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6. 继电保护及二次接线 6.1
继电保护
继电保护的设计应以合理的运行方式和故障类型作为依据，并应满足速动
性、选择性、可靠性和灵敏性四项基本要求。本所主要对变压器、线路、电力电容器进行保护，同时也对其它设备进行保护。这里主要介绍这些主要的保护。
6.1.1
电力变压器的保护
电力变压器是电力系统中大量使用的重要电器设备，它的故障对供电可靠性和系统的正常运行带来严重后果，同时大容量变压器也是非常贵重的元件。因此，必须根据变压器容量和重要程度装设性能良好、动作可靠的保护。
变压器油箱内部主要易发生的故障包括相间短路、绕组的匝间短路和单相接地短路等。油箱内部故障对变压器来说是非常危险的，高温电弧会烧毁绕组的铁芯，而且会使变压器油绝缘受热分解产生大量气体，引起变压器油箱爆炸的严重后果。变压器油箱外部引线及套管处也可能发生相间短路和接地故障。
变压器的不正常运行状态主要有：由于变压器外部短路或过负荷引起的过电流，以及漏油引起的油面降低和过励磁等。
对变压器的不正常工作状态应采取以下保护：
（1） 为反应变压器油箱内部各种短路故障和油面降低应装设瓦斯保护。
（2） 为反应变压器绕组、套管和引出线相间短路；直接接地系统侧绕组、套管和引出线的接地短路以及绕组匝间短路应装设纵联差动保护。
（3） 为反应外部相间短路引起的过电流，应装设过电流保护作为后备保护。 （4） 为反应过负荷，应装设过负荷保护； （5） 为反应油温降低而装设的保护。
6.1.2
10kV出线的保护
10kV线路保护的设计原则
6.1.2.1
（1） 10kV架空线路和电缆线路应装设相间短路保护。保护装置采用两相式接线，并在所有出现中皆装设同名的两相上，通常装设在A、C两相上，以保证当发生不在同一出线上的两点单相接地时有2/3机会切除一个故障点。
（2） 10kV线路保护一般以电流速断保护为主，以过流保护作为后备保护。这就是说保护装置采用的是远后备保护方式。
（3） 10kV线路在以下情况下必须装设电流速断保护。
1) 对变电所来说，当线路上发生短路，变电所母线电压大量降低时，应装设电流速断保护。
2) 导线截面不允许延时切除短路电流时，应装设电流速断保护。
（4） 当装设电流速断保护时，为保证母线电压不至过份的下降，必要时允许非选择性的动作，并装设备用电源自投入装置来部分地校正保护的非选择性的动作。
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6.1.2.2
10kV出线保护的配置与整定
本变电所出线保护配置电流Ⅰ段和Ⅲ段保护，即装设瞬时电流速断保护和定时限过电流保护。
（1）10kV出线的电流速断保护的整定计算 下面以线路2为例说明整定方法。
?(3)1)保护的动作一次电流 Idz?1?KKIdmax?1.3?0.8809?1.1452(kA)，
动作二次电流 Idz?j1?2）
动作时限
Idz?1KjxKi1.1452?1?103?＝4.77 (A)；
1200/5t = 0s
3） 灵敏度校验
要求无时限电流速断保护在系统最小运行方式下，两相短路电流时的最小保护范围应大于被保护线路全长的15～20%。
2?10?UB?(X?X?X)?(2)?/0.4S0TS2IB?×100%≥15%～20% ??dminlAB可根据 Klm(6-5)
（2）10kV侧出线的过电流保护的整定计算
1)按躲开被保护线路的末端的最大负荷电流来整定三段保护 保护动作一次电流
Idz????KkKzqKjxKhIdmax?1.3?1.5?11311.125?＝173.66（A）
0.853?10保护动作二次电流 Idz?j1?2)其动作时限
Idz???KjxKi?173.66?1＝4.34
200/5t = 0.5s
3)灵敏度校验
Klm1(2)Id0.7629?103min???4.39?1.5 Idzj1173.66满足灵敏度要求，动作时限为0.5s
其余三条出线路的整定计算方法与此线路相同，因此计算过程不再重复，将整定结果附在表中，见表6-2。
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表6-2 10kV出线路整定计算列表 线路 名称 线路1 线路3 线路4 电流速断保护的整定 整定电流（kA） 1.0808 0.9750 1.0293 灵敏度系数(%) 48.77 50.64 49.42 过电流保护的整定 整定电流(A) 200.40 237.56 109.21 灵敏度系数 3.59 2.73 6.28 经校验均满足要求。 6.1.3
电力电容器的保护
本所采用BWF10.5-100-1型电容器进行无功补偿，以提高电网功率因数、减少线损、改善电压质量，充分发挥发电、供电设备的效率，为此要求对电容器进行保护。
