《全国技术措施版 电气》第3章 配变电所2.docx

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《全国技术措施版电气》第3章配变电所2

《全国技术措施2009版电气》第3章配变电所2

3.6继电保护装置

3.6.1一般要求

1民用建筑配变电设备及线路，应设有主保护、后备保护和设备异常运行保护装置，必要时可增加辅助保护。

2配变电所高低压配电装置断路器的控制方式，宜采用控制室集中操作或在开关柜上就地操作。

3配变电所的主进线开关宜采用断路器，并设置三相过流及速断保护装置，以确保用户故障时不睡响上级系统的正常供电。

4继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。

1）可靠性--要求保护装置动作可靠，避免误动和拒动。

宜选择最简单的保护方式，选用可靠的睇件构成最简单的回路，便于检测调试、整定和维护。

2）选择性--首先由故障设备或线路的保护装置切除故障。

为保证选择性，对一个回路系统的设断线路的保护装置，其上、下级之间的灵敏性和动作时间应逐级相互配合。

3）灵敏性--在设备或线路的被保护范围内，发生金属性短路或接地时，保护装置应避免越级跳瞄并具有必要的灵敏系数。

灵敏系数应根据不同运行方式和不同故障类型进行计算，灵敏系数Km为被酗区发生短路时，保护装置处的最小短路电流Ikmin与保护装置一次侧动作电流Idz的比值。

即：

Km≥Ikmin/Idz（3.6.1）

对多相短路保护，Ikmin取两相短路电流最小值Ik2min；对35、6~10kV中性点不接地系统的单相短路保护取单相接地电容电流最小值，Icmin；对220/380V中性点接地系统的单相接地保护，取单相接地电流各类保护装置的灵敏系数应不小于国家规范的要求。

（4）速动性--保护装置应尽快的切除故障，以提高系统稳定性，缩小故障影响范围。

5保护装置应有避免因短路或接地故障电流衰减、系统振荡等引起拒动和误动的功能。

6保护装置与测量仪表，不宜共用电流互感器二次线圈，保护装置用电流互感器的稳态比误差不应大于10%。

当技术上难以满足要求，且不致引起误动时，可允许较大稳态比误差。

保护装置用电流互感器一次侧电流不宜大于其供电容量的1.5倍。

7在正常运行情况下，当电压互感器二次回路断线或其它故障可能使保护装置误动作时，应装设断线闭锁装置；当保护装置不致误动作时，应装设电压回路断线信号装置。

8在保护装置内应设置由信号继电器或其它元件等构成的指示信号。

指示信号应符合下列要求：

1）在直流电压消失时不自动复归，或在直流恢复时仍能维持原动作状态；

2）能分别显示各保护装置的动作情况；

3）对复杂系统的保护装置，能分别显示各部分及各段的动作情况，并可根据装置条件，设置能反应装置内部异常的信号。

3.6.2变压器保护

1保护装置的配置，根据变压器的型式、容量和使用特点，采用不同的保护装置，变压器继电保护装置的配置见表3.6.2。

2小于400kVA变压器，宜采用负荷开关熔断器保护；400~800kVA变压器可以采用负荷开关熔断器保护或断路器保护；1000kVA及以上、小于1600kVA变压器宜采用断路器保护；1600kVA及以上变压器应采用断路器保护，并采用反时限型继电器作为变压器的过流及速断保护。

3高压熔断器的熔体额定电流，可以按变压器额定电流的1.5~2倍选择。

为简化计算，对10kV系统可按变压器容量的1/10数值定为熔体额定电流。

（如800kVA的变压器，熔体额定电流可以选为80A）。

4800kVA（车间内400kVA及以上）的油浸变压器应设有瓦斯保护，轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳闸，当变压器高压侧无断路器保护时则动作于信号。

5400kVA及以上变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其它负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护，其过负荷保护装置宜采用单相式带时限动作于信号。

