(wǎng)系統(tǒng)中使操作管理能便利可靠安全運行，隨著系統(tǒng)向大容量、大電網(wǎng)的發(fā)展，它的任務(wù)日益繁重。例如變電站模擬量的采集需要設(shè)備的電磁感應(yīng)元件及電力電纜的連接，將二次額定電流、電壓輸送到保護屏及監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)察測量儀表和計量電能，故障錄波；控制回路通過二次電纜包括超高壓變電站各級電壓的斷路器及隔離開關(guān)合開關(guān)；運行與否的監(jiān)控屏的指示、故障音響、事故警報；保護方面的按需裝設(shè)各種保護裝置及自動裝置以滿足系統(tǒng)的要求；直流系統(tǒng)充電機和蓄電池組成為直流控制保護、信號電源。500kV淄博投產(chǎn)于1996年，變電容量2X750MVA，建成后統(tǒng)計二次電纜的建設(shè)長度總數(shù)達到236、8km?，F(xiàn)在是17頁\一共有33頁\編輯于星期五目前變電站的二次回路的特點二次電纜安裝使用的人力及物力相當(dāng)大根據(jù)500kV聊城變電站的#1變壓器本體提供保護及監(jiān)控的交流電流模擬量使用電纜統(tǒng)計：為25根4x4mm2總長度為3650M，施工工藝復(fù)雜、電纜敷設(shè)量大,端子排擁擠不堪,在1.5米見方的端子箱中密密麻麻的電纜竟有近50根420個接頭。#1、#2主變壓器同時進入保護室，電纜層中電纜明顯擁擠，而且#1、#2、#0三臺所用電變壓器的動力控制電纜共同使用一個電纜溝，因此電纜架上排滿電纜，空間極少,施工人員檢查出入很不方便。見圖1.幾個老變電站例如500kV濟南站、濰坊站使用電纜隧道，雖然空間大，但是浪費也大。2.1.2電纜絕緣破壞十分嚴(yán)重：見圖1電纜的擁擠引起絕緣下降盡管驗收時絕緣情況均符合規(guī)程要求，投入運行后不久由于個別二次電纜的絕緣降低，2004年7月26日14時31分，500kV聊城站#2變壓器保護屏B屏公共繞組零序保護動作，#2變壓器5033、5032、202斷路器跳閘，#3變壓器停電。最后確定為二次電纜絕緣降低兩點接地附加電流引起變壓器跳閘。同年6月10日12時56分，同樣因為二次電纜絕緣降低問題引起500kV濱州站3號主變保護B屏差動保護動作，造成變壓器各側(cè)跳閘，損失有功負荷126.9MW，無功負荷53.9Mvar。同時由于TA和TV的電磁特征的開路及短路現(xiàn)象引起系統(tǒng)故障屢見不鮮?，F(xiàn)在是18頁\一共有33頁\編輯于星期五目前變電站的二次回路的特點現(xiàn)在是19頁\一共有33頁\編輯于星期五目前變電站的二次回路的特點2.1.3TA造成飽和的分析TA在繼電保護和電流測量中的作用長期以來具有不可替代的地位，但在作為保護用時，TA的飽和問題卻一直影響繼電保護裝置。當(dāng)TA飽和時。二次信號發(fā)生畸變引起繼電器誤動作。造成電流互感器飽和的主要成分是一次電流的直流成分。在短路故障的暫態(tài)過程中，由于直流分量而使得暫態(tài)磁通比穩(wěn)態(tài)磁通大許多倍而飽和，使勵磁電流猛增，誤差很大，影響到快速繼電保護裝置的正確動作。另外，閉合鐵心中很可能有較大的剩磁，如果剩磁的極性與暫態(tài)磁通的直流分量的極性相同，鐵心飽和就會更為嚴(yán)重。這種剩磁可以通過開氣隙加以改善，但仍不盡人意，因這樣設(shè)計出來的鐵心繞組往往體積大、重量重。2.14電纜進水現(xiàn)象必須引起高度重視塑料電纜被水分侵入后,會發(fā)生老化現(xiàn)象,這主要是由于水分呈樹狀滲透引起的,在導(dǎo)體內(nèi)及絕緣體外都有水分存在時,產(chǎn)生老化現(xiàn)象最嚴(yán)重,這可能是某中原因使水容易集積絕緣內(nèi),當(dāng)導(dǎo)體內(nèi)有水分比絕緣外有水分所引起的水分滲透老化更快.所以我們不能對塑料電纜的進水問題不予重視。在運輸、儲存、敷設(shè)和運行中都要重視，避免水分侵入塑料電纜芯?，F(xiàn)在是20頁\一共有33頁\編輯于星期五目前變電站的二次回路的特點2.15電纜受分布電容及電磁影響很大在變電站中誤跳閘繼電器動作的條件是電纜竄入的交流分量足夠大、跳閘電纜的對地分布電容大。