6.1.3.1
保护装置的选择
在电容器的运行中可能会发生故障而引起电容器爆破和火灾事故，故其主要的故障形式有：电容器和短路器之间连接线短路；电容器的内部故障及其引出线上短路及个别电容器的切除引起电压升高等。为了防止电容器爆破及火灾事故，保证安全运行，必须装设相应的保护。
电容器的保护包括内部保护和外部保护两个方面，内部保护作为单台电容器内部击穿时的保护，使电容器内部串联元件未全部击穿之前将其从电源上断开；本设计装设无时限过流保护和过压保护作为外部短路故障保护，并作为内部故障的后备保护。内部保护采用熔断器保护单台电容器，其保护接线如图6-1所示，短路保护用电流互感器与电流继电器和信号继电器来实现。由于多数电容器只允许在不超过1.05倍额定电压下长期运行，只能在1.1倍额定电压下短期运行（一昼夜），所以过电压保护也必不可少。另一方面，一般在电容器母线上安装一组避雷器，以泄放操作等原因引起的瞬态过电压。保护电容器中，由于无间隙金属氧化物避雷器的性能优于有间隙的碳化硅避雷器，所以多采用无间隙金属氧化物避雷器FYS系列。为确保断开电容器上存在的电压在1min内降至50V，以保证人身和设备的安全，应在外部并联放电装置。一般利用电压互感器二次串入灯泡作为放电器。
图6-1
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6.1.3.2
整定计算
（1） 无时限过电流保护 保护装置的动作电流Idzj?KK?Iec1200/(3?10)?1.2??2.08A，取5A nl200/5保护装置一次动作电流Idz?Idzj?nl2005?5??200A Kjx1\?2?Id2.5157?103min保护装置的灵敏系数Km???12.58?1.5，满足灵敏度要
Idz200求。
（2） 过电压保护
保护装置动作电流（按母线电压不超过110%额定电压值整定）
Udzj?1.1?Ue2?11V
保护装置动作于信号或带3～5分钟时限动作于跳闸。
6.2 二次接线部分
二次回路是变电所中用于监测的表计、控制操作信号、继电保护和自动装置的全部低压回路的总体。其内容包括:
1、电流回路； 2、电压回路； 3、测量回路； 4、保护回路； 5、开关和信号回路； 6、操作回路。 二次部分采用变电所综合自动化装置。
6.2.1
断路器的控制部分
对于60kV变电所来说，其出线为四条，所以可选择灯光监视控制回路，即为具有电气防跳装置的控制回路。对于没有机械防跳装置的断路器的控制回路中应加装电气防跳装置带有电气防跳装置的控制回路。
6.2.2
中央信号装置设计
（1）中央信号的设计原则
1)中央信号装置由事故信号和预告信号组成;
2)能保证在断路器跳闸时发出音响信号、灯光信号或其他指示信号； 3)事故音响一般用蜂鸣器，预告音响信号一般使用电铃； 4)音响信号应能自动或手动恢复，而故障性质的指示信号保持到故障消除为止；
5)中央信号的接线应力求简单，对其电源熔断器应有监视装置。 （2）事故信号装置
采用中央复归能重复动作的事故音响信号，音响采用蜂鸣器，用信号灯表示跳闸断路器。
（3）预告信号装置
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采用中央复归带重复动作的预告信号装置，用光字牌说明发生非正常运行状态。预告的非正常运行状态有：
1）变压器的过负荷；
2）变压器的轻瓦斯保护动作； 3) 变压器油温过高；
4）电压互感器二次回路断线； 5）交流回路绝缘降低； 6）直流回路绝缘降低；
7）控制回路断线、熔断器熔断等； 8）事故音响信号熔断器熔断； 9）直流电压过高或过地。
6.2.3
直流系统的选择
对于60kV小型化变电所来讲，如果采用蓄电池组，则其缺点为价格昂贵、寿命短、运行维护复杂，并且占地面积大，所以可以采用硅整流操作。可以取消蓄电池组，减少建设费用，加快安装速度和方便运行维护，则可采用硅整流直流系统。在中、小型变电所中，常采用硅整流元件把交流电变成直流电使用，并装设电容器储能放电。当系统故障时，交流电压大大降低，致使整流后的直流电压降得更低，继电保护无法动作，这时就借助于电容器的储能放电，供电给继电保护装置。
所用电源备用自动投入装置接线图如6-1图。
图6-1 所用电源备用自动投入装置接线
6.2.4
直流系统的绝缘监察装置
变电所的直流系统比较复杂，当发生一点接地时，由于没有短路电流流过，熔断器不会熔断，仍能继续运行，故对这种接地故障必须及早发现。否则，当发生另一点接地时，有可能引起信号回路、控制回路、继电保护回路和自动装置回路的不正确动作。因此装设经常性的直流系统监察装置是十分必要的。 其原理接线图如图6-2所示。
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