福建电力职业技术学院毕业设计报告纸
YH5WZ-17/45 YJV22-3*240 LJZ-Φ100 XRNP-10/0.5A YH5WZ-17/45 KYN-12Z-41 JDZX?12 100.10.1///0.1/3kV333
第九节 变电所防雷保护规划
变电所是重要的电力枢纽,一旦发生雷击事故,就会造成大面积停电。一些重要设备如变压器等,多半不是自恢复绝缘,其内部绝缘如果发生闪络,就会损坏设备。
变电所的雷害事故来自两个方面:一是雷直击变电所；二是雷击输电线路产生的雷电波沿线路侵入变电所。
对直击雷的防护一般采用避雷针或避雷线。对雷电侵入波的防护的主要措施是阀式避雷器限制过电压幅值,同时辅之以相应措施,以限制流过阀式避雷器的雷电流幅值和降低侵入波的陡度。
为了防止变电所遭受直接雷击,需要安装避雷针、避雷线和覆设良好的接地网。装设避雷针(线)应该使变电所的所有设备和建筑物处于保护范围内，还应该使被保护物体与避雷针(线)之间留有一定距离。因为雷直击避雷针(线)瞬间，在避雷针(线)和其接地装置上都出现瞬时高电位，如果这一距离不够大，则有可能在它们之间发生放电，这种现象称避雷针(线)对电气设备的反击或逆闪络。逆闪络一旦出现,高电位将加到电气设备上，有可能导致设备绝缘的损坏，故为了避免这种情况发生,被保护物体与避雷针间在空气中以及地下接地装置间应有足够的距离。 一、直击雷的过电压保护
为防止雷直击变电设备及其架构、电工建筑物，可在变电站内装设装设一定数量和高度的避雷针，使变电所内所有设备及建筑物均处于避雷针保护范围内。避雷针的冲击接地电阻不宜超过10?，同时为防止避雷针落雷引起的反击事故，独立避雷针与配电装置架构之间的空气中的距离不宜小于5m，独立避雷针的接地装置与电气设备接地装置之间的地中距离应大于3m。
架构避雷针应与变电站的主接地网相连，但其与主接地网的地下连接处至变压器与主接地网上的连接处，沿接地体的长度不得小于15m。独立避雷针一般具有独立的接地装置，但当其接地电阻难以满足要求时，其接地装置也可以和变电站的主接地网相连，但其与主接地网的地下连接处至35 kV及以下电气设备与主接地网上的连接处，沿接地体的长度也不得小于15m。 本设计变电站的110kV线路拟沿全线架设避雷线，以避免受到雷电直击；35 kV线路由于
绝缘水平较低，耐压水平较低，为了节省投资一般只在距离近变电所1-2km内装设避雷线； 10 kV线路的绝缘水平更低，耐压水平也更低，避雷线的保护作用很小，故不再装设避雷线，但采取了以下措施减小其影响：①采取中性点非直接接地的运行方式；②采取自动重合闸装置；③采用电缆；④在线路外侧装设避雷器等。 二、雷电侵入波的过电压保护
变电所限制雷电侵入波的主要措施如下：
（一）装设避雷器。避雷器动作后，可将侵入波幅值加以限制,使变电所内所有设备的绝缘都得到可靠的保护。本变电站避雷器的配置如下：
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1、每组母线上各装设一组；
2、主变压器中压侧引线上装设一组； 3、主变压器低压侧装设一个；
4、主变压器高压侧中性点装设一个； 5、消弧线圈装设一个；
6、10kV架空线路的外侧装设一组；电缆架空混合线路，在其交接处也装设一组。
（二）装设进线段保护
为了限制侵入波的陡度和幅值,使避雷器可靠动作，变电所必须有一段进线段保护。若没有此进线段，在雷电直击变电所附近线路时,流过避雷器的雷电流幅值和陡度是有可能超过容许值的,因此,在靠近变电所的一段进线上,必须加装避雷线或避雷针,以减少雷电直击线路的几率，同时利用避雷线降低雷电侵入波的陡度和幅值。
本设计在35kV靠近变电所l-2km的进线上架设避雷线，其耐雷水平分别不应低于30kA和75kA保护角在25°和30°范围内，冲击接地电阻在l0Ω左右，以保证大多数雷电波只在此线段外出现。
第十节 变电所的继电保护配置
一、继电保护的基本要求
（一）根据《继电保护和安全自动装置技术规程》SDJ6-83 中，第2.1.1 条规定：电力系统中
电力设备和线路应装设短路故障和异常运行保护装置。电力设备和线路的短路保护应配置有主保护和后备保护，必要时再增设辅助保护。
（二）根据《继电保护和安全自动装置技术规程》SDJ6-83 第2.1.2 条规定：电力系统的短路
保护应满足可靠性、选择性、灵活性和速动性等基本要求。 二、继电保护配置基本原则
确定继电保护及构成方案时应考虑以下几个方面： （1）电力设备和电力网的结构和运行特点 （2）故障出现的概率和可能出现的后果 （3）电力系统近期发展情况 （4）经济上的合理性 （5）国内外的成熟经验 三、继电保护配置方案