山東500kV聊城站、500kV寧波河姆變電站于2004年都發(fā)生過，見圖2。當(dāng)交流分量大到一定程度時，使1TJR繼電器動作的關(guān)鍵因素為繼電器的動作值、動作功率、回路阻抗（繼電器線圈阻抗與分布電容C2阻抗的和）及線圈阻抗與分布電容C2阻抗的分壓比。在現(xiàn)場實際接線中，誤跳開關(guān)此跳閘回路的長電纜對地分布電容較大見圖1。而1TJR出口繼電器的動作電壓為70V左右，線圈內(nèi)阻為5.2kΩ，因此當(dāng)220V交流量通過電纜竄入直流控制回路時，足以使1TJR出口繼電器誤動作跳閘。2004年5月16、18日及10月30日，500kV聊城站三次發(fā)生了二次回路跳閘的事故，多次切斷與聊城電廠的緊密聯(lián)系。智能一次設(shè)備技術(shù)的應(yīng)用將從根本上解決了電磁原理帶來的弊端，OET和電磁式的TA、TV區(qū)別為：OET是數(shù)字信號通過光纜到保護、控制室，高低壓之間沒有電氣聯(lián)系；電磁式TA、TV傳輸模擬量信號，通過電纜連接到保護、控制室，節(jié)約大量的電纜及人力的使用?；ジ衅髦饕糜陔娏ο到y(tǒng)基本參數(shù)的測量，以及為電力系統(tǒng)的計量、保護與監(jiān)控單元提供信號。隨著電力系統(tǒng)輸電容量的增長和電網(wǎng)電壓等級的提高，基于電磁式原理的傳統(tǒng)互感器漸漸不能滿足電力系統(tǒng)飛速發(fā)展的需要，呈現(xiàn)出一系列自身難以克服的缺陷。隨著信息技術(shù)和計算機技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)已逐漸成為一門主流技術(shù)，并在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。再加上光纖通信技術(shù)和傳感技術(shù)的日趨成熟完善，使得電力系統(tǒng)部分使用新型的電力互感器成為可能?，F(xiàn)在是21頁\一共有33頁\編輯于星期五目前變電站的二次回路的特點現(xiàn)在是22頁\一共有33頁\編輯于星期五目前變電站的二次回路的特點2.2智能一次設(shè)備技術(shù)的運用一次設(shè)備被檢測的信號回路和被控制的操作驅(qū)動回路采用微處理器和光電技術(shù)設(shè)計，簡化了常規(guī)機電式繼電器及控制回路的結(jié)構(gòu)，數(shù)字程控器及數(shù)字公共信號網(wǎng)絡(luò)取代傳統(tǒng)的導(dǎo)線連接。換言之，變電站二次回路中常規(guī)的繼電器及其邏輯回路被可編程序代替，常規(guī)的強電模擬信號和控制電纜被光電數(shù)字和光纖代替。一次設(shè)備帶光遙感器的TA，TV，電力原始數(shù)字信號通過光纖直接傳輸給二次的保護控制系統(tǒng)是當(dāng)今世界先進科技項目。例如ABB最新推出的智能化一次設(shè)備“PASS”(PlugandSwitchSystem)，澳大利亞有四個新建變電站擬采用。其中Blackwall變電站已于1999年底安裝完成。PASS由一只金屬殼組成，它把氣體絕緣的斷路器、母線隔離刀閘、接地刀閘、電流及電壓傳感器與套管組合在一個共用的氣室內(nèi)。數(shù)字式互感器在我國也得到使用，例如新寧光電自動化公司基于羅科夫斯基線圈-積分器理論,2002年在江蘇省110kV變電站使用數(shù)字式光電電流互感器獲得成功。數(shù)字式技術(shù)和光電技術(shù)運用，保證了互感器的高精度。室外的采集器單元置于一個和被測量電壓等電位的密封屏蔽的傳感頭部件內(nèi)，提高了抗EMI、RFI性能，同時提供了一個清潔的工作環(huán)境，采集器單元和合并器單元的數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)換數(shù)字信號后由光纜傳輸，使得長距離數(shù)據(jù)傳輸可靠性大大增強。大電流傳變器使光電式互感器具用無限飽和、頻率響應(yīng)寬，電流精度高，暫態(tài)特性好等優(yōu)點，裝置測量準(zhǔn)確度達到0.1級，保護達到5TPE20?，F(xiàn)在是23頁\一共有33頁\編輯于星期五目前變電站的二次回路的特點光纖電纜代替電磁電纜在500kV變電站得到廣泛的使用,目前由河南電力試驗研究院與德國斯尼文特公司等聯(lián)合研制的交流變電站用500千伏光電電子式互感器于2005年10月14日在500千伏鄭州變電站投入運行，500千伏嵩鄭II線路使用,填補了國內(nèi)輸變電500千伏電壓等級電子式互感器空白。

