第四章_110kV线路保护二次接线

第四章 110kV线路保护二次接线--综述 标签： 110kV线路  分类： 110kV变电站二次回路图解 2007-07-15 16:21 1.综述 在变电站综自系统中，针对110kV线路配置的有线路保护和线路测控两套装置。关于110kV线路保护的二次接线，我们选择的模型是RCS-941A（南瑞继保公司产品，数字式输电线路成套保护装置，含微机操作箱）+CSI-200E（四方继保公司产品，数字式综合测控装置）。 1.1RCS-941A RCS-941是南瑞继保公司生产的广泛用于110KV线路的微机保护组装置，是LFP-941A的替代产品，可作为110kV线路的主保护及后备保护。RCS-941A包括完整的三段相间和接地距离保护、四段零序方向过流保护和低周保护；配备三相一次重合闸、过负荷告警、频率跟踪采样功能；配备操作回路及交流电压切换回路。 1.2CSI-200E CSI-200E是四方继保公司生产的综合测控装置，按间隔设计，广泛应用于110kV及以上电压等级。CSI-200E的功能主要包括：遥控（断路器及所有采用电动机构的刀闸）、遥信（状态量、告警、BCD码等）、交流量采集（交流电流、电压）、直流量采集（直流电压、主变温度）等。根据的实际需要，可以对各种功能在CSI-200E中的配置量进行调整。 第四章 110kV线路保护二次接线--RCS-941A 标签： 110kV线路  RCS-941A  分类： 110kV变电站二次回路图解 2007-07-15 16:31 2.RCS-941A 2.1主要技术指标 直流电源：220V或110V 交流电压：100/√3（额定相电压） 交流电流：5A或1A（额定电流） 额定频率：50HZ或60HZ 直流电源：保护装置的工作电源、操作箱的控制电源、电压切换回路的控制电源 ，变电站多采用220V电压等级，电厂采用110V较多。 交流电压：从电压互感器二次侧输入RCS-941A用于继电保护等功能的交流电压，数值为相电压值。 交流电流：从电流互感器二次侧输入RCS-941A用于继电保护等功能的交流电流，110kV变电站多采用5A（即实际输入电流不大于5A）。 频率：交流电压、交流电流的频率，中国电力系统为50HZ，国外有工频为60HZ的电力系统 。 2.2电源回路 从同一电源干线经不同空气开关引出的不同电源分支，投退相互独立，可视为不同的电源。 图 4-1 （点击看大图） 图4-1所示的是RCS-941A的电源回路及一个完整的110KV线路断路器间隔所有设备的操作电源配合回路。 2.2.1电源回路 1K1与1K2并联接入直流电源，1K1分支为装置的工作电源，1K2分支为操作单元、电压切换单元的控制电源。 从图中显示，+KM并未接入电压切换单元，似乎无法形成回路，这一点将在2.4中详述。 2.2.2电源配合回路 在一个断路器间隔中，所有的断路器控制设备（操作箱+测控装置+断路器机构）的操作回路使用的是同一个电源，即一个空气开关控制所有操作回路的电源投退。从图中显示，电源在断路器机构操作回路的控制开关8D后接入，8D被越过无开断作用。+KM接入了CSI-200E，-KM并未接入，这一点将在3.4中详述。 2.3电流回路 RCS-941A的起动元件包括电流变化量起动、零序过流、负序过流，必须采集三相电流进入装置，如图4-2所示。 图 4-2 （点击看大图） 电流互感器二次侧为完全星形接线，在开关场（确切为断路器端子箱）接地。 2.4电压回路 RCS-941A配备交流电压切换回路，可用于主接线为双母线接线时交流电压的切换。在目前新建的110kV变电站中，110kV电压等级为双母线接线的已不多见，在此，仅为说明RCS-941A这部分的功能，选取220kV变电站中采用双母线接线的110kV线路为例进行。RCS-941A的电压切换回路如图4-3所示。 