采用GPSL621C-112微機(jī)保護(hù)裝置_的110kV線路二次回路設(shè)計(jì)畢業(yè)論文設(shè)計(jì)說明書

1、( 此文檔為 word 格式，下載后您可任意編輯修改！)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書采用 GPSL621C-112微機(jī)保護(hù)裝置的 110kV 線路二次回路設(shè)計(jì)Undergraduate Design(Thesis)THE GPSL621C-112 SERIES MICROCOMPUTERPROTECTION DEVICE 110 kV LINES OF THESECONDARY CIRCUIT DESIGNBYSupervised byHua-ZhongSchoolofKangniCollegeNanjing Institute ofTechnologyJune 2012Nan Jing摘要繼電保護(hù)裝置是一

2、種反應(yīng)電力系統(tǒng)故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘和發(fā)出信號的設(shè)備。而且，電力系統(tǒng)的規(guī)模在不斷擴(kuò)大，用戶對電能質(zhì)量的要求也在不斷提高。因此，對繼電保護(hù)裝置本身的要求也越來越高。本文的主題是采用微機(jī)保護(hù)裝置對 110kV 線路的二次回路的保護(hù)研究。簡要介紹了電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀、技術(shù)特點(diǎn)及其發(fā)展方向。在本次設(shè)計(jì)中，該微機(jī)裝置可用于距離零序保護(hù)。設(shè)計(jì)首先進(jìn)行了繼電保護(hù)配置和二次系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，主要是控制對象（一次設(shè)備）簡介，二次設(shè)備（柜）及主要功能進(jìn)行了解，為以后的線路設(shè)計(jì)做好充分的準(zhǔn)備。本設(shè)計(jì)對 110kV 線路采用 GPSL621C-112微機(jī)保護(hù)裝置的二次回路進(jìn)行保護(hù)。所以要

3、對設(shè)備選型一次設(shè)備、二次設(shè)備及主要功能有所了解。然后對 110kV 主要回路圖進(jìn)行設(shè)計(jì)并繪制 110KV線路電流、電壓回路圖，110kV線路控制信號回路圖， 110kV 線路隔離開關(guān)操作閉鎖回路等圖紙， 最后完成斷路器機(jī)構(gòu)箱端子排接線圖關(guān)鍵詞微機(jī)保護(hù)； 110kV 線路保護(hù)；二次回路保護(hù)AbstractProtective relay is the one of devicesto responsethe fault and abnormal ofelectric power system to send out signals to trip CB. With the expansion o

4、f thepower system and the consumer relay's criteria must be improved greatly anddeveloped to satisfy therelay. This paper recalled the . It is also discussedprotection algorithm in the thesis.Design the first relay protection configuration and the second system of study,mainly is the control obj

5、ect (a device) introduction and secondary equipment(cabinet) and main function to understand, for the following line design ready.This design of 110kV PRC41A series circuit with microprocessor-basedprotection, the protection of the secondary circuit. So to equipment selection aequipment, secondary e

6、quipment and main function understand somewhat.Then on to 110 kV main circuit diagram design and drawing 110 kV ines current,voltage circuit diagram, 110 kV lines control signal circuit diagram, 110 kV linesisolating switch operation artesia loops drawings, finally complete circuit breakerbox termin

7、al row institutions ；110 kV transmission line the secondary circuit；themicrocomputer protection目錄摘要ABSTRACT1 緒論11.1 電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)的概述11.2 微機(jī)保護(hù)的特點(diǎn)21.3 微機(jī)保護(hù)的國內(nèi)外研究概述與發(fā)展趨勢31.4 本課題研究的背景和意義42 110 KV 線路的一次設(shè)備及控制52.1 主接線及其選擇 .52.2 斷路器92.3 刀閘142.4 互感器173 110 KV 線路保護(hù)的二次配置213.1 110KV 電網(wǎng)線路保護(hù)配置要求213.2 本次設(shè)計(jì)所用保護(hù)裝置的功能和特點(diǎn)2

8、33.3 測控柜253.4 端子箱264二次回路的設(shè)計(jì) .284.1 二次回路284.2 交流電流電壓回路接線設(shè)計(jì).304.3 斷路器的控制回路設(shè)計(jì) .334.4 信號回路設(shè)計(jì) .344.5 刀閘的防誤回路設(shè)計(jì) .355 結(jié)語38謝辭39參考文獻(xiàn)40附錄 圖紙411 緒論1.1 電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)的概述電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展和安全穩(wěn)定運(yùn)行給國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展帶來了巨大的動力和效益，繼電保護(hù)是組成電力系統(tǒng)必不可少的子系統(tǒng)，它承擔(dān)著斷開故障和支持電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的任務(wù), 在保證系統(tǒng)安全、 穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等方面起著非常重要的作用。繼電保護(hù)裝置除了在故障的很短時(shí)間內(nèi)動作外，長期是不動作的。因而被喻為電力系統(tǒng)

9、的無聲警衛(wèi)。因此裝置的某些缺陷可能不被覺察，從而成為故障，是不正確動作的隱患。微機(jī)保護(hù)的自我監(jiān)測和監(jiān)視功能可以消除這一隱患。眾所周知，對電網(wǎng)繼電保護(hù)的基本性能要求，包括了可靠性、選擇性、快速性和靈敏性。所謂可靠性，是要求所配置的繼電保護(hù)裝置只能在事先規(guī)定需要它動作的情況下動作，在其他一切不需要它動作的情況下不動作。在術(shù)語上，前者稱之為可信賴性，后者稱之為安全性或穩(wěn)定性；繼電保護(hù)的選擇性要求，是期望能在電力元件發(fā)生故障時(shí)，又在靠近故障元件的繼電保護(hù)裝置斷開故障；動作的快速性，對電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)來說，重要在于快速跳閘對提高電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定的作用；動作靈敏性要求，是出于保護(hù)裝置可靠動作的需要。這些要求之

