500KV变电站设备接线特点及保护配置原则.docx

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500KV变电站设备接线特点及保护配置原则

500KV变电站仿真培训总结

9月1日至9月14日，在华东电力培训中心进行了500KV变电站仿真培训取证，期间主要对500KV变电站设备的接线特点及保护配置原则；线路、开关保护；远动自动化；秦山500KV开关站典型操作及保护运行方式；500KV系统避雷器及运行操作过电压；母线保护；发变组保护；电网安全分析等进行了学习，现将学习情况总结如下：

一、500KV变电站设备、接线特点及保护配置原则

1、500KV1个半断路器接线的主要特点：

目前华东电网的主网架由电厂500KV升压站、独立500KV变电站通过架空输电线组成。

这些500KV升压站、变电站的开关主要采用1个半断路器的接线方式，但主要还是通过传统的敞开式接线方式，这种方式占地面积较大。

采用GIS的接线方式可以大幅度减少占地面积，减少维护量。

一个半断路器的接线方式优点：

＊供电稳定可靠。

每一串由三台断路器加二条公用母线及一条进线和一条出线组成一个完整串，正常合环运行，当发生一条母线甚至二条母线故障或开关故障都不会导致线路停电，这种接线方式体现出线路比母线更重要。

特别是加装线路、变压器闸刀使线路和变压器检修时断路器继续合环运行，提高了供电可靠性。

＊运行调度灵活：

正常运行时两组母线和所有开关都投入运行，从而形成多环路的供电方式。

一个半断路器接线方式的主要缺点：

＊二次线复杂。

在继电保护中需要采用CT“和电流”的接线方式，线路保护采用线路的CVT，不采用母线的PT。

＊投资较大。

500KV断路器是昂贵的设备。

2、500KV联合开关站主接线特点：

＊通过充油电缆直接与主变高压侧相连

＊三、四串采用交叉布置

＊预留两串

＊二期是线变串、三期线线串

＊采用一个半断路器接线方式（线路、主变闸刀断开后，短线保护自投）

＊线路或主变保护用的是CT“和电流”

＊线路保护用电容式（三相）电压互感器（CVT），母线采用（单相）电压互感器（CVT），这种接线方式突出了线路比母线更重要。

3、开关在检修状态下特别注意退CT流变端子的操作顺序

若需要将500KV改到检修状态并对相应CT进行检修，则为了防止保护误动，在进行流变端子退出操作时一定要按先退流变端子后短接操作顺序进行操作，因为一个半接线方式引入继电保护的是采用“和电流”方式，若先短接后退流变端子会导致保护误动作，这一操作原则同样适用于发变组保护中。

这一操作在我们厂由维修继电保护人员完成，运行人员要现场确认。

4、断路器的主要保护配置：

500KV断路器保护屏内主要装设以下保护：

＊CBL：

重合闸、失灵、短引线；

＊CBM：

重合闸、失灵；

＊CBT：

失灵、短引线；

线路主保护屏内保护配置有：

高频距离保护；方向高频；分相电流差动保护（三期）；远方跳闸就地判别装置。

高频距离保护：

正常运行时收发讯机启动，向各自对侧发监频信号（音频），故障时各侧保护的方向元件感受到故障点为正方向，则启动通讯装置中的移频器，将监频信号移为跳频信号向对侧发信；分相电流差动：

收发讯为电流信号（三期）；高频方向距离保护。

主保护、母差、短引线、发变组来的跳闸信号等电气量保护信号一方面直接进跳闸信号送到500KV的接口屏，另一方面即送到这个开关失灵重跳及失灵回路。

在这个回路中一方面瞬时再次发出跳闸信号，即重跳信号，只有线路主保护才可能发出单相重跳信号，其它的保护全部是三相重跳信号。

一般只有CBM和CBL这两个与线路相关的开关才可能接受到由线路主保护过来的单跳信号，CBM和CBT接受的来自发变组的保护只有三跳信号。

其中线路故障重合闸时，都由对侧边开关先合闸，我厂在检测到线路有电压时，边开关和中开关同时合闸。

失灵启动符合二个条件：

1.保护动作不返回，2.故障点仍然存在。

自动重合闸：

一般认为线路是瞬时性故障，采取配置重合闸有利于系统的稳定，而开关、母线、主变故障时都是永久性故障所以不配置重合闸。

重合闸只有线路保护中的距离一段和高频保护动作（而且不是相间保护动作）时才会启动重合闸，母差保护、短引线保护、距离二段、距离三段、高频零序（这个保护会延时100ms动作）、失灵保护动作、发变组的保护动作都会闭锁重合闸。

