变电站二次继电保护设计方法及问题

变电站二次继电保护设计方法及问题

摘要：近年来，变电站继电保护的配置原则、组屏方案等存在较大差异，给运行、维护和管理等带来不便。文章主要阐述二次典型设计中继电保护编制的依据，从而分析继电保护配置及组屏原则，并提出实施中应注意的问题，旨在提高变电站二次设计水平及保持电力设备的安全运行与使用。

关键词：二次设计 ， 继电保护，变压器，母线配置

Abstract: in recent years, the substation configuration of the relay protection principle, the panel configuration scheme of differences, to operation, maintenance and management of bring inconvenience. This article expounds mainly in the design of two typical of relay protection, the basis of the analysis and relay protection configuration and principle of screen, and puts forward the problems should pay attention to, the aim is to raise substation design two times level and keep the safe operation of electric power equipment and use.

Keywords: second design, protection, transformer, bus configuration

1 继电保护的编制依据

近年来随着科学技术的发展，微机型继电保护装置在我国电力系统中得到了广泛应用。然而在应用中不同厂家保护装置的输入输出量、压板、端子、报告和定值等不统一、不规范的问题日渐突出，给继电保护运行、维护和管理等带来较大困难，为此南方电网调度中心组织编制了南方电网公司继电保护设备的2个企业标准：Q/SCG-2011《南方电网220kV线路保护技术规范》和中国南方电网有限责任公司企业标准《继电保护及有关二次回路验收规范》。

二次典型设计继电保护部分是在满足国标GB/T14285-2006《继电保护及安全自动装置技术规程》的基础上，以这2个企业标准为依托编制的。典型设计中继电保护的配置原则、技术要求及组屏方案等与这2个企业标准是一致的，只是二者各有侧重。二次典型设计更适用于设计院在工程设计和设备招标采购时对继电保护系统进行统一规定，而企业标准更注重对保护厂家的保护装置进行统一规范。

2 继电保护配置及组屏方法

继电保护的详细配置方法、技术要求及组屏方案可参见已出版的《南方电网公司变电站标准设计》（2006版），这里仅对220kV变电站中继电保护差别较大的个别功能、配置及组屏方法进行分析和解释。

2.1 220kV母线保护及断路器失灵保护

历年的《继电保护与安全自动装置运行情况统计分析》表明，失灵保护误动的主要原因是误碰启动失灵保护开入回路，其根本原因是失灵电流判别由独立配置的失灵启动装置实现， 不是由最终完成跳闸功能的失灵保护实现。当存在误启动失灵保护开入回路时，失灵保护极容易误动作。遵循“失灵最终跳闸应判电流”的原则，失灵电流判别宜由失灵保护实现，可显著提高失灵保护的可靠性。

因此，二次典型设计要求：1）双母线配置双套失灵保护，双套失灵保护功能宜分别含在双套母差保护中；2）失灵保护双重化配置后，每套线路（或主变压器）与失灵保护采用“一对一”启动方式，以简化失灵启动回路；3）失灵保护的电流判别由母线保护实现，取消220kV各间隔独立配置的失灵启动装置；4）对于主变压器单元，无论是主变压器故障还是220kV母线故障导致的变压器中压侧断路器失灵其失灵保护的电流判别和延时均由母线保护实现。

2.2 220kV线路重合闸

220kV断路器的失灵保护及失灵电流判别功能含在母线保护中后，二次典型设计规定不再配置独立的断路器辅助保护装置，要求每一套220kV线路保护均应含重合闸功能。此外，为简化回路，保持2套保护的独立性，典型设计要求2套重合闸应采用一对一线路保护起动和断路器控制状态与位置不对应起动方式，不采用2套重合闸相互起动和相互闭锁方式。因此每套线路保护和其重合闸必须同时运行、同时退出，若仅要求一套重合闸合闸时，另一套重合闸的合闸压板断开或控制字置“禁止重合闸”。