10、間，有的相輔相成，有的相互制約，需要針對不同的使用條件，分別地進(jìn)行協(xié)調(diào)。繼電保護(hù)的困難在于不僅要滿足測量的精度，更重要的是在各種復(fù)雜的情況下都要能滿足相互矛盾的四項(xiàng)要求，即“要正確動作，該動則動，不該動則不動。”繼電保護(hù)的正確動作取決于一系列的因素：保護(hù)原理、裝置的軟硬件設(shè)計(jì)、產(chǎn)品質(zhì)量、整定和調(diào)試、二次回路以及運(yùn)行管理等。1.2 微機(jī)保護(hù)的特點(diǎn)（ l ）維修調(diào)試方便：相比較于過去大量使用的整流型繼電保護(hù)裝置，微機(jī)保護(hù)裝置幾乎可以不用調(diào)試，微機(jī)保護(hù)對硬件和軟件都有自檢功能，裝置上電時(shí)，有故障就會立即報(bào)警，可以大大地減輕運(yùn)行維護(hù)的工作量。(2 ）可靠性高：在各種保護(hù)方法中，考慮到了電力系統(tǒng)中的各種

11、情況，具有很強(qiáng)的綜合分析和判斷能力。微機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，可以不斷進(jìn)行自檢，因此，可以立即檢查出微機(jī)保護(hù)內(nèi)部的大多數(shù)隨機(jī)故障，而采取適當(dāng)?shù)募m正措施。(3 ）易于獲得各種附加功能：由于計(jì)算機(jī)的通用性，因而在繼電保護(hù)硬件的基礎(chǔ)上，可以很方便地通過增加軟件的方法獲得保護(hù)之外的功能。例如，保護(hù)的動作順序記錄，故障諧波分析，故障測距，低頻減載等。(4 ）保護(hù)性能易于改善：對于相同的硬件，可以通過算法的不同，實(shí)現(xiàn)不同的保護(hù)。這樣，也就可以通過改善算法來不斷完善保護(hù)性能，而不需要改動硬件。通過軟件算法的改善，可以較好地解決原有模擬繼電保護(hù)裝置無法解決的一些問題。(5 ）便于遠(yuǎn)方監(jiān)控：目前的微機(jī)保護(hù)裝置均設(shè)有通信接

12、口，這樣可以方便地將各地保護(hù)裝置納入變電站綜合自動化系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方修改定值與投切保護(hù)裝置。（ 6）靈活性大：目前，國內(nèi)中低壓變電站內(nèi)不同一次設(shè)備的保護(hù)裝置在硬件設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能采用同樣的設(shè)計(jì)方案。而超高壓電力系統(tǒng)保護(hù)裝置若采用多CPU實(shí)現(xiàn)多種保護(hù)功能時(shí)，每塊CPU模塊的硬件設(shè)計(jì)也傾向于盡量相同。由于保護(hù)的原理主要由軟件決定，因此，只要改變軟件就可以改變保護(hù)的特性和功能，從而可靈活地適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展對保護(hù)要求的變化，也減少了現(xiàn)場的維護(hù)工作量。（ 7）經(jīng)濟(jì)性好：微處理器和集成電路芯片的性能不斷提高而價(jià)格一直在下降，而電磁型繼電器的價(jià)格在同一時(shí)期內(nèi)卻不斷上升。而且，微機(jī)保護(hù)裝置是一個(gè)可編程序的裝置

13、，它可基于通用硬件實(shí)現(xiàn)多種保護(hù)功能，使硬件種類大大減少。這樣，在經(jīng)濟(jì)性方面也優(yōu)于傳統(tǒng)保護(hù)。1.3 微機(jī)保護(hù)的國內(nèi)外研究概況與發(fā)展趨勢近四十年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展日新月異，它的廣泛應(yīng)用給各行各業(yè)帶來了翻天覆地的變化。計(jì)算機(jī)技術(shù)也同樣影響了繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展。七十年代中、后期國外已有少數(shù)樣機(jī)在電力系統(tǒng)中試運(yùn)行，到八十年代初，各國都在這些方面繼續(xù)做了很多努力，使計(jì)算機(jī)保護(hù)逐漸趨于實(shí)用。我國對計(jì)算機(jī)保護(hù)的研究始于70 年代后半期，開始是幾個(gè)高等院校和水電部南京自動化研究所的一些繼電保護(hù)工作者對國外計(jì)算機(jī)保護(hù)的發(fā)展作了廣泛的介紹和綜述分析。 70 年代末至 80 年代初廣泛地開展了各種算法以及樣機(jī)的研制。

14、1984 年，華北電力學(xué)院研制的第一套6809（CPU）為基礎(chǔ)的距離保護(hù)樣機(jī)投入試運(yùn)行。該年底在華中工學(xué)院召開了我國第一次計(jì)算機(jī)保護(hù)學(xué)術(shù)會議，標(biāo)志著我國計(jì)算機(jī)保護(hù)的開發(fā)開始進(jìn)入了重要的發(fā)展階段。90 年代，南京電力自動化研究院將工頻變化量方向繼電器（1982 年提出）在 CKF、CKJ系列集成電路保護(hù)中的成功經(jīng)驗(yàn)運(yùn)用于計(jì)算機(jī)保護(hù)。此后，各個(gè)廠家以 80C196微控制器為控制核心相繼研制了各自的線路保護(hù)，并在國內(nèi)電力系統(tǒng) 110kV 500kV線路中廣泛運(yùn)用，有代表的制造廠家有：南瑞繼保、南京電力自動化總廠、四方公司、許昌繼電器廠等。繼電保護(hù)所應(yīng)用元器件的發(fā)展，在一定程度上將推動繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)

