电气二次部分

电气二次部分

除一次设备外，变电所还存在大量的二次设备，实现电能的监测与控制、供电系统的监视与保护等。二次设备包括：电压、电流和电能的测量表计，保护用电压和电流继电器，各类开关的操作控制设备，信号指示设备，自动装置与远动装置等。

一、继电保护的基本概念

在供电系统发生故障时,必须尽快地将故障部分从系统中切除,以保障电力设备的安全\限制故障影响范围;同时,还需发出报警信号,通知值班人员检查并采取消除故障的措施.这些涉及到供电系统的继电保护。

所谓继电保护，泛指继电保护的技术和由各种继电保护设备组成的保护系统，具体包括：继电保护的设计、配置、整定、调试等技术；从而获得电量信息的互感器二次回路、经过继电保护装置、至断路器跳闸线圈的一整套设备。

继电保护装置是一种反应供电系统中电气元件（电力电路、变压器、母线、用电设备等）发生故障或处于不正常运行状态、并动作于断路器跳闸或发出信号的自动装置。如图4-1所示，继电保护装置由三部分组成：

被测物理量跳闸或信号

测量比较逻辑判断执行输出

图4-1 继电保护装置的组成框图

马合冷轧110kV变电站为用户终端变电站，为马合冷轧提供电源。由于钢铁企业内部负荷电流大，工况复杂，出线线路短，线路首末端的短路电流相差无几，保护不易整定，难以配合；另外，其供电系统中非线性负荷、整流、变频调速设备等非线性负荷产生大量谐波和负序分量，将对保护装置产生一定干扰。所以为保证站内继电保护装置具有高可靠性，性能稳定，站内继电保护装置按《继电保护和安全自动装置技术规程》的要求，结合本变电站的实际情况进行配置。

二、电力变压器的保护

电力变压器是供电系统中的重要设备，包括总降压变电所的主变压器和车间变电所或建筑物变电所的配电变压器，它的故障或异常工作状态对供电的可靠性和用户的生产生活将产生严重的影响，因此，必须根据变压器的容量和重要程度装设性能良好、动作可靠的继电保护装置。

变压器的故障按发生在油箱的内外，分为内部故障和外部故障。内部故障主要有绕组的相间短路、匝间短路和单相接地，这很危险，因为短路电流产生的电弧不仅会破坏绕组绝缘，烧坏铁心，而且使绝艳材料和变压器油受热产生大量气体，有可能引起变压器油箱爆炸。外部故障有套管及其引出线的相间短路、单相接故障。

变压器的异常工作状态有：外部短路或过负荷引起的过电流，风扇故障或油面降低引起的冷却能力下降等，这些都会使绕组和铁心过热。

对于上述变压器的常见故障及异常运行状况，一般应装设下列继电保护：

⑴差动保护或过电流速断保护反应变压器的内、外部故障，瞬时动作于跳闸。

⑵瓦斯保护反应浸油式变压器的内部故障或油面降低，瞬时动作于信号或跳闸。

⑶过电流保护反应变压器外部短路引起的过电流，带时限动作于跳闸，可作为上述保护的后备。

⑷过负荷保护反应过载而引起的过电流，一般作用与信号。

⑸温度保护反应变压器油、绕组温度升高或冷却系统的故障，动作于信号或跳闸。

1、主变压器保护采用微机型保护

所谓微机保护，就是基于可编程的数字电路技术、实时数字信号处理技术并通过微型计算机实现的继电保护。

微机保护装置的基本构成包括：模拟量输入、开关量输入、微机系统、开关量输出、人机对话、外部通信等6个部分，其中微型机主系统是核心部件，其他5部分是外围接口部件。

本变电站主保护配置一套差动保护和一套本体非电量保护，保护主变压器内

部及套管相间故障、接地故障。差动保护瞬时动作跳主变各侧断路器；本体非电量保护包括重瓦斯跳闸、轻瓦斯发信号，压力释放发信号，主变油温、绕组温度高值跳闸、低值发信号，速动油压继电器跳闸，油位异常发信号，冷却器全停跳闸等。