本设计根据现场情况进行配置，福建省目前电力系统继电保护普遍采用南瑞集团的产品，因此，本设计拟采用南瑞集团的继电保护产品。通过网上搜索得，配置如下： （一）主变压器
1、RCS－9661C 为变压器的非电量保护装置。主要适用于110kV 及以下电压等级的变压器。 保护配置：1) 8 路非电量保护(通过选配F3 插件，可到10 路非电量保护)；
2) 装置还有四路不按相操作断路器的独立的跳合闸操作回路； 3) 两个电压切换回路（或两个电压并列回路，可选配）。
2、RCS-9671C 装置为由多微机实现的变压器差动保护，适用于110kV 及以下电压等级的双圈、三圈变压器，满足四侧差动的要求。 保护配置：1) 差动速断保护；
2) 比率差动保护（经二次谐波制动）； 3) 中、低侧过流保护； 4) CT 断线判别。
3、RCS-9681C 为用于110kV 电压或以下等级变压器的110kV 或35kV 或10kV 侧后备保护装置。 保护配置：1) 五段复合电压闭锁过流保护（可带方向，方向灵敏角45/225），一段过流保护；
2) 接地零序保护（三段零序过流保护，I、Ⅱ段各二时限可经方向闭锁，Ⅲ段一时
限可选跳闸或报警）
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3) 不接地零序保护（一段定值二段时限的零序过压保护、一段定值二段时限的间隙
零序过流保护（跳闸或报警））；可通过控制字选择间隙零序电压过流保护方式。
4) 保护出口采用跳闸矩阵方式，可灵活整定； 5) 过负荷发信号； 6) 启动主变风冷； 7) 过载闭锁有载调压；
（二）所用变压器
本设计所用变容量小，其故障可直接采用熔断器进行保护，所以无需选型。否则，可选择RCS-9621A 为用于3～10kV 电压等级小电流接地系统或小电阻接地统中所用变或接地变的保护测控装置。 （三）线路
1、110kV线路：RCS-941A输电线路保护适用于110kV 及以下电压等级的直接接地系统的纵差和电流电压保护及测控装置。
保护方面的主要功能有：（1）短线路光纤纵差保护；
（2）三段式可经低电压闭锁的定时限方向过流保护，其中第三段可整
定为反时限段；
（3）零序过流保护/小电流接地选线；
（4）三相一次重合闸(检无压、同期、不检)；
（5）一段定值可分别独立整定的合闸加速保护(可选前加速或后加
速)；
（6）低周减载保护等；
（7）独立的操作回路及故障录波。
2、35 kV线路、10 kV线路：RCS-9615Ⅱ为用于35kV 或66kV 电压等级的非直接接地（经消弧线圈接地系统或不接地系统）中线路距离保护测控装置，可在开关柜就地安装。
保护方面的主要功能有：（1）三段式相间距离保护及三段式相间定时限过流保护；
（2）不对称故障相继速动；
（3）零序过流保护/小电流接地选线；
（4）三相一次重合闸(检无压、同期、不检)及合闸加速保护； （5）低周减载保护等；
（6）独立的操作回路及故障录波。
3、平行线路：RCS-9617 横差保护装置为110kV 及以下电压等级的平行双回线提供了完善的主保护与后备保护。
保护方面的主要功能有：1)横联差动电流方向保护；
2)电流平衡保护；
3)双回线和电流保护：四段可低电压闭锁的方向过流保护；
4)两回线的三相一次重合闸（检无压、检同期、检邻线电流、不检）； 5)一段和电流过流后加速保护，可低电压闭锁； 6)横联差动零序电流方向保护；
7)双回线和电流零序保护：两段零序过流保护，其中Ⅰ段可方向闭锁； 8)一段零序电流过流后加速保护 9)故障录波。
（四）并联电容器组
RCS-9631A 适用于110kV 以下电压等级的非直接接地系统或小电阻接地系统中所装设的单Y、双Y、△形接线并联电容器组的保护及测控装置。可在开关柜就地安装。
保护方面的主要功能有：（1）三段定时限过流保护，其中第三段可整定为反时限段；
（2）过电压保护；
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（3）低电压保护；
（4）不平衡电压（零序电压保护）保护； （5）不平衡电流（零序电流保护）保护； （6）自动投切功能；
（7）零序过流保护/小电流接地选线；
（8）非电量保护：重瓦斯跳闸；轻瓦斯报警；超温报警或跳闸； （9）独立的操作回路及故障录波。
（五）母线
110kV侧母线 ：RCS-915SH 型微机母线保护装置适用于双母及双母单分主接线系统，最大允许
连接件数为21 个（包括母联和分段开关）。另外，该装置可以满足有母联兼旁路运行方式主接线系统的要求。
保护方面的主要功能有：母线差动保护；母联充电保护；母联死区保护；母联失灵保护；母联