图 4-3 （点击看大图） 在双母线接线情况下，线路断路器DL母线侧配置两台隔离开关1G、2G，根据运行需要，通过1G、2G的投退将线路在Ⅰ母、Ⅱ母之间切换。线路连接在Ⅰ母上时，保护装置应从Ⅰ母电压互感器二次侧取得电压；线路连接在Ⅱ母上时，保护装置应从Ⅱ母电压互感器二次侧取得电压，这就是我们所说的双母线接线时的交流电压切换。根据电压切换，线路保护装置取得电压的电压互感器所在母线与线路所连接的母线是一致的，即保证了保护装置所采集的电压就是线路电压。 图4-3中，黄色部分是Ⅰ母电压相关回路，绿色部分是Ⅱ母相关回路。在起动回路中可以看出，这个回路没有正电源，图中连接到1D30的虚线是笔者作图时添加的。根据图4-1所示，电压切换单元从1K2取得电源，但仅有-KM，无法形成回路。在切换回路的起动回路中，必须引入+KM且须与现有-KM配套，所以+KM应从1D30引来。 1YQJ1～1YQJ5（以后简称1YQJ）是用于切换Ⅰ母电压的中间继电器，1G的常开节点用于起动这些继电器，1G的常闭接点用于复归这些继电器。1YQJ动作后，将Ⅰ母三相电压分别引至1D15、1D16、1D17（图中红色部分）后进入保护装置。Ⅱ母电压的切换回路与此类似，不再详述。图中所示的是保护电压的切换，计量电压也需进行类似切换，图中未显示。 线路抽压PT安装在线路侧，与线路电压始终保持一致，故不需进行切换。 在单母线分段接线时，由于线路只能固定连接在某一段母线上，将重动/并列后的电压接入1D15、1D16、1D17即可。即图4-3中“切换后电压输出或单母线电压输入”。 2.6出口回路 “出口”是一个涵盖广泛的概念，可以用来指代微机保护的所有输出回路。RCS-941A的出口回路如图4-4所示。 图 4-4 （点击看大图） 在图4-4中可以看出，RCS-941A的出口回路主要包括：跳闸、合闸、中央信号、遥信和双回线相互闭锁五个部分。 2.6.1保护跳闸 跳闸动作由瞬动常开接点TJ-2起动，压板1LP1控制投退。 2.6.2重合闸 重合闸动作由瞬动常开接点HJ-3起动，压板1LP2控制投退。 在图4-5中可以看出，TJ-2和HJ-3已被连接至操作箱的相关回路中，它们的一端接至控制正电源+KM，另一端分别接入跳闸回路和合闸回路。 2.6.3中央信号和遥信 在目前广泛使用的变电站综合自动化系统中，中央信号和遥信这两个部分是不需要接线的，因为他们输出的是微机保护的动作或状态信号，而在综自系统中，这些信号可以通过网络接口（CAN网或以太网）传输到后台系统或集控中心。 中央信号和遥信系统使用的都是无源接点模式输出。无源接点，通常也称为空接点，它的两端没有预接任何回路，即完全独立于其它的电气元件，这种模式可以使它方便地接入任何电气回路。作为一种配置，目前的微机保护装置都保留了这两套系统，原因在于：在微机保护被用于以前建设的非综自变电站时，它们可以与采用继电器模式构建的中央信号系统、控制屏光字牌、远动设备配合，使灯光、音响、遥信功能正常运行。这种接线方式通常称为硬接点接入，以区别于用网络线传输。 2.6.4双回线相互闭锁 双回线指的是始端和终端都连接在同一段母线上的两条平行线路，主接线示意如图4-5-1所示。 图 4-5-1 （点击看大图） 图4-5-1中，红色部分与绿色部分为两个电源系统，L1、L2为双回线，1、2、3、4为线路断路器，也代在此处配置的线路保护，紫色线条代表在线路L1末端发生的短路故障。图4-4中对FX-1常开接点的标识为“双回线相互闭锁”，其实它的作用是为了实现“双回线之一末端故障时，其两侧保护相继速动”，所谓“闭锁”指的是闭锁另一条线路的继电保护。实际应用中的接线如图4-5-2所示。 图 4-5-2 （点击看大图） 图4-5-2中，L1和L2的微机保护装置相互配合实现此功能，黄色线条为电缆接线。 动作逻辑：在L1末端发生故障时，对保护1、2、3而言均为正方向故障，短路初期，保护1、3的距离Ⅲ段元件均动作，FX-1接点闭合，闭锁另一条线路的距离Ⅱ段保护；保护2动作后，其Ⅰ段动作跳开断路器2，保护3的距离元件返回，其FX-1接点断开，保护1则收不到闭锁信号。