15、展。晶體管的出現(xiàn)推動了比相原理的發(fā)展，集成電路已具備了一定的計(jì)算功能，目前已廣泛使用的微機(jī)保護(hù)，使繼電保護(hù)步入了數(shù)字化的領(lǐng)域。微機(jī)技術(shù)引入繼電保護(hù)領(lǐng)域，擴(kuò)展了繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用功能，基于微處理器的繼電保護(hù)裝置，具有一系列的特點(diǎn)：可以集主保護(hù)、后備保護(hù)的完整功能于一身，大大簡化了繼電保護(hù)二次接線；遠(yuǎn)方通信功能，管理人員可以隨時(shí)監(jiān)測保護(hù)裝置的運(yùn)行狀態(tài)、調(diào)用數(shù)據(jù)、改變定值，為現(xiàn)代化管理提供了必要的物質(zhì)基礎(chǔ)；自檢功能，自動故障定位，及時(shí)發(fā)出警報(bào)，用備用插件置換故障部件，可以在實(shí)驗(yàn)室集中進(jìn)行專業(yè)檢修。這一切都為提高保護(hù)裝置的安全運(yùn)行水平，顯著地延長運(yùn)行檢測周期和減少運(yùn)行檢測項(xiàng)目提供了前提，同時(shí)也必將直接

16、影響到專業(yè)人員的配置，從而大幅度的提高繼電保護(hù)的管理水平和專業(yè)人員的勞動生產(chǎn)率。目前，我國電力系統(tǒng)已大量采用的微機(jī)保護(hù)，大多采用80 年代末期 90 年代初期推出的數(shù)字芯片，如Intel公司的 80C196等。新一代數(shù)字芯片的出現(xiàn)，特別是高速數(shù)字信號處理器DSP（ Digital Signal Processor）以其高速、實(shí)時(shí)、低功耗和高集成度而得到大量的推廣及應(yīng)用，這必將引起繼電保護(hù)新一輪的革命。將高性能的微處理器應(yīng)用于整個(gè)裝置中，可以大大提高其運(yùn)算速度，減少運(yùn)算時(shí)間，這對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)來說也一個(gè)非常關(guān)鍵的問題。1.4 本課題研究背景和意義本課題研究的背景在現(xiàn)代電網(wǎng)中，隨著超高壓、大容量

17、、遠(yuǎn)距離輸電線路的不斷增多，對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提出了更高、更嚴(yán)格的要求。零序電流保護(hù)、距離保護(hù)作為線路保護(hù)的基本組成部分，其工作性能對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著直接和重要的影響。保護(hù)性能改善的一個(gè)重要方面是在確保其動作的可靠性和選擇性的條件下，加快保護(hù)的動作速度。目前，提高保護(hù)速度面臨的主要問題是距離保護(hù)采用故障后的穩(wěn)態(tài)基頻分量，在實(shí)際故障信號中包含有大量非基頻噪聲信號的情況下，保護(hù)動作速度越快，基頻分量的濾波精度越差。為了適應(yīng)現(xiàn)代高壓電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的要求，設(shè)計(jì)者們除了在軟件上盡力簡化算法和提高算法的效率，對硬件的要求也越來越高。目前電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)備中最常用的微處理器包括51系列和 9

18、6系列等控制型器件。但隨著電力系統(tǒng)對實(shí)時(shí)性、數(shù)據(jù)量和計(jì)算要求的不斷提高以及新的保護(hù)算法的不斷出現(xiàn)，這些器件在許多方面，特別是在計(jì)算能力、存儲容量方面，已不能很好地適應(yīng)電力系統(tǒng)的要求。本課題將對上述問題進(jìn)行探討，從硬件和軟件兩方面對電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)設(shè)備進(jìn)行深入分析，并設(shè)計(jì)一套完整的微機(jī)保護(hù)裝置。本課題研究的意義隨著電力工業(yè)的發(fā)展，高壓輸電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、用電負(fù)荷性質(zhì)和用戶對供電的要求都發(fā)生了很大的變化，這也對繼電保護(hù)工作提出了越來越高的要求。對系統(tǒng)保護(hù)性能和功能需求的不斷提高，也是促使擔(dān)任微機(jī)保護(hù)裝置的處理器位數(shù)不斷提升的主要原因之一。采用高性能高位數(shù)的DSP+CPU處理器芯片構(gòu)成微機(jī)保護(hù)裝置，已經(jīng)

19、成為電力系統(tǒng)保護(hù)產(chǎn)品的發(fā)展趨勢。2 110kV 變電所的一次設(shè)備及其控制2.1 主接線及其選擇電氣主接線是由電氣設(shè)備通過連接線，按其功能要求組成電路，負(fù)責(zé)接收和分配電能，成為傳輸強(qiáng)電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)。用規(guī)定的電氣設(shè)備圖形符號和文字符號，并且按工作順序排列，詳細(xì)的表示電氣設(shè)備和成套裝置的全部組成和連接關(guān)系的單線接線圖。主接線代表了變電站電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，直接影響運(yùn)行的可靠性、靈活性，并對電器選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)、控制方式和自動裝置的擬定都有決定性的關(guān)系。對于 6220kV 電壓配電裝置的接線， 一般分兩類：一為母線類，包括單母線、單母線分段、雙母線、雙

20、母線分段和增設(shè)旁路母線的接線；其二為無母線類，包括單元接線、橋形接線和多角形接線等。應(yīng)視電壓等級和出線回?cái)?shù)，酌情選用。旁路母線的設(shè)置原則：1）采用分段單母線或雙母線的110kV 配電裝置，當(dāng)斷路器不允許停電檢修時(shí)，一般需設(shè)置旁路母線。因?yàn)?10KV 線路輸送距離長、功率大，一旦停電影響范圍大，且斷路器檢修時(shí)間較長（平均每年5 7 天），故設(shè)置旁路母線為宜。當(dāng)有旁路母線時(shí)，應(yīng)首先采用以分段斷路器或母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器的接線。2）35kV 配電裝置可不設(shè)旁路母線，是因?yàn)橹匾脩舳嘞惦p回路供電，有可能停電檢修斷路器。其次，還因?yàn)閿嗦菲髂昶骄鶛z修時(shí)間短，通常為23 天。如線路斷路器不允許停電檢修時(shí)