无值班人员的变电所，必要时过负荷保护可动作于跳闸或断开部分负荷。

表3.6.2变压器继电保护装置的配置

变压器容量（kVA）保护装置的名称

带时限的过电流保护（注1）电流速断保护低压侧单相接地保护（注2）纵联差动保护瓦斯保护

温度保护备注

400熔断器保护

400、500、

630、800采用断路器

时装设过电流

保护时

限0.5s

时装设当利用高压侧过电流保护（三相三继电器式）不能满足灵敏度时应装设零序保护≥800kVA油浸变压器装设，建筑物室

内~400kVA油浸变压器装设干式变压器装设一般采用反时限型作过流及速断保护

1000~1600装设

2000~2500当速断保护灵敏度不够时装设装设根据需要采用反时限或定时限型继电器

注：

1当带时限的过电流保护不能满足灵敏度的要求时，应采用低电压闭锁的带时限过电流保护。

2当利用高压侧过电流保护及低压侧出线断路器保护不能满足灵敏度要求时，应装设变压器中性线上的零序过电流保护。

3低压电压为230/400V的变压器，当低压侧出线断路器带有过负荷保护时，可不装设专用的过负荷保护。

6400kVA及以上，线圈为Y.y0接线低压侧中性点直接接地的变压器，其低压侧的单相接地短路应选择下列保护之一：

被保护线路保护装置名称备注

无时限电流速断保护带时限速断保护过流保护单相接地保护

单侧电源

放射式单

回路自重要配电所引出的线

路装设当无时限电流速断保护不能满足选择性动作时装设装设根据需要装设当过电流保护时限不大于0.5~0.7s且没有保护配合要求时，可不装设电流速断保护

注：

无时限电流速断保护范围，应保证切除所有使该母线残压低于50%-60%额定电压的短路。

为满足这-要求，必要时保护装置可无选择地动作，并以自动装置来补救。

2当过电流保护的时限不大于0.5~0.7s，可以不装设电流速断保护，当线路短路使配电所高压母线电压低于额定电压的50%~60%时，或由于导线截面过小，不允许带时限切除短路时，应装设速断保护。

3对3~10kV单侧电源线路，一般宜装设两段保护，第-段为不带时限的电流速断保护，第二段为带时限的过电流保护，可以选用定时限或反时限特性继电器。

保护装置设在线路的电源侧。

4单相接地故障保护装置应按下列原则设置：

1）有条件安装零序电流互感器的线路（如电缆或经过电缆引出的架空线路），当单相接地电流能满足保护装置的选择性和灵敏性要求时，应设置动作于信号的单相接地保护，也可以将零序电流保护装置，接于三相电流互感器构成的零序回路中；