线路保护动作后动作信号不会自保持，否则无法实现自动重合闸，而元件保护动作一般不需要自动重合闸，因此一般的原件保护都会实现自保持，只有复位动作信号后才能使系统恢复。

母差保护、发变主保护都会动作信号自保持，动作后需要复归。

考虑到华东电网目前网架的稳定只采取单相一次重合闸方式，即只有在单项跳闸时才会启动重合闸，此时由于剩余的两项仍然在电气连接状态，单相重合对系统稳定影响较小。

有两项以上的开关断开时不再重合，全部三跳，此时重合对系统的稳定运行将影响较大。

短线保护：

　　在线路停运时，线路主保护的PT失电，主保护对于“T”节点处的接线无法实现保护，此时需要投入短引线保护，我们的短引线保护与线路闸刀连锁，闸刀拉开时短引线保护自动投入，闸刀合上时短引线保护自动退出。

5、断路器操作顺序：

先拉开CBM，再拉开CBL，这样CBM动作时拉开的电流很小，产生失灵的可能性较小，CBL失能产生的后果较小。

每串开关的合上操作顺序：

先合上CBL，再合上CBM，原因同上。

6、500kv线路的电容效应引起空载时末端电压比首端电压升高

二、500KV线路、开关保护及图纸

1、500KV联合开关站每串CT配置有6组，线路PT为三相，而母线PT为单相；

2、线路保护

线路保护配置由三部分组成：

纵联保护（高频全线速动）；相间和接地故障的三段式距离保护；高电阻接地故障的零序过流保护。

其中，纵联保护和距离一段为主保护，其余为后备保护。

距离二、三段为延时动作，距离一段为瞬时动作，零序过流保护有定时限高频零序动作和反时限零序动作两种方式。

定时限方式为电流到达某一值时才动作，反时限方式为电流越大动作赶快，电流越小动作越慢。

1.线路保护中采用通道的保护有：

高频距离一段、二段保护；高频零序保护

2.线路保护跳闸顺序为：

主保护瞬时动作；0.25S后失灵保护动作；0.5S后备保护启动；2S后反时限零序保护和距离三段动作。

3.线路保护中的首合故障保护是利用过流判断元件判断是否合于故障。

当合闸成功后，过流判断元件自动退出，防止无方向性的误动。

4.线路保护动作后，由三个单相继电器出口，分别跳三相断路器。

线路单相故障，跳单相，线路相间故障跳三相。

5.故障点在离乔司侧较近超出了秦山侧85%的范围，则一般正常情况下乔司侧距离一段保护动作，瞬时跳开乔司侧的开关，同时发出允许信号到秦山二厂侧，由于此时秦山二厂侧距离二段保护已动作，两个信号叠加后加速动作，发出瞬时动作出口信号。

在特殊情况下乔司变的电源很弱。

6.距离二段和距离三段可以保护线路全长，并延伸到线路的下一段，距离二段的正常启动时间为0.8S，特殊情况下通过选择开关可以切换到0.4S（当对方母差停用或高频通道停用）。