數(shù)字化變電站是指變電站內(nèi)一次電氣設(shè)備和二次電子裝置均實現(xiàn)數(shù)字化通信，并具有全站統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)通信平臺，在此平臺的基礎(chǔ)上實現(xiàn)智能裝置之間的互操作性。目前山東500kV變電站的監(jiān)控系統(tǒng)實行數(shù)字技術(shù)，從分布式保護室至控制室由以太網(wǎng)傳輸，由于實現(xiàn)資源共享，只要一條網(wǎng)絡(luò)線路即可，節(jié)約開支。光纖通信系統(tǒng)的主要優(yōu)點：(1)傳輸頻帶寬、通信容量大，傳輸速率快；(2)線路損耗低、傳輸距離遠；(3)抗干擾能力強。如果積極實現(xiàn)光電傳感器（OET）的在500kV變電站的應(yīng)用，它的優(yōu)點除了包括以上網(wǎng)絡(luò)特點外，還表現(xiàn)在(1)頻率范圍寬。(2)響應(yīng)速度快，動態(tài)范圍大，測量精度高。(3)抗干擾能力強，電絕緣特性優(yōu)質(zhì)。(4)光電互感器重量輕，綜合造價低。(5)由于高壓部分和地面無電氣聯(lián)系，互感器信號柱主要用途是保護連接高壓部分和地面部分的數(shù)據(jù)、能量。2.3需要解決的關(guān)鍵問題由于保護和控制集成系統(tǒng)（PROScada）將保護和控制功能集成到同一裝置中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的完全共享。因此光電傳感器、光纖技術(shù)、局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用必須遵照繼電保護的模擬量的一般規(guī)定?，F(xiàn)在是24頁\一共有33頁\編輯于星期五目前變電站的二次回路的特點2.3.1解決互感器的二次接線組別使光電互感器實現(xiàn)保護功能一致常規(guī)繼電保護采用來自互感器的模擬量為經(jīng)過組合的12點、6點組別的接線，使得經(jīng)過交流輸入變換插件（AC）與系統(tǒng)接線圖如下：圖3，分別為三相電流和零序電流輸入，為三相電壓輸入，額定電壓為100/√3V；Ux為重合閘中檢無壓、檢同期元件用的電壓輸入，額定電壓為100V或100/√3V。使用微機系統(tǒng)將以上的回路轉(zhuǎn)換為光電系統(tǒng)，利用電容分壓原理測量電壓，采用高速低耗Ａ／Ｄ芯片和ＤＳＰ處理器完成高壓側(cè)數(shù)據(jù)的實時處理，再經(jīng)Ｅ／Ｏ變換，以光纖作為信號傳輸媒質(zhì)，把高壓側(cè)轉(zhuǎn)換的脈沖信號傳輸?shù)蕉蝹?cè)進行測量保護的電子式光電組合互感器，見圖4?，F(xiàn)在是25頁\一共有33頁\編輯于星期五目前變電站的二次回路的特點現(xiàn)在是26頁\一共有33頁\編輯于星期五目前變電站的二次回路的特點例如電子式互感器高壓側(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用ＴＭＳ

３２０ＬＣ５４５作為主控芯片，選用ＡＤＳ８３４４芯片實現(xiàn)對傳感頭輸出的各路模擬信號的實時采集和模數(shù)變換。高壓側(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的主要工作流程是：接收傳感頭輸出的模擬信號并進行預(yù)處理，然后送到Ａ／Ｄ芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，最后經(jīng)過Ｅ／Ｏ變換成光信號輸出到光纖傳輸系統(tǒng)。

