（中国能源建设集团天津电力设计院有限公司 天津市河东区卫国道157号 300400）
摘要：当前天津用户变电站采取主站/分站模式建设的情况很多，但却没有与之对应的保护配置规范和指导原则；本文以目前的用户变电站主站/分站常规设计为出发点，结合理论分析，对主站/分站的保护配置方案进行了总结优化，并最终确立设计准则。
关键词：主站/分站模式；保护配置方案；信号传输；影响因素分析
引言
随着经济的飞速发展，很多商业、企业、工厂都需要建设35kV电压等级的变电站，以35/0.4 kV主站/分站形式建设的用户变电站在天津更是应用广泛。然而这种主站/分站形式的用户变电站的保护配置并没有针对性的规范和设计原则，使得目前在这类工程的设计过程中，设计人员在对分站设备进行保护配置设计时，对保护配置原则模糊、更无法提出相应的保护配置必要性依据。基于以上问题，本文希望一方面通过理论分析，确定分站是否需要配置保护的原则；另一方面探讨现状的配置方式，对主站/分站的保护配置方案进行总结优化，并结合工程实际，最终确立设计准则，提出一般性的设计配置方案，为此类工程设计工作提供些参考或依据。
1 主站/分站保护配置常规设计分析
为便于分析，本次探讨选取一座比较典型的以主站/分站形式建设的35kV变电站作为依托。
此工程含变电站三座（主站一座、分站两座），电压等级35/0.4kV，总容量为12200kVA（其中主站2x2000kVA（#1、#2变）、分站1为2x2500kVA（#3、#4变）、分站2为2x1600kVA（#5、#6变）），各站35kV均为双电源供电，主站电源均引自系统站，分站电源引自本期主站。35kV部分：主站为单母线分段接线；分站为两段单母线，两段母线之间不设联络开关。中性点接地方式： 35kV侧按经小电阻接地系统考虑及保护配置，35kV中性点侧不设接地装置。
依托工程变电站主接线见下图。
常规设计方案如下：
主站相关的计算机监控系统、主变保护、进线保护、自动装置及相关的测量、计量范围皆按常规配置，本报告不再赘述。
与分站相关的保护配置主要有以下两种做法：
（1）分站进线不设保护的方式
本方式一般用于主站/分站距离较近的情况，分站不设进线保护，主站相应出线配置变压器保护装置（含过电流保护、三相速断保护、零序电流保护、温度保护、过负荷保护等功能），分站仅设置简易的遥测/遥信量采集装置。
具体信号开入方式：分站变压器本体温控器的“变压器超温跳闸信号”直接动作于主站相应变压器出线跳闸，本开入通过中间继电器接至主站变压器出线保护测控装置。分站进线断路器开关状态、手车状态、地刀状态、储能状态及“温控器故障”、“变压器高温报警”等遥信开入直接接至本分站遥测/遥信量采集装置。
另外，偶尔会出现分站离主站特别近，分站进线不设隔离车及进线开关的情况，这种情况下主站相应出线配置变压器保护装置，分站亦无须设置遥测/遥信量采集装置。分站“变压器超温跳闸”开入通过中间继电器接至保护装置直跳回路、“温控器故障”、“变压器高温报警”遥信直接接至保护装置光耦回路。
此种方案的优点是：配置简单；经济节约；有较好的可行性。劣势是：实际工程经验较少，可行性仅为理论验证，实际可靠性暂时无法分析，各局相关人员在审图时的接受程度也无法判定。
（2）分站进线设保护的方式
本方式一般用于主站/分站距离较远的情况，分站设进线开关并配置变压器保护装置，主站相应出线仅配置出线保护装置（含过电流保护、三相速断保护、零序电流保护等功能），分站变压器保护跳闸信号及遥信直接接至本站变压器保护装置。
此种方案的优点是：配置成熟；实际运行经验较多；可靠性高。劣势是：配置较复杂；需额外考虑直流屏安装位置；经济性不高。
2 影响保护配置的因素分析
2.1针对控制电缆长度因素的分析
（1）回路压降因素
根据《火力发电厂、变电站二次接线设计技术规程》 DL/T5136-2012 7.5.7 “控制回路电缆截面的选择应保证最大负荷时，控制电源母线至被控设备间连接电缆的电压降不应超过额定电压的10%”。
（2）控制电缆允许长度计算
1）根据电气二次设计手册P103 式（20-47），电缆的允许长度Lxu计算为：
式中：ΔUxu%——控制线圈正常工作时允许的电压降，即10；
Ue¬——直流额定电压，取110V；
Imax.q——流过线圈的最大电流；
S——电缆芯截面（mm²），本次计算取1.5；
γ——电导系数，铜为57m/(Ω•mm²)
2）Imax.q的确定：