2.3重合闸沟通三跳回路

对“双母线接线”二次典型设计要求2套线路保护自带重合闸功能，重合闸直接沟通线路保护三跳，且仅沟通合用的线路保护进行三跳，2套保护装置之间不相互沟通三跳。

2.4电压切换箱的接线

对于电压切换箱，采用双位置接点可以防止接点接触不良时保护不失去电压，但是在检修时，如措施不到位，易发生反送电。因此基于电压切换箱和保护双重化配置，二次典型设计要求隔离刀闸辅助接点采用单位置输入方式，当刀闸辅助接点接触不良等原因导致切换回路异常，保护失去电压时，可允许短时退出一套。

2.5 保护及故障录波信息管理子站系统

目前针对WINDOWS系统的恶意代码很多，采用PC硬件和WINDOWS操作系统的子站系统稳定性和可靠性相对较弱。而LINUX系统安全性高，针对该

系统的恶意代码较少；UNIX系统也具有增强的系统安全机制、稳定的系统核心及完善的备份功能。此外，由于嵌入式装置化产品系统稳定性好，可靠性高，嵌入式装置多为无硬盘、无风扇的装置，系统不会出现因为硬盘等存储设备因震动而导致故障。

鉴于调度对保护及故障信息管理子站系统可靠性和安全性要求的提高，二次典型设计对子站系统宜采用嵌入式装置化的产品，主机应采用基于UNIX或LINUX的安全操作系统。

3 实施时应注意的问题

3.1 220kV及以下变压器保护设置

220kV变压器多为三相式三卷变压器，按技术规程要求，一般装设瓦斯保护、差动保护，同时在其高、中压侧均装设了复合电压闭锁过流保护及零序方向过电流保护与间隙保护，低压侧装设复合电压闭锁过流保护。各侧复合电压闭锁过流保护及零序方向过电流保护综合，可以反应变压器内部、各侧母线及母线邻近的电气设备的接地与相间故障，作为变压器自身主保护及各侧母线及母线邻近的电气设备的后备保护。110kV及以下变压器一般装设瓦斯保护（对油浸式变压器）、差动保护，110kV侧零序过电流保护、间隙保护及各侧过流保护或复合电压闭锁过流保护，这些保护的作用与220kV变压器的作用相似。

3.2 与通信专业的协调

在系统保护对通信设备的要求上2个专业的相关规定往往有些不太一致，本次对二次设计进行了协调统一，在系统继电保护和系统通信的相关章节均进行了明确一致的规定，主要体现在如下几个方面：

（1）对于50km以下短线路，有条件时，优先采用双光缆；对于没有迂回光缆路由的同塔双回线路宜架设双光缆。

（2）1回线路的2 套纵联保护均复用通信专业光端机时，应通过2套独立的光通信设备传输，每套光通信设备可按最多传送8套线路保护信息考虑。

（3）保护采用专用光纤芯通道时，保护光纤应直接从通信光配线架引接。

3.3 对一次设备的要求

（1）对断路器的要求：为简化二次回路，避免长电缆开入导致保护误动，二次典型设计规定断路器三相不一致保护，断路器防跳、跳合闸压力闭锁等功能宜由断路器本体机构箱实现。

（2）对双母线接线线路电压互感器的要求：为简化电压切换回路，提高保护装置运行可靠性，对双母线接线，二次典型设计规定每个间隔宜配置三相线路

电压互感器。

4 结束语

综上所述，继电保护的配置和组屏原则要优先按照典型设计考虑，适当可兼顾各地区习惯；在设备招标采购阶段，设计使用者要注意处理好国网继电保护企业标准及国家电网集中规模招标采购系统保护招标文件范本的关系，从而提高电力技术的水平及质量。

参考文献

[1]Q/GDW161—2007线路保护及辅助装置标准化设计规范[S].

[2]唐纯华.有关变电站二次回路及继电保护调试技巧分析[J].大众科技，2010，（2）．

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。