現(xiàn)在是27頁\一共有33頁\編輯于星期五目前變電站的二次回路的特點2.3．2變壓器保護的TA二次接線方式變壓器保護不同于線路、母線、電抗器、電容器等保護，一些TA的二次接線設(shè)計要求串并聯(lián)的較多，例如500kV聊城站#1、#2變壓器35kV側(cè)的TA二次由于一次接線的主接線為三角型，因此TA二次側(cè)為了實現(xiàn)12點組別，將A相進線套管的TA二次與B相出線套管TA二次并聯(lián)引出作為A相進保護裝置，將B相進線套管的TA二次與C相出線套管TA二次并聯(lián)引出作為B相進保護裝置，將C相進線套管的TA二次與A相出線套管TA二次并聯(lián)引出作為C相進保護裝置，然后將它們的尾部連接成為N端即12點進保護裝置。我們應(yīng)用數(shù)字接口光纜傳輸應(yīng)用的特點就是輸出信號的數(shù)字化，信號通過光纜傳輸，可為變電站節(jié)省大量的電纜購置開支，同時可以大大縮小電纜溝的占地面積，見圖5?？蓪崿F(xiàn)與保護、故障錄波設(shè)備點對點連接方式例如以上的35kVTA二次連接；計量設(shè)備和測量設(shè)備可采用點對點方式連接（IE660044.7），也可采用以太網(wǎng)方式（IEC61850）。

2.3．3光纖的各種接線組別接口使用繼電保護裝置控制除此以外,目前變電站使用的微機變壓器保護都具有獨特的差動二次電流相位調(diào)整方法，例如采用Δ→Y變換變壓器各側(cè)TA二次電流相位，因此故障相、非故障相具有名特征，勵磁涌流閉鎖判據(jù)可以實現(xiàn)分相制動?，F(xiàn)在是28頁\一共有33頁\編輯于星期五目前變電站的二次回路的特點2.4變壓器保護適宜混合式電子互感器電力變壓器是發(fā)電廠及變電所最重要電氣設(shè)備之一，它是由繞在一個鐵心上兩個和或兩個以上的線圈，通過交變磁通互相聯(lián)系著。把一種等級電壓與電流變成同頻率的另一種等級電壓與電流作為聯(lián)絡(luò)與用戶使用。電力系統(tǒng)中變壓器事故率較高，據(jù)前幾年資料統(tǒng)計，占電氣設(shè)備事故率65%，特點一是突發(fā)事故，事先系統(tǒng)無波動。二是以線圈、套管、分接開關(guān)等部位最為嚴(yán)重。三是損失很大，防爆器嚴(yán)重噴油、鐘罩變型、線圈崩裂，燒黑。原因是制造質(zhì)量差，施工遺留金屬物品，分接開關(guān)不到位等。因此，TA與保護裝置的測量、正確動作尤為重要。2.4．1變壓器適宜混合式電子互感器所謂混合式就是高壓側(cè)仍然是油浸式，與傳統(tǒng)的不同點為二次是為Ａ／Ｄ芯片模擬通道的允許輸入范圍。Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換部分主要是在ＤＳＰ主控芯片的控制下實時將模擬信號變換成數(shù)字信號。Ｅ／Ｏ轉(zhuǎn)換部分是將數(shù)字信號經(jīng)過調(diào)制變成光脈沖信號，然后由光纖傳輸?shù)奖Ｗo屏側(cè)。作為從電磁式TA向光電式TA的過渡產(chǎn)物的混合式電流互感器的傳感頭不是光學(xué)元件，而采用了傳統(tǒng)的TA或空心互感器(即Rogowski線圈)，通過光纖將信號從高電位傳輸?shù)降碗娢?。這種結(jié)構(gòu)既具有光纖傳輸?shù)膬?yōu)點，又避免了光學(xué)傳感頭存在的溫度和振動問題。由于這種互感器處于高電位的電子裝置需要可靠的電源供應(yīng)，現(xiàn)在已不大采用處于高電位的小TA供電的方式，而采用地電位反射入光能，在高電位處將光能變?yōu)殡娔艿墓╇姺绞?。所以這種光電式電流互感器又可稱為混合式光電TA。

現(xiàn)在是29頁\一共有33頁\編輯于星期五目前變電站的二次回路的特點2.4．2變壓器混合式電子互感器輸出應(yīng)用如前所述，變壓器保護在可靠性較一般保護要求更加嚴(yán)格，由于變壓器保護的比率差動、零差保護等對各側(cè)