21、，可設(shè)置其它旁路設(shè)施。3）10kV 配電裝置， 可不設(shè)旁路母線。 對于出線回路數(shù)多或多數(shù)線路系向用戶單獨(dú)供電，以及不允許停電的單母線、分段單母線的配電裝置，可設(shè)置旁路母線。對于變電站的電氣接線，當(dāng)能滿足運(yùn)行要求時(shí)，其高壓側(cè)應(yīng)盡量采用斷路器少或不用斷路器的接線。當(dāng)出線為 2 回時(shí)，一般采用橋形接線。對電氣主接線的基本要求變電站的電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電站所在電力系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿足運(yùn)行可靠、簡單靈活、操作方便和節(jié)約投資等要求。對電氣主接線的基本要求，概括的說應(yīng)包括可靠性、靈活性、和經(jīng)濟(jì)性。安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠是電氣主接線的最基本要求?？?/p>

22、靠性的工作是以保證對用戶不間斷的供電。衡量可靠性的客觀標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐。主接線的可靠性是它的各組成元件，包括一、二次部分在運(yùn)行中可靠性的綜合。因此，不僅要考慮一次設(shè)備對供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護(hù)二次設(shè)備的故障對供電可靠性的影響。評價(jià)主接線可靠性的標(biāo)志是：1) 斷路器檢修時(shí)是否影響停電；2) 線路、斷路器、母線故障和檢修時(shí)，停運(yùn)線路的回?cái)?shù)和停運(yùn)時(shí)間的長短，以及能否對重要用戶的供電；3) 變電站全部停電的可能性。主接線的靈活性有以下幾個(gè)方面的要求：1) 調(diào)度要求。可以靈活的投入和切除變壓器、線路，調(diào)配電源和負(fù)荷；能夠滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式下、檢修方式下以及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求。2) 檢修

23、要求?？梢苑奖愕耐＿\(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行安全檢修，且不致影響對用戶的供電。3) 擴(kuò)建要求?？梢匀菀椎膹某跗谶^渡到終期接線，使在擴(kuò)建時(shí)，無論一次和二次設(shè)備改造量最少。主接線經(jīng)濟(jì)性的要求在滿足技術(shù)要求的前提下，做到經(jīng)濟(jì)合理。1) 投資?。褐鹘泳€簡單，以節(jié)約斷路器、隔離開關(guān)等設(shè)備的投資；占地面積?。弘姎庵鹘泳€設(shè)計(jì)要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，以節(jié)約用地、架構(gòu)、導(dǎo)線、絕緣子及安裝費(fèi)用。2) 電能損耗少：經(jīng)濟(jì)選擇主變壓器型式、容量和臺數(shù)，避免兩次變壓而增加電能損失。主接線的基本接線形式主接線的基本形式，就是主要電氣設(shè)備常用的幾種連接方式，它以電源和出線為主體。由于各個(gè)發(fā)電廠或變電站的出線回路數(shù)和

24、電源數(shù)不同，而且每路饋線所傳輸?shù)墓β室膊灰粯?，因而為便于電能的匯集和分配，在進(jìn)出線較多時(shí)( 一般超過 4 回 ) ，采用母線作為中間環(huán)節(jié)，可使接線簡單清晰，運(yùn)行方便，有利于安裝和擴(kuò)建。而與有母線的接線相比，無匯流母線的接線使用電氣設(shè)備較少，配電裝置占地面積較小，通常用于進(jìn)出線回路少，不再擴(kuò)建和發(fā)展的發(fā)電廠或變電站。有匯流母線的接線形式可概括地分為單母線接線 ( 及單母線分段接線 ) 和雙母線接線 ( 及雙母線分段接線 ) 兩大類。（ 1）有母線接線有匯流母線的接線形式的基本環(huán)節(jié)是電源、母線和出線（饋線） 。母線是中間環(huán)節(jié)，作用是匯集和分配電能，使接線簡單清晰，運(yùn)行、檢修靈活方便，進(jìn)出線可有任意

25、數(shù)目，利于安裝和擴(kuò)建。1）單母線接線（含單母線刀閘分段、單母線開關(guān)分段、單母線帶旁路等）。只有一組（可以有多段）工作母線的接線稱單母線接線。這種接線的每回進(jìn)出線都只經(jīng)過一臺斷路器固定接于母線的某一段上。優(yōu)點(diǎn)：不分段單母線接線的優(yōu)點(diǎn)是簡單清晰，設(shè)備少，投資小，運(yùn)行操作方便，有利于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。缺點(diǎn)：不分段單母線接線的缺點(diǎn)是可靠性、靈活性差。2）雙母線接線（含雙母線刀閘分段、雙母線開關(guān)分段、雙母線帶旁路等）有兩組工作母線的接線稱為雙母線接線。每個(gè)回路都經(jīng)過一臺斷路器和兩臺母線隔離開關(guān)分別與兩組母線連接，其中一臺隔離開關(guān)斷開；兩母線之間通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器連接。有兩組母線后，使運(yùn)行的可靠性和