3、断路器保护

断路器保护配置有：

失灵保护；重合闸装置；短引线保护。

1.失灵保护

动作条件为：

故障点依然存在；保护不返回。

动作过程为：

瞬时重跳本开关故障相；小延时再跳本开关三相；长延时跳相邻开关，发远跳信号。

启动失灵的保护：

线路保护（启动故障相单跳）；母线保护（启动3跳）；短线保护（启动3跳）；重合闸继电器故障/重合闸动作合于故障（启动3跳）。

2.重合闸

重合闸为单次、单相重合方式。

启动条件：

距离一段保护自动重合闸；高频加上距离二段保护自动重合闸；

闭锁重合闸的保护：

远方跳闸信号；主保护的RCL闭锁信号；手合；

短线保护信号；母差保护信号；发变组保护信号（对于CBM）线路开关失灵保护动作后闭锁线路重合闸。

3.短引线保护

短引线保护为速动过流保护，其整定值较小，灵敏度高；

投入方式：

即在出线或进线闸刀开时自动投入；手动强制投入；

启动条件：

短引线保护已投入；故障电流大于整定值。

4.三期短线（REL561）

　保护配置：

差动；三段式距离；零序方向过流。

差动为主保护，三段式距离和零序方向过流为后备保护。

5.三菱图约代号说明

TT1：

　　　　　　　电流间隔插板（MDT－F、WYP－01）

TT2：

　　　　　　　电压间隔插板（MDT－F）

TT3：

　　　　　　　电压间隔插板（WYP－01）

43PLC：

　　　　　　主保护通道隔离开关－MASHINE

43CA：

　　　　　　　主保护通道投退开关

43RECT：

　　　　　　单跳、三跳选择方式开关

Z2T：

　　　　　　　　距离二段跳闸中间继电器

Z3T：

　　　　　　　　距离三段跳闸中间继电器

PSB：

　　　　　　　振荡闭锁

VTF：

　　　　　　　VT断线

RY：

　　　　　　　　继电器故障

MM：

　　　　　　　人机（MAN－MASHINE）接口板故障

RCL：

　　　　　　　闭锁重合闸

PSF：

　　　　　　　电源故障

DG：

　　　　　　　方向接地故障动作

SDF：

　　　　　　　合于故障保护动作

CR1X/2X/3X/4X:

　　　收信接点

CS1X/2X/3X/4X:

　　　发信接点

80X1：

　　　　　　　直流监视

8D1/8D2：

　　　　　直流供电开关

50：

　　　　　　　　过流保护

21：

　　　　　　　　距离

79：

　　　　　　　　重合闸

51：

　　　　　　　　带时限过流

87：

　　　　　　　　差动

86/94:

跳闸中间继电器

46：

　　　　　　　　负序

50S1/S2STUB:

STUB短引线保护

BF：

　　　　　　　　失灵

89a/b：

　　　　　　隔离刀辅助接点（a:

常开，b:

常闭）

52a/b：

　　　　　　断路器辅助接点（a:

常开，b:

常闭）

BB1/BB2：

　　　　　母线差动保护

MP1/MP2：

　　　　　线路主保护

IFP：

　　　　　　　接口屏

LAPR1：

　　　　　　断路器空气压力

LCMR1/2：

　　　　　手合/手跳

RTL：

　　　　　　　远方跳闸逻辑

RCM：

　　　　　　　重合闸加速

63AR：

　　　　　　　压空压力正常

CB：

　　　　　　　　断路器

CBL：

　　　　　　　　线路断路器

CBM：

　　　　　　　　中间断路器

CBT：

　　　　　　　　主变侧断路器

3PH：

　　　　　　　　三相瞬时重跳

1PHXA/XB/XC:

　　　　分相瞬时重跳

1PHT：

　　　　　　　失灵保护延时动作出口压板

50BFX1/X2/X3:

　　　　A、B、C失灵动作

PSFX：

　　　　　　　　RGCB3－1直流变换器监视

1PHY：

　　　　　　　　最终跳闸

CL1：

　　　　　　　　短引线带/不带时限切换开关

TimeLAG:

　　　　　　延时

INST：

　　　　　　　　瞬时

RYAlarm:

　　　　　　　继电器故障报警

三、远动RTU/SCADA原理及光通讯系统

电厂调度自动化分为厂站自动化部分、通信传输部分、调度端主站部分。

1.厂站自动化形式三种：

监测系统、监控系统、RTU、电能量计量系统

2.通信传输方式：

微波、光纤

RTU结构：

　　　　AI：

遥测（模拟量输入）

　　　　DI：

遥信（开关量输入）

　　　　AO：

遥调（模拟量输出）

　　　　DO：

遥控（开关量输出）

　　本厂使用的RTU，主要取两个量，即遥测和遥信，我厂的电量计量也通过RTU传递，脉冲信号累加。

我厂RTU的modem出口有8个通道，其中两个用于与网通信（一主一备），两个用于省调（一主一备）

我厂远动用的光纤通信全部通过架空地线（避雷线）中的光纤部分传输，在物理通道上是与通讯及保护分开的。

3.RTU布置：

一号屏：

　　正面　　　20~28号板：

DI板

　　背面　　　29~37号板：

DI板

　　19号板：

网络电源

二号屏：

　　正面　　　38~41号板：

DI板

　　　　　　　42~43号板：

脉冲电度

　　　　　　　44~47号板：

AI板

　　反面　　　48~50号板：

AI板

　　　　　　　10~16号板：

电源板

三号屏：

　　正面　　　1号板：

TG5700（主CPU）

　　　　　　　2号板：

远动测试仪

　　　　　　　3~5号板：

主备监测板

　　　　　　　6号板：

故障切换

　　　　　　　7号板：

MODEM

电网现在正在建设“调度数据专网”，即SPDNet。

我厂的自动化通讯方式将根据电网的发展趋势改用网络通讯方式，即取消MODEM板，以网络板＋网络路由器替代，通过光纤通道方式与电网联接，规约也将从目前使用的μ4F以为104规约。

1、我厂应该加入电网现有的两种数据网络，以便进行实时的生产调度和及时获取电网的生产和技术信息：

SPTNet――电力信息网

SPDNet――调度数据专网

四、500KV电网介绍及运行特点

1.电网介绍：

500KV网架已经形成；供电可靠性不断加强（变压器容量增大，数量增加；增加双回线；增加外电网连接）；短路容量的问题开始出现；大力推动省市分区运行（220KV分网）。

2.华东电网的运行特点：

受到区外来电的约束（今夏区外来电减少，供电可靠性降低）；受长江的阻隔，输电通道受到影响；水电容量比例减少；长三角地区经济发展迅猛。

3.事故分析和特点：

直流设备对系统的影响；雷击对输电设备的影响；大雾对电力系统的影响；台风对电力系统的影响。

五、500KVGIS、避雷器及其操作过电压问题

一、断路器　　

作用：

导通、隔离（正常情况下开断正常工作电流，非正常下切除故障电流）

开关定义：

分闸时间：

固有时间（延时延时加动作时间）与燃弧时间之和

＊心脏部件一灭弧室

＊介质：

SF6（绝缘和灭弧功能）

＊电弧：

高热能和电能，介质处于等离子态

＊灭弧：

利用动触头动作带动活塞压缩SF6气体压力上升并通过湍流罩对电弧进行吹扫冷却以及利用交流电流过零点进行灭弧。

历史：

1831年英国发明交流电；1898年发明10KV开关；1930年，出现以空气为介质的空气开关；1950年，出现SF6开关和真空开关

＊真空断路器灭弧过程：

分闸指令――压力解除――面接触倒点接触――发热――温度上升――锯齿熔化――形成金属小桥――金属气化――开距存在――电弧――锥形弧柱――导弧――屏蔽罩吸尘进行吹弧――电流过零点熄弧

＊真空与SF6断路器的优缺点：

真空断路器优点：

寿命长，接近免维护。

缺点：

容量小，只能用在中低电压。

SF6断路器优点：

最新型的介质，用在高电压，容量大。

缺点：

寿命短，经常维护。

二、GIS设备

＊优缺点：

体积小，少维护；造价高，操作过电压

＊故障率低：

0.53次/串间隔年

a）SF6密度：

空气5倍

b）SF6分解后的后果：

窒息、呼吸痉挛、对眼睛刺激；对设备的化学腐蚀（水反应后）；绝缘变差

三．操作过电压

＊开关动作后，回路中的电感（L）、电容（C），电阻（R）发生变化，引起回路中的电磁振荡，造成电压和电流的波动，产生操作过电压，这种现象产生在用断路器投切线路或变压器，用避雷器可以保护

＊VFTO（快速暂态过电压，也　电压），产生于用闸刀投切设备（如主变、母线等），比如带母线侧闸刀分开时，电弧会出现数百次的通断变化，电流在母线上反复反射形成VFTO。