过流保护；母联非全相保护；断路器失灵保护；母线运行方式识别；TA断线检测；TV断线检测；刀闸位置告警；电压切换功能
35kV、10kV侧母线 ：本设计采用相邻元件对母线进行保护，所以无需选择母线保护。
第十一节 变电所的安全自动装置配置
电力系统是电能从电源到符合的一个紧密连接且分布十分广泛的大系统，因此，电力系统中局部的故障，如处理不当，会影响整个电力系统的安全运行。显然，仅凭人工进行监视是无法满足电力系统运行要求，为满足电力系统安全经济运行的要求，电力系统必须借助于自动装置来完成对电力系统及设备监视、控制、保护和信息传递。
一、自动重合闸装置 1、装设原则
1)1kV及以上的架空线路和电缆架空混合线路，只要具有断路器，应装设； 2)旁路断路器及兼旁路用的母联断路器上，也应装设。 2、装设情况
本设计变电所110kV侧、35kV 侧及10kV 侧的架空线路上，都应装设有自动重合闸装置。 3、配置情况：110kV侧：RCS-941A输电线路保护中有此功能，无须单独配置；35kV、10kV系统采用微机型保护测控一体化装置，装设在成套开关柜上，因此也无须专门装设。
二、备用电源自动投入装置 1、装设原则
降压变电所中有互为备用的母线段，其分段断路器上应装设。 2、装设情况
本设计变电所10kV侧、0.4kV 侧分段断路器上，都装设有备用电源自动投入装置。
3、配置情况：RCS-9654B装置适用于装设两台降压三圈变压器的变电站，实现变压器备自投和
中低压两侧分段断路器备自投。
保护方面的主要功能有：1）备自投逻辑：包括中低压两套备自投共十种备用电源自投逻辑；四
种分段备自投方式：中低压两侧分别通过本侧分段断路器实现Ⅱ母和Ⅰ母互为暗备用；四种变压器备自投方式；两种分段断路器偷跳备自投方式：变压器备自投方式下中低压两侧分段偷跳自动重合。
2）过负荷减载：判断主变高压侧（或可选其他侧）电流，动作延时长达50分钟的三轮过负荷减载。设置两套独立定值，适应两台主变容量不同的情况。
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3）测控功能 4）保护信息功能
三、按频率自动减负荷装置
1、装设原则：电力系统所装设AFL，应根据电力系统的结构和负荷分布情况，分散设在电力系
统中相关的发电厂、变电所中。
2、装设情况：本设计变电所为一般变电站，有参与系统调频任务，拟装设1-2级。
3、配置情况：RCS-941A输电线路保护、RCS-9615Ⅱ线路保护中均有低周减载保护，因此，本
设计不予单独装设。
四、同期装置
装设原则：变电所中由于调压、调频困难，一般不装设。如果需要，可装设手动或半自动
的并列操作装置
五、故障录波装置
1、装设原则：220kV及以上的变电所、重要110kV变电所装设
2、装设情况：本设计变电所中，110kV线路上（3-4回线路用一套）上 、主变上（两台主变用一套）上和母联断路器（分段断路器）上都有装设，以用于电力系统故障动态过程的记录，其主要任务是记录系统大扰动发生后的有关系统电参量的变化过程及继电保护与安全自动装置的动作行为。
3、配置情况：PCS-997A故障录波装置，本装置主要本装置采用了分布式体系，尤其适合广域
的多个厂站的系统量测和记录。
第十二节 专题
本设计专题为变电所主变相间后备保护和10kV母线分段断路器备用电源自投装置的整定计算
一、主变相间后备保护
变压器，是发电厂、变电所的重要组成设备，它的安全运行将直接关系到电力系统供电的可靠性及运行的稳定性。变压器一旦发生故障，影响范围很大。因此，《规程》规定，在变压器中，必须装设动作可靠、性能良好的继电保护装置。 （一）主变相间后备保护的作用
变压器相间短路的后备保护既是变压器主保护的后备又是相邻母线或线路的后备保护，其保护方式根据变压器容量和系统短路电流水平不同，可采用过电流保护、低电压启动的过流保护、复合电压启动的过流保护、负序电流保护或低阻抗保护等。 本设计拟采用复合电压启动的过流保护。 （二）对三绕组主变相间后备保护的要求
对于单侧电源三绕组变压器，应设置两套后备保护。一套装在负荷侧，作为本侧相邻元件的后备保护，保护的动作结果是跳本侧断路器，动作时间为t2（按阶梯原则整定）。另一套装在电源侧，具有两个动作时限，分别作为变压器另一负荷侧及本身的后备，保护以较短的延时t3动作于跳开变压器该负荷侧的断路器，短延时t3应与t2及该负荷侧相邻元件得后备保护按阶梯原则整定，保护以较长的延时t1动作于跳变压器三侧的断路器，长延时t1?t3??t。
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