26、靈活性大為提高。3）32 臺斷路器接線每 2 條回路共用 3 臺斷路器，每串的中間一臺斷路器為聯(lián)絡(luò)斷路器。正常運(yùn)行時(shí)，兩組母線和全部斷路器都投入工作，形成多環(huán)狀供電，具有很高的可靠性和靈活性。4）43 臺斷路器接線5）變壓器母線組接線這種接線應(yīng)用于超高壓系統(tǒng)中，適用于有長距離大容量輸電線路、要求線路有高度可靠性的配電裝置。（ 2）無匯流母線接線無匯流母線的主接線沒有母線這一中間環(huán)節(jié)，使用的開關(guān)電器少，配電裝置占地面積少，投資較少，沒有母線故障和檢修問題，但其中部分接線形式只適用于進(jìn)出線少并且沒有擴(kuò)建和發(fā)展可能的發(fā)電廠和變電所。1）單元接線發(fā)電機(jī)和主變壓器直接連成一個(gè)單元，再經(jīng)斷路器接至高壓系統(tǒng)

27、，發(fā)電機(jī)出口處除廠用分支外不再裝設(shè)母線。2）橋形接線當(dāng)只有兩臺主變壓器和兩回輸電線路時(shí)，采用橋形接線，所用斷路器數(shù)量最少。3）角形接線它是將斷路器布置閉合成環(huán)，并在相鄰兩臺斷路器之間引接一條回路的接線。其角數(shù)等于進(jìn)、出線回路總數(shù)，等于斷路器臺數(shù)。本次設(shè)計(jì)所用的主接線本次 110kV 線路保護(hù)二次線設(shè)計(jì)中的電氣主接線采用一般雙母線接線。一般雙母線接線方式如圖2.1 所示，特點(diǎn)如下：(1) 一般在正常運(yùn)行時(shí)，線路均分在兩組母線上，以固定的連接方式運(yùn)行。其供電可靠性表現(xiàn)在檢修任一母線時(shí)，可以利用母線把該母線上的全部回路倒換到另一組母線上，不會中斷供電。(2) 檢修任一回路的母線開關(guān)時(shí)，只需停該回路與

28、隔離開關(guān)相連的母線。任一母線發(fā)生故障時(shí)，可將所有連接于該母線的線路倒換到正常母線上使裝置迅速恢復(fù)工作。且一般的雙母接線運(yùn)行方式靈活，可采用兩組母線并列運(yùn)行方式，兩組母線分裂運(yùn)行方式，一組母線工作，另一組母線備用的運(yùn)行方式。多采用地一種方式，因母線故障時(shí)可縮小停電范圍，且兩組母線的負(fù)荷可以調(diào)配。(3) 該電氣主接線方式投資較小。滿足電氣主接線方式“可靠，靈活，經(jīng)濟(jì)”的要求，適用于本次設(shè)計(jì)。WL1WL2WL3WL4W2W1QFc電源1電源2圖 2.1一般雙母線接線方式一次系統(tǒng)主要一次設(shè)備有斷路器、2 把母線側(cè)刀閘、1 把出線側(cè)刀閘、3把接地刀閘、4 組電流互感器、線路電壓互感器，如圖2.2 所示。

29、圖 2.2 一次系統(tǒng)示意圖2.2 斷路器斷路器的分類斷路器按其使用范圍分為高壓斷路器和低壓斷路器，高低壓界線劃分比較模糊，一般將3kV 以上的稱為高壓電器。低壓斷路器又稱自動開關(guān)，俗稱“空氣開關(guān)”也是指低壓斷路器。高壓斷路器 ( 或稱高壓開關(guān) ) 是發(fā)電廠、變電所主要的電力控制設(shè)備, 具有滅弧特性 , 當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí) , 它能切斷和接通線路以及各種電氣設(shè)備的空載和負(fù)載電流; 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí) , 它和繼電保護(hù)配合 , 能迅速切斷故障電流 , 以防止擴(kuò)大事故范圍。因此 , 高壓斷路器工作的好壞 , 直接影響到電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行；高壓斷路器種類很多，按其滅弧的不同，可分為：油斷路器（多油斷路器、

30、少油斷路器） 、六氟化硫斷路器（ SF6斷路器）、真空斷路器、壓縮空氣斷路器等；低壓斷路器是一種既有手動開關(guān)作用，又能自動進(jìn)行失壓、欠壓、過載、和短路保護(hù)的電器。它可用來分配電能，不頻繁地啟動異步電動機(jī)，對電源線路及電動機(jī)等實(shí)行保護(hù)，當(dāng)它們發(fā)生嚴(yán)重的過載或者短路及欠壓等故障時(shí)能自動切斷電路，其功能相當(dāng)于熔斷器式開關(guān)與過欠熱繼電器等的組合。而且在分?jǐn)喙收想娏骱笠话悴恍枰兏悴考勋@得了廣泛的應(yīng)用。斷路器的作用1. 正常情況下接通和斷開高壓電路中的空載及負(fù)荷電流。2. 在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)能與保護(hù)裝置和自動裝置相配合，迅速切斷故障電流，防止事故擴(kuò)大，從而保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。其實(shí)斷路器就是一種開關(guān)，它

31、和普通開關(guān)的不同點(diǎn)主要在： 1. 適用電壓等級高 2. 滅弧截止及方式，有真空，少油，多油及六氟化硫等等 3. 滅弧能力強(qiáng)，效果好。斷路器的控制方式和操作機(jī)構(gòu)斷路器的控制方式一、斷路器控制方式斷路器是電力系統(tǒng)中最重要的開關(guān)設(shè)備，在正常運(yùn)行時(shí)斷路器可以接通和切斷電氣設(shè)備的負(fù)荷電流，在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)則能可靠地切斷短路電流。斷路器一般由動觸頭、靜觸頭、滅弧裝置、操動機(jī)構(gòu)及絕緣支架等構(gòu)成。為實(shí)現(xiàn)斷路器的自動控制，在操動機(jī)構(gòu)中還有與斷路器的傳動軸聯(lián)動的輔助觸頭。斷路器的控制方式有多種，分述如下。1 按控制地點(diǎn)分(1) 集中控制。在主控制室的控制臺上，用控制開關(guān)或按鈕通過控制電纜去接通或斷開斷路器的跳、合