――VFTO的特点是电压波的上升段（坡头）在纳秒数量级，帮电压上升速度非常快

――这种快速变化的电压分量无法被避雷器消除

――因为是感性设备，VFTO在变压器绕组内产生电压的非均匀分布，使绕组匝间产生电压差，破坏匝间绝缘

――在操作上采取措施以避免VFTO，比如在分开母线侧闸刀时先将母线停电

措施：

串联一个合闸电阻（输电线路100KM以上）；氧化锌避雷器。

正常运行期间倒闸操作时尽量避免用闸刀投切线路、母线、主变防止产生过电压。

六、500KV母线保护及图纸

我厂母差保护采用的是比列制动式差动保护，型号为MBP－C，两套保护分别放在两个柜上，每面柜主要包括：

母差测量单元，型号BDP31－R4S；母线保护输入单元3只，可接入6个回路，型号BD16T1－R2S；低电压继电器，型号FUV3C1－R6S；逻辑单元BPL以及电源单元。

其中有几点需要注意的：

1、保护设置的原则：

元件保护动作是有自保持的，要复位，线路保护没有。

因为线路保护种考虑到重合闸，不能带自保持。

2、低电压选择带工头43－27B1应先在IN位，闭锁27BB1，只要母差动作87BB1闭合就可以直接使87B1带电，通过94B24\25\26\27发信号、跳闸。

3、在失灵启动时要注意，保护动作完后，要手动复位30－21（RESET）按钮，因为这个回路有自保持（94B21/22/22）

4、如果CT发生断线，95B1TX1延时5秒闭锁母差。

5、为了防止区外故障使CT饱和保护误动采用比列制动。

6、对于线路距离保护1/2段要注意是有振荡闭锁的，而距离保护3段是不闭锁的。

7、保护标准命令有：

投跳、无通道、投信号、停用等几个命令。

目前原则上不用停用命令，原因是由于保护是由微机控制的，除非是对保护装置进行工作。

8、“远方跳闸”和“通道”可以通过不能的CC进行投切。

9、为了防止手合到故障上去，采用过电流保护，合闸成功后，过电流保护自动退出。

10、FS模快与微机保护分离，可以提高安全性，防止微机故障或测量元件失效使保护误动。

11、高频零序（PG1）和高频距离保护加止先相助能分别跳单相。

七、发变组保护

发变组保护配置：

发电机差动（跳发电机出口断路器，关主汽门，跳5032、5033开关并且闭锁5032重合闸）；失步保护（跳5032、5033开关）；失磁保护（关主汽门，跳发电机出口断路器，关主汽门，跳5032、5033开关并且闭锁5032重合闸）；定子接地保护；过激磁保护；对称与不对称保护；非全相保护；低频保护；定子断水保护；灭磁开关联跳保护；主泵转速低保护；低电压保护；过频保护；逆功率保护；匝间保护；差动保护；零序过流保护；断口闪络保护等。

八、电网安全分析

1.概述：

电力系统规模扩大；电力生产的特殊性；人们安全意识的增强；以人为本，系统分析，及时评价，综合控制，不断优化；企业负责，行业管理，国家监察，群众监督。

2.企业的安全生产管理：

基本原则：

安全第一，预防为主，管生产必须管安全，充分发挥安全生产保证体系和监督体系的作用；

安全工作的四项保证：

思想保证，能力保证，制度保证，技术保证；

四项保证的具体表现：

管理人员是重要环节、车间班组是基本环节、一线人员是关键环节、设备缺陷是预控环节、施工外包是薄弱环节。

安全工作的五个依靠：

靠认识、强调思想认识；靠权力、强调指挥协调；靠组织、强调安监纪检；靠制度、强调规章制度；靠员工、强调以人为本。

安全生产的目标：

保一方平安；保人身，保电网，保设备，防止七种重大事故：

人身死亡，大面积停电，大电网瓦解，水电厂垮坝，主设备严重损坏，重大火灾，核泄漏。

传统安全观念和现代安全文化：

传统

现代

不怕苦、不怕死

以人为本

强化管理、违章必究

清楚原因更重要，诚信管理

工作监护

独立完成

创先进、一流企业

安全评价、危险诊断

发挥人的主观能动性

限制环境客观条件