2）必要时在配电所母线上，装设单相接地监视装置，监视装置反应零序电压，动作于信号；

3）对于出线回路不多或难以装设有选择性的单相接地保护时，可以采用依次断开线路的方法，寻找故障线路；

4）根据人身和设备安全的要求，对经小电阻接地系统，应装设动作于跳闸的单相接地保护。

5对于有可能经常出现过负荷情况的电缆线路，应装设过负荷保护，过负荷保护装置宜带时限动作于信号，必要时可以动作于跳闸。

3.6.46~10kV分段运行的母终分段断路器继电保护装置的配置.见表3.6.4。

表3.6.46~10kV分列运行母线分段断路器继电保护配置

被保护设备保护装置名称备注

电流速断保护过电流保护

不并列运行的分段母线仅在分段断路器合闸瞬

间投入，合闸后自动解除装设

（1）采用反时限过电流保护时，继电器瞬动部分应解除

（2）对出线不多的二、三级负荷供电的配电母线分段断路器，可不设保护设置，设手动联络开关

1母线分段断路器保护，一般设电流速断保护和过电流保护，如果采用反时限电流继电器，可只装设过电流继电器。

2分段断路器的过流保护，应比出线回路的过电流保护增大一级时限。

3.6.5保护装置的配合

1用电流动作满足上下级之间保护配合时，其上下级动作电流之比宜不小于1.1。

2用动作时间满足上下级之间的保护配合时，其上下级的动作时间差值△1，定时限宜不小于0.5s；反时限之间及定时限保护与反时限保护之间不小于0.5~0.7s。

3.7自动装置及操作电源

3.7.1自动装置

1在双回路电源供电的配变电所中，装设双路电源自动切换可以缩短电源的停电时间、提高供电可靠性。

其分段断路器的自动投人应符合下列要求：

1）保证备用电源在工作电源、工作回路断开后才能投入备用回路；

2）工作回路上的电压，不论因何原因消失时，自动投入装置均应延时动作；

3）手动断开工作回路时，自动投入装置不应动作；

4）保证自动投入装置只动作一次；

5）备用电源自动投入装置动作时，如投到故障时段上，其断路器应迅速断开；

6）备用电源自动投入装置中，应设置工作电源的电流闭锁回路。

2当主进线断路器因过流或速断保护装置动作而跳闸时，其母线分段断路器不应动作。

3两路电源应设有闭锁装置，在任何情况下，两路高压供电电源不应并列运行。

4为保证操作及运行安全，高压进线断路器与母线分段断路器、进线隔离电器及计量柜之间应设有闭锁装置。

5低压母线分段断路器的自动投入，应设有延时，并应躲过高压母线分段断路器的合闸时间；当变压器低压侧主进断路器因过流或短路故障而跳闸时，其低压母线分段断路器不应动作合闸；为防止两台变压器并联运行，变压器低压侧主进断路器与低压母线分段断路器应设有联锁装置。

