220kV变电站二次线设计——110kV母联、母线保护卷册开题报告

1. 研究目的与意义

在变电所系统运行的过程中,变电所的二次回路作为其中重要的组成部分,它不仅有效的提高了变电所的安全性,还有利于变电所的自动控制.所谓的二次设备也就是对一次设备在运作过程中进行监测、控制、保护以及调节等方面所需要的低压电气设备。而对二次设备连接所需要的线路结构就被称之为二次回路。可见, 电力系统在运行的过程中,二次回路有着十分重要的作用。母线是电力网络中重要的元件，它起到汇集电能、分配电能的作用。设备与它相连的方式，直接关系到电网的拓扑结构。在各种电力设备保护中，母线保护历来是极为重要的，它的正确动作与否直接关系到整个电网的运行方式。从这个意义上说，母线保护对电力网络的安全稳定运行有着不可忽视的作用。所谓母联充电保护是当一条母线全电压运行，另一条母线备用而没有电压。当用运行母线作为电源，通过母联断路器对备用母线进行充电加压，这个过程就是充电。如果备用母线在充电前本身存在故障，那么利用运行母线对备用母线充电，等于运行母线直接投到故障上。针对这种情况配置的保护，称做母联充电保护，它动作于跳开母联断路器切除备用母线，以隔离故障，使运行母线安全运行。总而言之, 在我国电力工程规划建设的过程中, 变电所二次线设计母联、母线保护有着十分重要的意义, 它不仅有效的保障了整个电力系统的安全性和稳定性, 还提高了电力资源的质量。因此我们在对变电所二次回路进行设计的过程中, 就要对其设计施工的质量进行严格的要求, 从而使得变电所在使用时不会受到外界因素的影响, 而出现故障。

2. 课题关键问题和重难点

变电站设计分为一次、二次部分设计，本设计要求学生完成某变电站二次部分设计中部分卷册的设计，完成#2主变压器保护及二次线的设计。工作内容包括：交流电流电压回路、控制信号回路原理图的设计、各自动装置、保护屏盘等端子排施工图的设计。在设计中遇到了和很多难点，关于控制信号回路原理图我不怎么能看的明白。各个自动装置各自的的作用也不是十分了解。因为对这方面的学习和了解不够多，所以在设计中碰到了很多的问题，是自己不能解决的。因此我就和班级的同学一起讨论研究，同时我也从图书馆找一些相关的资料来弄清楚我的课题和在操作中不懂得东西。这次的课题是我们学习中没有遇到过的问题，所以操作的压力很大，在不断地学习讨论中我已经多它有了一定的了解了。在下面的操作中不断地练习，在困难中前进。