目前分站至主站的控制电缆主要传输“变压器超温跳闸”开入及“温控器故障”、“变压器高温报警”等遥信开入。其中，跳闸开入接至中间继电器回路，遥信开入直接接入装置光耦回路。
a光耦回路：根据厂家收资情况，目前装置光耦回路电流为mA级，不超过50mA。
b 跳闸回路：根据天津电力公司“2005调度传文第（3）号 (转发“关于继电保护光耦回路研讨会会议纪要及整改措施”)”及《火力发电厂、变电站二次接线设计技术规程》DL/T5136-2012 7.1.8 直接跳闸的重要回路应采用动作电压在额定直流电源电压的55%~70%范围以内的中间继电器，并要求其动作功率不低于5W。
目前采用的中间继电器额定电压为110V，额定功率为2W，动作电压为（55%～70%）Ue，启动功率为5W~5.5W。以此为限定条件计算得出跳闸回路最大负荷电流。
3) 控制电缆允许长度的确定：
依照以上计算条件，代入得到在电压降控制条件下的1.5mm控制电缆允许长度。
小结：目前35kV用户变电站主站/分站间的距离远小于上述计算值，故以电压降为控制条件的控制电缆允许长度不会成为影响主站/分站保护配置的制约因素。
2.2干扰信号的影响及抗干扰措施
(1) 干扰源
1）电磁干扰
电磁干扰主要指控制电缆周边磁场变化导致信号传输错误的干扰，主要包括操作干扰、冲击负荷干扰、变压器励磁涌流干扰、电焊产生的干扰等。
2）直流系统接地产生的干扰
直流系统中，正负极对地电容是平衡的，当一相接地时，该相的电容放电，另一相的电容充电，其脉冲宽度在10ms左右，脉冲对本回路设备及相邻设备都会产生影响。
(2) 抗干扰措施
1）采用屏蔽电缆，可以有效防止电磁干扰，目前变电站设计中，主站/分站间的控制电缆都采用屏蔽控制电缆，故可以不考虑电磁干扰的影响。
2）对于直流系统接地产生的干扰，京津唐电网在2005年前曾发生了几起因光耦回路正端接地误导通和单一元件损坏造成的母差失灵保护、变压器保护误动作事故，故华北电力调度局继电器保护处于2005年8月11日在北京召开了专题研讨会，明确了防止误导通的措施为“增加动作电压大于55%，小于70%直流电源电压的继电器（启动功率大于5W）对直跳回路开入进行重动”（根据天津电力公司“2005调度传文第（3）号及DL/T5136 7.1.8），目前的经验表明，该措施行之有效。
3）采取并接一RC 串联电路的方式，但此方法需要根据实际情况计算电容和电阻值。
小结：目前主站/分站变压器温控器的跳闸信号开入至变压器保护测控装置，均采用中间继电器重动的方式，满足相应规程及抗干扰要求；遥信开入直接接入装置光耦回路，实际运行情况良好，建议维持原设计。
3 主站/分站保护配置设计方案分析总结
由上一章节分析可知，以电压降为控制条件的控制电缆允许长度不会成为影响主站/分站保护配置的制约因素，干扰信号对开入量传输的影响也不是制约因素。又经过配置方案的分析对比，从而可得出一般性的设计参考建议：单台主变容量在10MVA及以下，以主站/分站形式建设的35/0.4kV（或35/10kV）用户变电站，当分站至主站较近时，建议采用分站进线不设保护的方式；如分站至主站距离较远，考虑到外力破坏、敷设控制电缆的路径选择及施工难度等客观因素时，可在参考用户意见并咨询电业局相关人员的前提下，适当选择分站设保护的方式，以就地满足分站全部信息量接入要求。
4 结束语
本文对目前的主站/分站的保护配置进行了整理归纳；结合理论计算、分析影响因素，最终得出了对目前设计工作有较好指导意义的一般性的设计建议，有效地解决了具体设计问题， 具有一定的经济、社会效益。
参考文献：
[1]高旭，胥桂仙，孙集伟等. 一起典型的500kV失灵保护误动分析. 电力系统自动化，2007，31(8):104-106.
[2]中国航空工业规划设计研究院等编《工业与民用配电设计手册》（第三版），中国电力出版社，2005年10月
[3]能源部西北电力设计院编《电力工程电气设计手册》（电气二次部分），水利电力出版社，1991年8月
[4]《继电保护和安全自动装置技术规程》GB/T 14285-2006
[5]《火力发电厂、变电站二次接线设计技术规程》DL/T 5136-2012
论文作者:杨一婷,徐会立,许万伟,王艳,姚来庚
论文发表刊物:《电力设备》2016年第10期
论文发表时间:2016/7/24
标签：分站论文; 主站论文; 变压器论文; 变电站论文; 回路论文; 电压论文; 电缆论文; 《电力设备》2016年第10期论文;