国运一次降压变电所电气部分初步设计
配置方案和构成方案时，应综合考虑以下几个方面： （1）设备和电力网的结构特点和运行特点； （2）故障出现的概率和可能造成的后果； （3）电力系统近期的发展情况； （4）经济上的合理性；
（5）国内和国外的成熟经验。
6.4 主要设备继电保护配置
在主设备的保护设计中，应要求保护在配置，原理接线和设备选型等方面，根据主设备的运行工况及结构特点，达到可靠、灵敏、快速且有选择性的要求。
6.4.1 变压器保护
1.变压器保护装设的原则 （1）变压器的主保护回路
1）当变压器线圈和引出线发生相间短路以及变压器发生匝间短路时，其保护应瞬时动作。这种保护由差动保护来完成，因此，差动保护为变压器的主保护。
2）当变压器油箱内部短路时，短路点电弧使变压器油分解，形成瓦斯气体。重瓦斯保护作用于断路器跳闸，为变压器的主保护；轻瓦斯作用于信号。在保护线路中通常设有切换片QP，也可将重瓦斯保护投入信号。瓦斯继电器与变压器成套供应。 2.后备保护
（1）零序过电流保护：
1）为了提高保护装置的可靠性，在零序过电流前加了零序闭锁。零序电压元件的电压由本侧电压互感器的开口三角取得，动作电压值按躲过正常运行情况下的不平衡电压整定。
2）反应大接地电流系统外部接地短路。
为反应外部相间短路引起的过电流和作为瓦斯纵差保护（或电流速断保护）的后备，应装设过电流保护。
（2）复合电压起动的过电流保护。 （3）过负荷保护
变压器长期过负荷运行，促使绝缘老化，影响绕组绝缘寿命。因此，还装设过负荷保护。
过负荷保护应接于一相电流上带时限动作于信号，在无经常值班人员的变电所，必要时过负荷保护可动作于跳闸或断开部分负荷
过负荷保护的配置原则，应能反应变压器各侧绕组的过负荷情况。对于双绕组降压变压器，应装于高压侧。 对保护安装处列表如下
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表6-1 本变电所主变保护配置及保护加装侧 主保护 瓦斯保护 差动保护 零序电流保护 后备保护 过负荷保护 复合电压起动的过电流保护 变压器油枕和油箱间 变压器两侧 变压器中性点接地侧 变压器高压侧 电源侧
6.4.2 母线保护
母线相间短路较少，大多数故障为单相接地。母线故障是电气设备最严重的故障之一，因为它不但会使联于母线上的所有元件被迫停电，且将会危及到电力系统的稳定。在变电所中为减少短路容量，应考虑装设母线保护。 （1）对母线保护的要求是：
1）能快速，有选择地切除故障； 2）保护必须具有可靠性和灵敏度；
3）大接地系统母线保护采用三相式接线，小接地系统采用两相接线； 4）根据需要加装重合闸装置。 （2）母线完全差动保护 （3）母线不完全差动保护
母线完全差动保护要求连接于母线上的全部元件都装设电流互感器，设备费用昂贵，保护接线复杂，可根据母线的重要程度，采用母线不完全差动保护。只在变压器，分段断路器上装设电流互感器，且电流互感器只装设在A、C两相上。
保护由两段构成：第一段采用无时限或带时限的电流速断，当灵敏性不符合要求时，可采用电流闭锁电压速断保护；第二段采用过电流保护，当灵敏性不符合要求时，可将一部分负荷较大的配电线路接入差动回路，以降低保护的起动电流。
当保护范围内部发生故障时，全部电源都向故障点供给短路电流。此时流入差动继电器的电流为全部的短路电流，这个电流值很大，保护装置能很灵敏地动作，去跳开所有有源元件的断路器。
（4）母联电流相位比较差动保护
母联电流相位比较差动保护适用于并列运行的双母线，不限制元件连接方式，具有较高的可靠性与选择性，较广泛用于110-220KV的双母线系统。 （5）电流相位比较式母线保护
它根据母线外部故障或内部故障时连接在该母线上各元件电流相位的变化来实现的。利用比相元件比较各元件电流的相位，便可判断内部或外部故障，从而确定保护的动作情况。
电流相位比较式母线保护，只与电流的相位有关，而与电流的幅值无关，提高了保护的灵敏度，增加了使用的灵活性。每条母线都装设这种保护，从而克服了一般母线差动保护不适应母线运行方式改变的缺点。
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6.4.3 线路保护
1．220KV侧线路保护
（1）为了实现远距离输电线路全线的快速切除故障，采用高频保护作为220KV侧线路的主保护。
（2）220KV线路的接地保护
1）宜装设带方向和不带方向的阶段式零序电流保护，