32、閘線圈，對斷路器進(jìn)行控制。一般對發(fā)電機(jī)、主變壓器、母線、斷路器、廠用變壓器 35kV 以上線路等主要設(shè)備都采用集中控制。(2) 就地（分散）控制。在斷路器安裝地點(diǎn) （配電現(xiàn)場） 就地對斷路器進(jìn)行跳、合閘操作（可電動或手動） 。一般對 10kV 線路以及廠用電動機(jī)等采用就地控制，可大大減少主控制室的占地面積和控制電纜數(shù)。2按控制電源電壓分?jǐn)嗦菲鞯目刂品绞浇涌刂齐娫措妷悍譃閺?qiáng)電控制和弱電控制兩種。(1) 強(qiáng)電控制。從斷路器的控制開關(guān)到其操作機(jī)構(gòu)的工作電壓均為直流110V或 220V 。(2) 弱電控制?？刂崎_關(guān)的工作電壓是弱電 （直流 48V），而斷路器的操動機(jī)構(gòu)的電壓是 220V。目前在 500

33、kV 變電所二次設(shè)備分散布置時(shí)，在主控室常采用弱電一對一控制。3按控制電源的性質(zhì)分?jǐn)嗦菲鞯目刂品绞桨纯刂齐娫吹男再|(zhì)可分為直流操作和交流操作（包括整流操作）兩種。直流操作一般采用蓄電池組供電；交流操作一般是由電流互感器、電壓互感器或所用變壓器提供電源。斷路器的操作機(jī)構(gòu)1. 斷路器操作機(jī)構(gòu)的作用用來完成斷路器分合閘操作，并能夠使斷路器保持在合閘位置。2. 斷路器操作機(jī)構(gòu)分類 分為液壓操作機(jī)構(gòu)，彈簧操作機(jī)構(gòu)和電磁操作機(jī)構(gòu)。液壓操作機(jī)構(gòu)利用油泵壓縮 10#航空液壓油，利用油壓傳遞將氮?dú)鈮嚎s， 儲存能量，一旦跳合閘線圈動作，能量釋放，完成開關(guān)分合閘。彈簧操作機(jī)構(gòu)是利用已儲能的彈簧為動力完成開關(guān)分合閘，合

34、閘過程釋放合閘彈簧能量，同時(shí)使分閘彈簧儲能能量，合閘后分閘彈簧開始儲能。自動重合閘：斷路器分閘后，由于合閘彈簧儲能工作早已完成，若接到合閘命令，操作機(jī)構(gòu)可再次使斷路器合閘。電磁操作機(jī)構(gòu)是靠電磁力合閘的操作機(jī)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)：機(jī)構(gòu)簡單，工作可靠，制造成本低。缺點(diǎn)：合閘線圈消耗的功率太大，機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)笨重，合閘時(shí)間較長。合閘電流約為 100A 左右，合閘保險(xiǎn)按 13-14 選取。合閘過程使合閘彈簧儲能。斷路器控制回路的基本要求斷路器的控制回路必須完整、可靠，因此應(yīng)滿足下面一些要求：(1) 斷路器的合、跳閘回路是按短時(shí)通電設(shè)計(jì)的， 操作完成后， 應(yīng)迅速切斷合、跳閘回路，解除命令脈沖，以免燒壞合、跳閘線圈。為此，

35、在合、跳閘回路中，接入斷路器的輔助觸點(diǎn)，既可將回路切斷，又可為下一步操作做好準(zhǔn)備。(2) 斷路器既能在遠(yuǎn)方由控制開關(guān)進(jìn)行手動合閘和跳閘， 又能在自動裝置和繼電保護(hù)作用下自動合閘和跳閘。(3) 控制回路應(yīng)具有反映斷路器狀態(tài)的位置信號和自動合、 跳閘的不同顯示信號。(4) 無論斷路器是否帶有機(jī)械閉鎖，都應(yīng)具有防止多次合、跳閘的電氣防跳措施。(5) 對控制回路及其電源是否完好，應(yīng)能進(jìn)行監(jiān)視。(6) 對于采用氣壓、液壓和彈簧操作的斷路器，應(yīng)有壓力是否正常，彈簧是否拉緊到位的監(jiān)視回路和閉鎖回路。(7) 接線應(yīng)簡單可靠、使用電纜芯數(shù)應(yīng)盡量少。斷路器控制的基本回路合閘回路圖 2.2合閘回路示意圖（1）就地操

36、作合閘轉(zhuǎn)換開關(guān) S3 調(diào)整至就地控制檔位； X1-602-S4合閘按-S3-K11-S11-合閘線圈 Y4-S2-K14-S3-S4合閘按鈕 -X1-607構(gòu)成合閘通路。（2）遠(yuǎn)方操作合閘轉(zhuǎn)換開關(guān)S3調(diào)整至遠(yuǎn)方操作控制檔位；X1-610合閘命令-S3-K11-S11-合閘線圈Y4-S2-K14-S3-X1-625構(gòu)成分閘通路。分閘回路圖 2.3分閘回路示意圖（1）就地操作分閘轉(zhuǎn)換開關(guān)S3 調(diào)整至就地操作控制檔位；X1-602-S5分閘按鈕-S3-S11-分閘線圈Y1-K14-X1-645構(gòu)成分閘通路。（2）遠(yuǎn)方操作分閘轉(zhuǎn)換開關(guān)S3 調(diào)整至遠(yuǎn)方操作控制檔位；X1-630 發(fā)出分閘命令-S3-S1