在此情况下，保护1的距离Ⅱ段经短延时跳闸，从而隔断了故障点与电源的所有联系。“相继速动”实现了在没有配置快速保护的情况下，快速切除故障点，同时避免相邻线路的距离Ⅱ段误动作跳开非故障线路。 2.7操作回路 RCS-941A的操作回路与LFP-941A类似，不再详述。 第四章 110kV线路保护二次接线--CSI-200E 标签： CSI-200E  分类： 110kV变电站二次回路图解 2007-07-15 16:35 3.CSI-200E 3.1装置概述 CSI-200E数字式综合测量控制装置主要用于变电站自动化系统，也可单独使用作为普通测控装置。本装置按间隔设计，主要用于110kV及以上电压等级，包括遥控、遥信、交流量采集等功能。 3.2主要技术指标 直流电压输入：220V或110V 直流电压输出：5V、24V或12V 交流电压输入：100/√3（额定相电压） 交流电流输入：5A或1A（额定电流） 额定频率：50HZ 3.3电流电压回路 CSI-200E可以采集本间隔三相电压有效值、三相电流有效值、3U0、3I0、有功功率、无功功率、频率、2-13次谐波等数据，接线如图4-7所示。 图 4-7 （点击看大图） UX、UXN为线路电压，它由安装在线路上的单相电压互感器获得。从图4-7中可以看出，在进入CSI-200E时，它的N相UXN与母线电压互感器的N相UN是连接在一起的，从而使所有的电压互感器都是在一点接地。 3.4控制回路 CSI-200E的控制功能包括对断路器的控制和对电动刀闸的控制两部分，控制功能的原理如图4-8-1所示。 图 4-8-1 （点击看大图） 图4-8-1中红色部分为合闸回路、绿色部分为跳闸回路，浅蓝色部分为控制回路公共部分（正电源回路）。 3.4.1断路器的控制 在断路器控制回路中，WS为电编码锁，kSH为“远方/就地”切换开关，KK为“合闸/跳闸”操作开关。断路器的操作由两部分组成，一部分是由WS、WSH、KK组成的操作回路，通过值班人员在测控柜手动完成操作，其出口不受压板32LP1、32LP2的限制；一部分是由32-10D1至32-10D7、32-10D9之间接点形成的操作回路，通过值班人员在综自后台、集控中心完成操作，其出口受压板32LP1、32LP2状态的限制。这两个操作回路是并联的。从图4-8-1中可以看出，这两个回路是并联关系，并且都属于“手动”操作，所以应接入断路器操作箱中的手动操作回路，形成与1QK的并联关系，其回路编号为“3、33”，如图4-8-2所示。黄色线条代表保护屏与测控屏之间连线用的控制电缆。 图 4-8-2 （点击看大图） 3.4.2电动刀闸的控制 在110kV GIS、COMPASS中，隔离开关为电动机构，既可在开关场就地操作，也可通过测控装置实现远方操作。电动刀闸类设备的操作均通过电动机旋转，带动机械连杆完成电器的开断，其控制回路、电机回路如图4-9所示。 图 4-9 （点击看大图） 图4-9中，红色部分为合闸回路、绿色部分为跳闸回路，浅蓝色部分为控制回路公共部分。S43为“运行/试验"切换开关，KC为合闸接触器，KO为分闸接触器，SC为合闸按钮，SO为分闸按钮，SC1为隔离开关常闭辅助接点，SA1为隔离开关常开辅助接点。以合闸回路为例，在运行状态下，合闸信号由CSI-200E发出进入隔离开关控制回路（回路编号为”3“），经SC1及相关联锁回路（图中未示出）起动KC，并由KC的常开接点实现自保持，同时KC的常开接点接通电动机M的电源，电机旋转使隔离开关合闸。合闸到位后，隔离开关辅助接点SC1断开合闸回路；在试验状态下，按下合闸按钮SC起动KC。 分闸回路与合闸回路的电气原理是一样的，在电动机控制回路中可以看出，分闸操作是通过使电动机电源的A、C相反接，电动机反向旋转（相对于合闸时的转向）完成的。