6正常工作电源与应急电源之间应设有联锁装置或采用ATSE双投开关。

3.7.2操作电源

1操作电源是保证供电可靠性的重要组成部分，其设置应满足下列要求：

1）正常运行时应能保证断路器的合闸和跳闸；

2）事故状态下，在电网电压降低甚至消失时，应能保证继电保护系统可靠的工作；

3）当事故停电，需要时还应提供必要的应急照明用电。

2交流操作系统

1）一般出线回路少于6路，变压器总容量不大于4000kVA的中小型配变电所，操作电源可以采用交流操作。

2）在交流操作系统中，其断路器保护跳闸回路，可采用定时限或反时限特性的继电保护装置。

3）交流操作电源，可以由所用变压器或电压互感器供电，也可以由UPS或其它市电引来。

3直流操作系统

1）重要场所配变电所宜选用直流操作系统。

当选用电磁操作时，操作电压宜选用直流220V，当选用弹簧操作系统时宜选用直流110V或直流220V，继电器可采用反时限或定时限保护。

2）直流电源蓄电池容量应能保证操作机构的分合闸动作，及各开关柜信号和继电器等可靠工作。

供电持续时间，有人值班时不小于1小时，无人值班时不小于2小时。

其充电电源宜由所用电配电盘引来，或由低压柜引来，其供电电压的波动范围不大于±5%，其浮充设备引起的波纹系数不大于5%。

直流母线电压偏差不大于±15%。

4配变电所宜设置所用电配电盘，其电源一般可以由低压开关柜引来，当配变电所设有两台变压器时，所用电配电盘宜采用双电源自动切换装置。

3.8电工测量

3.8.1电气显示仪表选择

1电气显示仪表的装设，应符合下列要求：

1）正确反映电力设备的运行参数；

2）能监视绝缘状况；

3）在发生事故时，能使运行人员迅速对事故做出判断，并及时处理。

2下列回路应装设电流测量仪表：

1）变压器回路；

2）3kV及以上的线路、1000V及以下的供电及配电干线回路；

3）变电所低压屏出线；

4）母线分段断路器回路；

5）55kW及以上电动机回路，以及根据生产工艺要求监视的55kW以下的电动机回路；

6）并联补偿电容器组回路；

7）根据生产工艺或电力设备运行要求，须监视交流电流的其它回路。

3、常规仪表的准确度等级宜按下列原则选择：

1）交流回路的仪表（谐波测量仪表除外）不低于2.5级；

2）直流回路的仪表不低于1.5级；

3）电量变送器输出侧的仪表不低于1.0级。

4常规仪表配用的互感器的准确度等级，宜按下列原则选择：

1）1.5级及2.5级的常规测量仪表宜配用不低于1.0级的互感器；

2）电量变送器宜配用不低于0.5级的电流互感器，电量变送器的准确度等级不低于0.5级。

5直流电流表配用的外附分流器的准确度等级不低于0.5级。

6三相电流基本平衡的电力装置回路，可以只测量-相电流；但在下列电力装置回路，应采用三只单相电流表分别测量三相电流：

1）无功补偿装置回路；

2）配电变压器低压侧总电流；

3）三相负荷不平衡幅度较大的1kV及以下的配电线路。

7对于重载启动的电动机和运行中有可能出现冲击电流的电力装置回路，宜采用具有过负荷标度尺的电流表。

8对于多个同类型电力装置回路的参数测量，宜采用以电量变送器组成的自动选溅乏气，选择参数的种类和数量可以根据工艺要求和运行监测的需要确定。

9在下列回路中应装设电压测量表：

1）可能分别工作的各段直流和交流母线；

2）直流发电机和电力整流装置回路；

3）蓄电池组回路；

4）根据生产工艺或电力设备运行的要求，须监视电压的其它回路。

10根据工艺要求，需要监测有功功率的电力装置回路应测量有功功率。

11下列电力装置回路，应装设无功功率测量表：

1）1200V及以上的无功补偿装置；

2）根据工艺要求，需要监测无功功率的电力装置回路。

12同步电动机应装设功率因数表。

3.8.2电能计量

1下列电力装置回路宜装设有功电度表：

1）变电所和配电所的6kV、10kV放射式线路及变压器回路；

2）1200V以下低压供配电干线；

3）电力用户进线处有功电量计量点；

4）公共建筑的公用电力负荷需要单独计费的场所，（如冷冻机房、水泵房、厨房、锅炉房、空调机房，以及康乐中心、影视中心、餐饮部、商品部等）；

5）根据技术经济考核和节能管理的要求，需要计量有功电量的其他电力装置回路。

2下列电力装置宜装设无功电度表：

1）无功补偿装置；

2）电力用户处的无功电量计量点；

3）根据技术经济考核和节能管理需要计量无功电量的其它电力装置回路。

3专用电能计量仪表的设置，应按现行国家标准、结合供电管理部门的规定确定计量方式。

4电力用户处电能计量点的计费电度表，应设置专用的互感器。

5电能计量用电流互感器的一次侧电流，在正常最大负荷运行时（备用回路除外），应尽量为其额定电流的2/3以上。

6有功电度表的准确度等级宜按下列要求选择：

1）月平均用电量1×106kwh及以上的电力用户电能计量点，应采用0.5级的有功电度表；

2）月平均用电量小于1×106kwh，及315kVA及以上的变压器，高压侧计费的电力用户电能计量点宜采用1.0级电度表；

3）在315kVA以下的变压器，低压侧计费的电力用户计量、75kW及以上电动机及仅作企业内考核的电力装置回路，宜采用2.0级有功电度表。

7无功电能表的准确度等级应按下列要求选择：

1）在315kVA及以上的变压器高压侧计费的电力用户电能计量点应采用2.0级的无功电度表；

2）在315kVA以下的变压器低压侧计费的电力用户电能计量点，及仅作为企业内部技术经济考核的电力用户电能计量点，宜选用3.0级的无功电度表。

8电能计量用互感器的准确度等级应按下列要求选择：

1）0.5级的有功电度表和0.5级的专用电能计量仪表，应选配0.2级的互感器；

2）1.0级的有功电度表和1.0级的专用电能计量仪表、2.0级计费用的有功电度表及2.0级无功电能表，应选配0.5级电流互感器；

3）仅作为企业内部技术经济考核，而不计费的2.0级有功电度表及3.0级无功电能表宜选配不低于1.0级的电流互感器。

3.9配变电所电力监控系统

3.9.1设计原则与拓朴结构

配变电所计算机监控系统的方案选择与设计，应根据建筑物的性质、特点及业主和电力系统的条件，经技术经济比较后确定。

变配电所计算机监控系统的拓朴结构一般宜采用分散、分层、分布式结构，按间隔单元划分。

整个系统分为如下三层：

现场监控层（间隔层）、网络管理层（通信层或中间层）及主站层（系统管理层）。

1现场监控层（间隔层）

1）现场监控层宜采用分散分布式结构，按供配电系统一次设备间隔单元化设计，分布式处理。

各间隔单元相互独立，不依赖计算机，以增强系统的可靠性。

2）现场监控层的主要设备由多功能继电保护装置、多功能电力网络监控仪表及开关量、模拟量采集模块、继电器输出模块等组成。

这些装置和模块宜与一次设备对应分散式配置，就地安装在开关柜内。

上述设备均应带有网络通信RS485接口，通过M0dbus现场总线将相关设备连接起来，上传至通信网络层，完成保护、控制、监测和通信等功能，同时还应具有动态实时显示（如开关状态、运行参数、保护定值）以及故障信息和事故记录等功能。