37、1-分閘線圈Y1-K14-X1-645構(gòu)成分閘通路。自檢閉鎖、報(bào)警回路對 SF6 壓力、液壓壓力、合閘彈簧儲能狀態(tài)進(jìn)行檢測，以接點(diǎn)形式輸出，有的接點(diǎn)直接串在合閘、分閘回路中構(gòu)成閉鎖條件，有的接點(diǎn)則以空接點(diǎn)形式送至監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出信息或送至保護(hù)柜操作箱閉鎖重合閘 ( 如壓力降低閉鎖重合閘 ) 。GL312型斷路器包含的此類回路有：SF6 泄露閉鎖、合閘壓力閉鎖、自動重合閘閉鎖等。操作電源回路操作電源回路包括儲能電機(jī)、照明、加熱除濕以及插座供電回路，一般電源使用電纜從斷路器端子箱引入，操作電源回路設(shè)有保護(hù)開關(guān)(一般為空氣斷路器)。因故障導(dǎo)致操作電源回路空氣斷路器跳閘后也可發(fā)出報(bào)警信號。采用的操動機(jī)構(gòu)彈

38、簧儲能機(jī)構(gòu)電動機(jī)為交流電動機(jī)，其三相交流電由兩邊相鄰開關(guān)端子箱合閘回路通過電纜連接起來， 構(gòu)成環(huán)形供電網(wǎng)絡(luò)， A,B,C 三相電源通過組合開關(guān) 1QA,2QA，3QA及熔斷器 3FU,4FU,5FU經(jīng)開關(guān)端子排轉(zhuǎn)接后由電纜送至操動機(jī)構(gòu)，再經(jīng) DT常開接點(diǎn)（該接點(diǎn)在彈簧未儲能前為閉合）閉鎖后送至電動機(jī)，切斷電動機(jī)電源，使電動機(jī)停止工作。開關(guān)信息量輸出回路除了斷路器異常工況需要由空接點(diǎn)輸出報(bào)警信息，斷路器的正常工況( 如斷路器合閘、 分閘位置，遠(yuǎn)方就地控制) 也需要送至監(jiān)控系統(tǒng)，另外隔離刀閘閉鎖邏輯構(gòu)成也需要斷路器輔助接點(diǎn)。2.3 刀閘刀閘的分類刀閘，是電力設(shè)備手動開關(guān)的一種，別名閘刀，一般多用于

39、低壓電，有單相刀閘和三相刀閘之分。根據(jù)應(yīng)用的不同有各種規(guī)格，一般都標(biāo)注電壓和電流，如 220 伏， 16A,意思是適用于 220 伏電壓，電流不超過 16 安培。一般有瓷底座，塑料蓋，銅件組成，上部為進(jìn)線口，下部為出線口，中間設(shè)計(jì)有安裝保險(xiǎn)絲部位。隔離開關(guān)的作用隔離開關(guān)，配制在主接線上時(shí)，保證了線路及設(shè)備檢修形成明顯的斷口，與帶電部分隔離，由于隔離開關(guān)沒有滅弧裝置及開斷能力低，所以操作隔離開關(guān)時(shí)，必須遵循倒閘操作順序。隔離開關(guān)的配置：(1 ）斷路器的兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開關(guān)，以便在斷路器檢修時(shí)形成明顯的斷口，與電源側(cè)隔離；(2 ）中性點(diǎn)直接接地的普通型變壓器均應(yīng)通過隔離開關(guān)接地；(3 ）接在母線上

40、的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開關(guān)，為了保證電器和母線的檢修安全，每段母上宜裝設(shè) 12 組接地刀閘或接地器。 63kV 及以上斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)和線路的隔離開關(guān)，宜裝設(shè)接地刀閘。應(yīng)盡量選用一側(cè)或兩側(cè)帶接地刀閘的隔離開關(guān)；(4 ）按在變壓器引出線或中性點(diǎn)上的避雷器可不裝設(shè)隔離開關(guān)；(5 ）當(dāng)饋電線的用戶側(cè)設(shè)有電源時(shí)，斷路器通往用戶的那一側(cè)，可以不裝設(shè)隔離開關(guān)，但如費(fèi)用不大，為了防止雷電產(chǎn)生的過電壓，也可以裝設(shè)。隔離開關(guān)的控制電路隔離開關(guān)的控制分就地和遠(yuǎn)方控制兩種控制方式，110kV 及以上倒閘操作作用的隔離開關(guān)一般采用遠(yuǎn)方和就地操作；檢修用的隔離開關(guān)，接地刀閘和母線接地器為就地操作。目前國

41、產(chǎn)隔離開關(guān)一般都配有氣動或電動機(jī)構(gòu)， 35kV 以下的隔離開關(guān)，其控制按鈕裝設(shè)在操作機(jī)構(gòu)箱上。構(gòu)成原則： (1) 隔離開關(guān)控制回路必須受相應(yīng)斷路器的閉鎖，以保證斷路器在合閘狀態(tài)下，不能操作隔離開關(guān)，即避免帶電操作隔離開關(guān)。 (2) 隔離開關(guān)控制回路須受接地刀閘的閉鎖，以保證接地刀閘在合閘狀態(tài)下，不能操作隔離開關(guān)。 （ 3）操作脈沖應(yīng)是短時(shí)的，完成操作后，應(yīng)能自動解除。（4）隔離開關(guān)應(yīng)有所處狀態(tài)的位置信號。接地刀閘按照“安規(guī)”的規(guī)定，電氣設(shè)備檢修時(shí)，必須進(jìn)行接地，一般情況是掛“接地線”。 有些地方掛接地線不方便，有些地方經(jīng)常掛接地線也不方便，且掛接的地線無法和電氣設(shè)備進(jìn)行連鎖，常會誤操作，出現(xiàn)“