2、站用变压器保护

每台站用变压器配置一套完整的保护，配置电流速断、过电流及单相接地保护。采用保护、测控一体化装置。

3、110kV母线保护和备用电源自投

在具有工作电源及备用电源供电的变（配）电所中，设置备用电源自动投入装置（Auto-put-into device of reserve-source,APD）。其目的就是当工作电源因故障被断开后，能自动而迅速的将备用电源投入，保证用电负荷的正常供电，工作电源和备用电源的接线方式分为两类：明备用接线方式和暗备用接线方式。明备用方式是指在正常工作时，备用电源不投入工作，只有在工作电源发生故障时才投入工作。暗备用的接线方式是指在正常时，两电源都投入工作，互为备用。

本变电站110kV侧为内桥接线，不考虑设置母线保护。但为保证变电站的供电可靠性，在本站110kV母联处配置备用电源自投装置。

4、故障滤波

为了分析电力系统故障，及时判定线路故障点位置，本变电站装设故障录波装置。站内110kV侧配置1面微机故障录波柜，故障录波柜容量为64路模拟量，128路开入量，要求故障录波装置应具有远传功能和具备网络通信接口。

5、计算机监控系统

计算机监控系统按无人值班设计，采用全分布式网络结构，以间隔为单位，按对象进行设计。

5.1.站内监控系统分为站级层和间隔层（子站级层）。站级层网络按双以太网配置，设备包括监控系统主机/操作员工作站、远动工作站和打印机等。间隔层I/O单元按间隔配置，除10kV部分外测控、保护各自独立，其他智能设备可通过通信口或智能型设备接入监控系统。

5.2.全站设置一套冗余配置的GPS时钟同步系统，采用时间同步扩展装置，满足站内监控系统、保护、故障录波及其他智能设备的时间同步要求。授时方式采

用B码对时方式。

5.3.五防功能可由微机监控系统内部软件或专用五防装置来实现。

推荐采用单元电气闭锁加专用的微机防误装置。要求专用的微机防误装置能与微机监控系统通信。采用专用的微机防误装置后，当微机监控系统瘫痪时，仍然可通过专用的微机防误装置实现防误闭锁功能。

6、直流系统与交流不间断电源

UPS是不间断电源(uninterruptible power system)的英文简称，是能够提供持续、稳定、不间断的电源供应的重要外部设备

6.1.全站设一套直流系统，用于继电保护、监控系统、事故照明等设备的供电。直流系统电压采用220V，按双充双蓄配置，单母线分段接线，并采用阀控式密封铅酸蓄电池和N+1热备份型式高频开关电源。蓄电池容量按1h事故放电时间考虑为150Ah。

直流系统应具有自动恢复、交流电源自动切换、过流过压保护、定期恒流补充充电、绝缘在线监测、防雷等功能。

10kV部分按母线采用双回路供电，其余设备采用辐射供电方式。

6.2.为了给计算机监控系统、火灾自动报警装置等重要负荷提供不间断电源，全站设置一套交流不间断电源系统（在直流电源系统配置3kVA逆变电源）。

6.3.试验电源

为满足微机保护及其他试验、运行维护的要求，全所装设一面交直流实验电源检修屏。

7、电力系统的中性点运行方式

电力系统的中性点是指星型来联接的变压器或发电机的中性点。其中性点运行方式可分为中性点有效接地系统和中性点非有效接地系统两大类。中性点有效接地系统即中性点直接接地系统，中性点非有效接地系统包括中性点不接地和中性点经消弧线圈（或电阻）的接地系，使接地电流被控制到较小数值的系统。

目前，在我国电力系统中，110KV及以上的高压系统，为降低设备绝缘要求，多采用中性点直接接地运行方式；6-35KV中压系统中，为提高供电可靠性，首选中性点不接地运行方式，当接地电流不满足要求时，可采用中性点经消弧线圈（或电阻）接地的运行方式；低于1KV的低压配电系统中，通常为中性点直接接