各监控单元可以不依赖网络而独立完成对监控对象（一次设备的保护）的测量及实时进行监控。

2网络管理层（通信层或称中间层）

1）网络管理层位于系统管理层（站控层）与现场监控层之间，它的主要任务是完成现场监控层和网络管理层之间的网络连接、转换和数据、命令的传输与交换，通过以太网可以实现与安全防范系统（sAs）、建筑设备监控系统（BAS）和火灾自动报警系统（FAS）等自动化系统的网络通信，以达到信息资源共享。

2）网络管理的主要设备组成，由于各厂家网络系统的不同，设备设置也有差异，一般采用现场管理机，对现场监控层的各测控单元模块的数据采集上传给站控层主机，并对现场各采集单元进行管理和调试；或设置网络服务器、以太网交换机、通讯处理器等将网络升级为以太网。

3系统管理层（站控层）

1）系统管理层（站控层）位于控制室或值班室内，宜配置高性能工业控制计算机、显示器、打印机、UPS不间断电源、报警音箱、GPS对时机构及动态模拟屏等。

2）安装在工业计算机内的控制软件，将中间层传来的现场设备的数据，通过人机界面的方式显示给用户，通过处理发送命令给现场控制层设备，完成相应的操作（如跳闸、合闸、报警等）和整定设置。

3.9.2配变电所电力监控系统的基本功能要求

1数据采集与处理功能

1）数据采集与处理是供配电系统安全监视和控制的基础，监控系统可实时采集电气设备的模拟量（电流、电压、电度、频率、温度等）和开关量（断路器及隔离开关位置信号、继电保护及自动装置信号、设备运行状态信号等）。

2）监控系统将采集到的数据经过实时处理后，送往监控主机和用来更新数据库，对模拟量进行合理性校验、上下限比较，并为其它自动化系统的相应管理功能提供必要的信息。

2操作控制功能

1）在系统管理层，操作人员可通过电站监控主机，对受控对象进行操作控制。

2）在网络管理层，操作人员可通过监控子站主机对配电子系统内的受控对象进行操作控制。

3）在现场监控层可通过就地控制按钮进行操作控制。

对上述三层操作控制，对受控对象而言，三式在同-时刻，只有一种有效。

3全中文界面操作显示功能：

CAD图形显示高、低压变配电系统电气主接线图，具有画面浏览及大画面快速操作导航图，实现动态刷新显示、模拟量和开关量显示、连续记录显示、事故顺序记录显示以及电力品质分析等功能。