42、帶地線送電”的惡性事故，于是就將臨時(shí)掛接的地線改為固定安裝的接地刀閘，一般有機(jī)械閉鎖功能，或和隔離開關(guān)“連動” 。 接地刀閘一般在投入運(yùn)行( 送電 ) 前拉開，在停運(yùn) ( 檢修 ) 時(shí)投入。我們可以看出對于接地刀閘、隔離刀閘本身的各種閉鎖功能而言，它們只是避免誤操作的一個(gè)重要手段，但并不是杜絕誤操作的全部手段，所以，在對于隔離刀閘和接地刀閘的閉鎖功能有所認(rèn)識的前提下，必須加強(qiáng)倒閘操作的嚴(yán)格管理，從制度和管理上堵住誤操作的源頭，嚴(yán)格按照操作票管理規(guī)定進(jìn)行操作，才能真正做到杜絕誤操作。本次設(shè)計(jì)采用的是阿爾斯通公司的CS100型手動機(jī)構(gòu)，采用電磁鎖防誤，即在滿足手動操作要求時(shí)，電磁鎖解鎖，可以對地刀

43、進(jìn)行操作?！拔宸馈奔捌鋵?shí)現(xiàn)方式(1) 防止帶負(fù)荷分、合隔離開關(guān)：以免產(chǎn)生電弧，燒壞隔離開關(guān)。(2) 防止帶電掛地線：一般情況是檢修完畢后忘記解除掛地線，直接把電流導(dǎo)入大地，對人身產(chǎn)生生命危險(xiǎn)。(3) 防止帶地線合閘：接地線在檢修時(shí)合開關(guān)，導(dǎo)致電流導(dǎo)入大地，對人身產(chǎn)生生命危險(xiǎn)。(4) 防止誤合、分?jǐn)嗦菲鳌?5) 防止誤入帶電間隔等電氣誤操作事故。常規(guī)防誤閉鎖方式主要有4 種：機(jī)械閉鎖，程序鎖，電氣聯(lián)鎖和電磁鎖。這些閉鎖方式在防誤工作中發(fā)揮了積極作用，經(jīng)過多年的使用和運(yùn)行考驗(yàn)，各種傳統(tǒng)閉鎖方式的優(yōu)缺點(diǎn)均已充分顯示。1、機(jī)械閉鎖是在開關(guān)柜或戶外閘刀的操作部位之間用互相制約和聯(lián)動的機(jī)械機(jī)構(gòu)來達(dá)到先后動

44、作的閉鎖要求。機(jī)械閉鎖在操作過程中無需使用鑰匙等輔助操作，可以實(shí)現(xiàn)隨操作順序的正確進(jìn)行，自動地步步解鎖。在發(fā)生誤操作時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)自動閉鎖，阻止誤操作的進(jìn)行。機(jī)械閉鎖可以實(shí)現(xiàn)正向和反向的閉鎖要求，具有閉鎖直觀，不易損壞，檢修工作量小，操作方便等優(yōu)點(diǎn)。然而機(jī)械閉鎖只能在開關(guān)柜內(nèi)部及戶外閘刀等的機(jī)械動作相關(guān)部位之間應(yīng)用，與電器元件動作間的聯(lián)系用機(jī)械閉鎖無法實(shí)現(xiàn)。對兩柜之間或開關(guān)柜與柜外配電設(shè)備之間及戶外閘刀與開關(guān)（其他閘刀）之間的閉鎖要求也鞭長莫及。所以在開關(guān)柜及戶外閘刀上，只能以機(jī)械閉鎖為主，還需輔以其他閉鎖方法，方能達(dá)到全部五防要求。2、程序鎖 ( 或稱機(jī)械程序鎖 ) 是用鑰匙隨操作程序傳遞或置

45、換而達(dá)到先后開鎖操作的要求。其最大優(yōu)點(diǎn)是鑰匙傳遞不受距離的限制，所以應(yīng)用范圍較廣。程序鎖在操作過程中有鑰匙的傳遞和鑰匙數(shù)量變化的輔助動作，符合操作票中限定開鎖條件的操作順序的要求，與操作票中規(guī)定的行走路線完全一致，所以也容易為操作人員所接受。程序鎖在使用中所暴露的問題是：(1) 某些程序鎖功能簡單，只能在較簡單的接線方式下采用， 由于不具備橫向閉鎖功能 ，在復(fù)雜的接線方式下根本不能采用；(2) 具有較靈活閉鎖方式的程序鎖雖然能滿足復(fù)雜的接線，但在閉鎖方案中必須設(shè)置母線倒排鎖，使得操作過程十分復(fù)雜； (3) 在大容量的變電站中，隔離開關(guān)分合閘采用按鈕控制電動機(jī)正反轉(zhuǎn)，而程序鎖對按鈕無法進(jìn)行程序控

46、制； （4）程序鎖也需要眾多的程序鑰匙，由于安裝不規(guī)范、生產(chǎn)工藝及材料差等問題，使程序鎖易被氧化銹蝕、發(fā)生卡澀，致使一定時(shí)間內(nèi)失去閉鎖功能；(5) 倒閘操作中，分、合兩個(gè)位置的精度無法保證；(6) 程序鎖使用時(shí)，必須從頭開始，中間不能間斷。所以程序鎖現(xiàn)在已不采用。3、電氣閉鎖是通過電磁線圈的電磁機(jī)構(gòu)動作，來實(shí)現(xiàn)解鎖操作，在防止誤入帶電間隔的閉鎖環(huán)節(jié)中是不可缺少的閉鎖元件。電氣閉鎖的優(yōu)點(diǎn)是操作方便，沒有輔助動作，但是在安裝使用中也存在以下幾個(gè)突出問題：(1) 一般來說電磁鎖單獨(dú)使用時(shí)，只有解鎖功能沒有反向閉鎖功能。需要和電氣聯(lián)鎖電路配合使用才能具有正反向閉鎖功能； (2) 作為閉鎖元件的電磁鎖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電磁線圈在戶外易受潮霉壞，絕緣性能降低，增加了直流系統(tǒng)的故障率；(3) 需要敷設(shè)電纜，增加額外施工量； (4) 需要串入操作機(jī)構(gòu)的