2）对某出线路，如方向性的接地距离保护可以明显改善整个电力网接地保护的性能时，可装设接地距离保护并辅之以阶段式零序电流保护。 （3）相间距离保护 （4）线路纵差保护
根据系统要求，线路发生故障需要自两侧或多侧同时快速跳闸时，应采用纵差保护。其中相差高频保护常用作250KM以下的220KV线路的专用全线快速保护。
2. 60KV侧线路保护
（1）并列运行的平行线路宜装设横联差动保护作为主保护。以接于两回线之和的电流保护，作为两回路同时运行的后备保护及一回线断开后的主保护及后备保护。 （2）相间保护
以电流电压保护作为相间故障的主保护及后备保护，可以满足选择性及快速切除故障的要求。可以根据实际系统特点采用距离保护作为相间故障和两点接地短路的主要保护。
6.5 自动化装置配置
在电力系统中，应装设安全自动装置以防止系统稳定破坏或事故扩大，造成大面积停电，或对重要用户的供电长时间中断。 根据规程：“3KV及以上的架空线路和电缆与架空混合线路，在具有断路器的条件下，及分段断路器、低压侧不带电源的降压变压器，可装设自动重合闸装置”。
6.5.1 自动重合闸
（1）提高供电可靠性，对单侧电源尤为显著。
（2）高压输电线路上采用自动重合闸，可提高并列运行的稳定性。 （3）可暂缓或不架双回线路，节约投资。 （4）可纠正断路器或继电保护引起的误动。
三相自动重合闸是220KV及以下电压等级电网应用最广泛的一种自动重合闸。它能简单、可靠地完成规定的重合闸动作，满足系统要求。
在110-220KV系统中，三相重合闸采用一次重合闸方式。
在220KV及以上超高压电网的输电线路上，综合自动重合闸得到普遍的应用。它兼有
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单相与三相重合闸的功能。即线路上发生单相故障时，实现单相重合闸；发生相间故障时，实现三相重合闸。
6.5.2 备用电源自动投入
备用电源和备用设备自动投入装置是当工作电源因故障被断开以后，能迅速自动地将备用电源或备用设备投入工作，使用户不至于停电的一种装置。
备自投装置应满足以下要求：
（1）只有当工作电源断开以后，备用电源才能投入。
（2）工作母线上无论何种原因失去电压时，备自投均应投入。 （3）备用电源自动投入装置只允许将备用电源投入一次。
（4）当备用电源自投于故障母线时，应使其保护装置加速动作，以防扩大事故。 在本次设计中，变电所的电源均装设备用电源自动投入装置，以确保不间断、可靠供电。
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第7章 过电压保护
7.1 概述
电气设备在运行中承受的过电压，有来自外部的雷电过电压和由于系统参数发生变化时电磁能产生振荡，积聚而引起的内部过电压两种类型。
本次设计中只重点介绍雷电过电压保护。
7.2 配电装置的防雷保护
（1）电压为110KV以上的屋外配电装置，可将避雷针装在配电装置的构架上，对于35-60KV的配电装置，为防止雷击时引起反击闪络的可能，一般采用独立避雷针保护。 （2）电压为110KV及以上的屋外配电装置，可将保护线路的避雷线连接在配电装置的出线门型构架上。
（3）在选择独立避雷针的装设地点时，应尽量利用照明灯塔，在其上装设避雷针。
7.3 防雷设计要求和所需资料
1.雷电过电压保护主要是：
（1）防止雷电直击于电气设备上，一般采用避雷针，避雷线进行保护。
（2）对于60KV及以下的电气设备，应尽量减小感应过电压， 一般电气设备应远离可能遭到直击雷的设备或物体。
（3）防止从线路侵入的雷电波过电压对电器设备的危害，一般采用避雷器、间隙、电容器和相应的进线保护段进行保护。
2.防雷保护设计所需资料： （1）要求变电所附近气象资料；
（2）要求变电所主接线图及电器设备布置图； （3）其它需要保护的设备和设施。 3.装设避雷针的基本原则
（1）一方面应使所有的被保护物处于避雷针保护范围之内，既要求避雷针高于被保护物，且两者之间的距离又不能太远，以保证雷击避雷针，而被保护物免遭雷击。
高的对地电位，如果它们距被保护物过近，两者之间将发生放电，称为反击。使高电位引向被保护物。因此避雷针和引下线，接地体与被保护物之间还应保持足够的电气距离。
4.避雷针保护范围计算 （1）单支避雷针
单支避雷针的保护范围。在某一被保护物高度hx的水平面上的保护半径rx为
hrx=当hx≥时，（h-hx）P (7.1) 2
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