3. 国内外研究现状（文献综述）

文献[1] 讲述发电厂及变电站二次回路的构成及工作原理。内容包括互感器；操作电源；测量回路；断路器的控制回路与信号回路；中央信号和其他信号回路；同期回路；隔离开关的控制与误操作闭锁回路；二次回路设计及配线基础知识。文献[2] 简要介绍了母线差动保护的基本原理，阐述了母线小差保护无法正常动作于故障母线时，利用大差动作跳母联保护的原理和逻辑，并以广州市某220kv变电站比较罕见的母线故障类型为例，详细分析了母线故障发生时，各种通道的暂态量如何满足大差动作跳母联的逻辑要求，从而切除母联开关，以最小停电范围的原则保证母线正常运行。文献[3] 通过对变电所二次回路的安全性进行简要的分析,其次讨论了二次回路在设计和施工的过程中存在的问题和注意事项。文献[4] 提到录波屏的配置应考虑如下几点：①便于分析事故；②便于寻找故障点；③便于了解系统运行状况；④便于监视系统中的主要设备。按照上述要求，一般220kV线路2～3回装一套（重要的220kV线路可以2回装一套，旁路断路器按一回考虑）。文献[5] 以双母线接线为例, 对国内典型的BP-2B 、RCS-915 型微机母线保护中母联失灵及死区问题从保护动作逻辑及应用时需注意的问题进行了分析, 提出了母联开关位置量对母联失灵及死区故障保护的影响, 并对接线方式提出了建议。文献[6] 变电所遥测的电气量分为模拟量和脉冲量，应满足《县级电网电力调度自动化规范》的要求。除此之外，应考虑综合自动化的需要增设以下电气量的遥测：（1）当主变压器高压侧采用跌落式熔断器保护时，应测量母线三个相电压；（2）所用变压器低压侧电压；（3）直流操作电源母线电压或蓄电池组端电压。在电流互感器和电压互感器负载能力允许的条件下，原有测量回路可基本不动，只须将新装变送器的电流元件串入、电压元件并入原回路。文献[7] 介绍了国家电网公司变电站二次系统典型设计的基本内容和特点, 结合山西省的实际, 对二次系统典型设计中主要设计原则的变化和使用中存在的问题进行了分析研究。为使二次系统典型设计能更好地推广使用, 尤其是在施工图设计阶段的深入应用, 针对实际应用中保护信号引出、集中打印方式等方面存在不易统一的情况, 提出了建设性意见。文献[8] 电流回路中都是选择在该电流回路所在的端子箱接地。但是，如果差动回路的各个比较电流都在各自的端子箱接地，有可能由于地网的分流从而影响保护的工作。文献[9] 提到电压互感器一次绕组以串联形式接入一次回路；测量仪表、远动装置、继电保护和自动装置等的电流线圈（作为电流互感器的二次负荷）以串联形式接在电流互感器的二次绕组回路。电压互感器二次回路不允许短路，同时必须在二次侧装设短路保护设备。文献[10] 随着计算机技术的发展,逐步过渡到采用交流采样。枢纽变电所远动设备应具有一发二收功能,按规约向网调或省调和区调传送信息。4．主要参考文献：[1]许晓杰. 变电所二次回路设计中的注意事项[J].电力与能源,2013,43(2):94-94.[2]张育勋. 浅谈母线差动保护大差动作跳母联保护功能[J].电气工程与自动化,2013,9(37):34-35.[3]符仕毛. 110Kv综合自动化变电站的电气二次设计分析[J].硅谷,2008(16):30.[4]王增平. 母线保护的现状及发展趋势[J].电力自动化设备,2003,23(7):67-69.[5]邹贵彬，王晓刚，高厚磊，贠保记. 新型数字化变电站分布式母线保护[J].电力自动化设备，2010,30（11）:95-97.[6]陈辉祥. 南方电网变电站标准设计[M].第三卷.北京：中国电力出版社，2006:45-47.[7]陈丽琳. 变电站二次系统典型设计应用分析[J].山西电力,2009,(152):5-36.[8]何永华，发电厂及变电站的二次回路[M].第二版.北京：中国电力出版社，2012：44-[9]邱天强. 变电所二次系统设计的分析与研究[D].长安大学,2012：39-40[10]哀敬中. 华北电网变电所设计趋势[C].华北电力技术,1996：44

4. 研究方案

1. 变电所的二次回路是变电所运行的重要的组成部分,它关系着变电所运行的安全性,而母联、母线对二次保护来说非常重要，本文将重点分析110kv母联、母线的特点，将它们之间是如何配合使用阐明清楚，同时本文还将对220kv变电站二次部分设计中部分卷册进行设计。1. 变电站是电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所。现代变电所是一个十分庞大而又高度自动化的系统，各专业系统和环节既互相制约又能相互支持补充。科学的设计变电站，需要从电力系统的全局出发，密切结合我国的实际状况，是电网建设和电网络改造中非常重要技术环节。掌握220kv变电所的设计原则和方法是本专业学生应掌握的基本技能。2. 变电站设计分为一次、二次部分设计，本设计要求学生完成某变电站二次部分设计中部分卷册的设计，完成#2主变压器保护及二次线的设计。工作内容包括：交流电流电压回路、控制信号回路原理图的设计、各自动装置、保护屏盘等端子排施工图的设计。

母线在正常工作或或其保护范围外部故障时所有流入及流出母线的电流之和为一不平衡电流，而在内部故障情况下所有流入及流出母线的电流之和为短路电流。基于这种前提，差动保护可以正确地区分母线内部和外部故障。

5. 工作计划

第1周 查阅并翻译相关资料，了解目前行业发展阶段，时下所面对的问题，以及未来的发展趋势，根据疑问阅读相关文献。

第2周 翻译外文资料《基于模拟理论的变电站电压无功控制仿真》，完成开题报告初稿；

第3周 编写论文第一章，简要说明选题背景和要解决的问题，难点等。