4电能成本管理：

自动进行小时、日、月、年的电能统计，可进行峰、谷、平时段设定，实现具有电能分时计费的小时、Et、月、年报表并同时完成的功能。

5故障追忆及分析功能：

在配电系统发生故障后，系统自动记录发生前、后的相关参数数据，自动弹出故障智能分析报告（包括：

故障跳闸的原因、性质、地点及发生时间），事故后可从计算机中调出，便于分析事故原因。

6时间顺序记录功能：

自动记录断路器及继电器保护信号的动作先后顺序，其S0E分辨率~2ms。

7历史事件查询和报警处理功能：

可任意查询历史事件；对模拟量越限和开关量状态变位及时报警，报警分为一般报警和事故报警。

8运行报表、负荷曲线自动生成功能：

系统能够自动生成各类运行报表、按用户要求和方式编制值班记录、交接班记录、继电保护定值表、设备检修记录表、运行人员值班表等。

9数据库的建立与查询功能：

微机监控系统将实时采集来自各分变配电所的各种信息，经过处理后形成标准的数据库，并实时更新数据库。

10在线维护功能：

各类画面、报表的在线编辑，实现数据库部分内容的在线修改。

11系统具有网络扩展功能

3.9.3对6~10kV供配电系统的监控功能

110（6）kV主进线的保护系统：

1）三段式定时限低电压闭锁过流保护；

2）反时限过流保护；

3）前加速、后加速及手合加速；

4）三相重合闸保护；

5）分布式低周减载保护；

6）零序过流保护；

7）过负荷保护；

8）零序电压超限报警；

9）零序方向接地选线保护。

2变压器的保护系统：

1）三段式定时限过流保护；

2）反时限过流保护；

3）过负荷保护；

4）不平衡电流保护；

5）低压侧中性线反时限过流保护；

6）低电压保护；

7）非电量保护（如温度、瓦斯保护等）；

8）零序方向接地选线保护。

3母线联络开关保护系统：

1）负荷电压闭锁过流保护；

2）反时限过流保护；

3）合闸后加速保护；

4）自产零序电流保护；

5）母线充电保护。

4测量及计算功能系统：

1）电流：

测量精度不低于0.2级；

2）电压：

测量精度不低于0.2级；

3）频率：

测量精度不低于0.02级；

4）功率：

P、Q、cosФ；

5）电能：

有功电度、无功电度；

6）谐波分量；

7）电流互感器三相接法也可以两相接法。

5控制功能系统：

1）开关量输入信号不少于8路；

2）继电器输出信号不少于8路；

3）脉冲累加信号不少于2路；

4）断路器遥控分合2路；

5）遥控事件记录及事件为标准操作环境（S0E）；

6）通信接口RS485或10NW0RKS现场总线；

7）两种可切换的对时方式；

8）实现备用自投；

9）PT自动切换；

10）控制连锁、防越级跳闸、断路器失灵保护及柜内温度自动控制等。

6监视功能系统：

1）断路器、接地刀闸、隔离刀闸状态和手车正常、手车试验位置；

2）弹簧操作机构储能状态；

3）胛、CT断线报警；

4）控制电源失电报警；

5）合闸、跳闸回路断线报警；

6）装置自检功能；

7）温度、瓦斯超限报警。

3.9.4对变压器低压侧的监控功能

1进线柜、联络柜及其框架开关馈出回路监测其三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、有功电度、无功电度等。

其他非重要小负荷的回路只测其电流。

2无功补偿柜监测其三相电流及接触器的通断信号。

3所有断路器运行、故障及脱扣器状态信号。

4变压器的温度监测及超温报警。

3.9.5对直流屏的监测功能

1交流电源电压及电源电流。

2直流合闸电源电压及电流。

3直流控制电源电压及电流。

4充电机运行状态及故障报警信号。

3.9.6对应急发电机的监测功能

1发电机已自带微机控制系统时，应能与其联网。

2应急配电系统的进线、馈出回路，监测其三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、有功电度、无功电度等。

3应急配电系统所有断路器的运行、故障、脱扣器的状态信号。

3.9.7对低压配电系统的监控功能

1操作控制功能：

0.4kV低压配电系统中，配置电动操作机构的进线、联络断路器和部分框架式

馈出断路器，系统应提供遥控或自动控制分/合闸功能。

为了进-步提高配电系统的可靠性，控制软件还应设联锁环节，对装有分励线圈的断路器监控系统，应能远程自动进行操作。

2故障紧急处理功能：

当低压配电系统电源进线失电时，监控系统应能进行故障的自动应急处理。

1）双路供电时，若有-路进线失电或高压开关跳闸，经延时设定的时间后，系统自动转换成单路供电。

此时如果该路变压器超负荷，变配电计算机监控系统自动按事先设定的负荷重要性顺序，从最不重要的负荷开始每隔固定的时间（可按要求设定或更改）逐-断开-路负载，直至变压器不超负荷，从而保证了对重要用户的连续供电。

2）单路供电时，若这-路的进线失电，经延时设定的时间后，系统将自动断开该路的进线断路器，然后将另-路进线断路器自动接通，保证供电的连续性。

3）市电全部失电时，经延时设定的时间后两路进线断路器自动断开，同时向应急发电机系统发出启动命令。

当柴油发电机应急电源系统完成启动并转入正常运行时，自动接通该系统进线断路器，此时如