变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范.doc

变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范.doc

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Q/GDW

ICS29.240.30

Q/GDW175—2008

国家电网公司发布

2007-XX-XX实施

2007-XX-XX发布

变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范

Standardizationdesignspecificationforpowertransformer，highvoltageshuntreactor，busbarprotectionandauxiliaryequipments

国家电网公司企业标准

Q/GDW175―2007

目次

前言 II

1范围 1

2规范性引用文件 1

3总则 1

4一般规定 2

5变压器保护及辅助装置设计规范 5

6高抗保护设计规范 15

7母线保护设计规范 20

8母联（分段）充电过流保护及辅助装置设计规范 25

9对相关设备及回路的要求 26

附录A（规范性附录）变压器保护装置定值清单标准格式 28

附录B（规范性附录）高抗保护装置定值清单标准格式 44

附录C（规范性附录）母线保护装置定值清单标准格式 46

附录D（规范性附录）母联（分段）保护装置定值清单标准格式 50

附录E（规范性附录）保护输出报告标准格式 52

附录F（资料性附录）变压器保护跳闸矩阵表 53

前言

随着科学技术的发展和进步，微机型继电保护装置在我国电力系统中得到越来越广泛的应用，极大地促进了继电保护运行管理水平的提高。

同时不同厂家保护装置的输入输出量、压板、端子、报吿和定值等不统一、不规范的问题日渐凸显，给继电保护运行、维护和管理等带来较大困难，有必要对微机型保护装置技术原则、保护配置原则以及相关的二次回路等的标准化设计进行规范。

本标准的附录A～附录E为规范性附录，附录F为资料性附录。

本标准编写格式和规则遵照GB／T1.1-2000《标准化工作导则第1部分：

标准的结构和编写规则》的要求。

本标准由国家电力调度通信中心提出并解释。

本标准由国家电网公司科技部归口。

本标准主要起草单位：

华北电网有限公司、北京国电华北电力工程有限公司、华北电力科学研究院、国家电力调度通信中心、四川省电力公司调度中心、江苏省电力试验研究院、南京南瑞继保电气有限公司、北京四方继保自动化股份有限公司、国电南京自动化股份有限公司、许继电气股份有限公司。

本标准主要起草人：

王宁、冯家茂、李钢、舒治淮、马锁明、李天华、周栋骥、郑玉平、刘建飞、郭效军、李瑞生。

本标准于2007年首次发布。

XXIII

变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范

1范围

本标准规定了220kV及以上电网的变压器、高压并联电抗器、母线和母联（分段）保护及辅助装置的技术原则和设计准则。

本标准适用于国家电网公司220kV及以上电压等级变压器、高压并联电抗器、母线和母联（分段）及相关设备继电保护装置和回路的设计工作。

110kV及以下电压等级相应保护设计工作可参照执行。

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB/T14285-2006继电保护和安全自动装置技术规程

GB/T19262-2003微机变压器保护装置通用技术要求

DL/T478-2001静态继电保护及安全自动装置通用技术条件

DL/T670-1999微机母线保护装置通用技术条件

DL/T769-2001电力系统微机继电保护技术导则

DL/T5218-2005220kV～500kV变电所设计技术规程

DL/T5136-2001火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程

IEC60255-24:

2001电力系统暂态数据交换通用格式

3总则

3.1本标准旨在通过规范220kV及以上系统的变压器、高压并联电抗器、母线和母联（分段）保护及辅助装置的技术原则、配置原则、组屏（柜）方案、端子排设计、压板设置和回路设计，提高继电保护设备的标准化水平，为继电保护的制造、设计、运行、管理和维护工作提供有利条件，提升继电保护运行、管理水平。

3.2应优先通过继电保护装置自身实现相关保护功能，尽可能减少外部输入量，以降低对相关回路和设备的依赖。

3.3应优化回路设计，在确保可靠实现继电保护功能的前提下，尽可能减少屏（柜）内装置间以及屏（柜）间的连线。

3.4继电保护双重化包括保护装置的双重化以及与保护配合回路（包括通道）的双重化，双重化配置的保护装置及其回路之间应完全独立，不应有直接的电气联系。

3.5本标准中330kV及以上电压等级变压器以高压侧3/2断路器接线、中压侧双母双分段接线、低压侧单母接线，变压器低压侧有总断路器的分相自耦变压器为例。

220kV电压等级变压器以高中压侧双母线接线、低压侧双分支单母分段接线的三卷变压器为例。

其他情况可参照执行。

3.6本标准中高压并联电抗器（简称高抗）以3/2断路器接线的线路电抗器为例。

其他情况可参照执行。

3.7本标准中母线以3/2断路器接线和双母双分段接线为例。

其他情况可参照执行。

3.8本标准中母联（分段）以双母线接线的母联断路器为例。

其他情况可参照执行。

3.9本标准强调了变压器、高抗、母线和母联（分段）保护及辅助装置标准化设计的原则和重点要求，但并未涵盖相应保护及辅助装置的全部技术要求，有些内容在已颁发的技术标准和规程、规定中已有明确规定，在贯彻落实的过程中仍应严格执行相关的技术标准和规程、规定。

3.10新建、扩建和技改等工程应执行本标准。

4一般规定

4.1保护装置的通用要求

4.1.1保护装置开关量输入定义采用正逻辑，即接点闭合为“1”，接点断开为“0”。

开关量输入“1”和“0”的定义应统一规定为：

a）“1”肯定所表述的功能；

b）“0”否定所表述的功能。

4.1.2保护装置功能控制字“1”和“0”的定义应统一规定为：

a）“1”肯定所表述的功能；

b）“0”否定所表述的功能；或根据需要另行定义；

c）不应改变定值清单和装置液晶屏显示的“功能表述”。

4.1.3软、硬压板采用“与门”逻辑关系。

4.1.4保护装置的采样回路应使用A/D冗余结构（公用一个电压或电流源），采样频率不应低于1000Hz。

保护装置的每个电流采样回路应能满足0.1IN以下使用要求，在0.05IN～20IN或者0.1IN～40IN时测量误差不大于5％。

4.1.5保护装置的定值要求如下：

a）保护装置的定值应简化，宜多设置自动的辅助定值和内部固定定值；

b）保护装置电流、电压和阻抗定值可采用二次值、变压器额定电流（Ie）倍数，并输入变压器额定容量、电流互感器（CT）和电压互感器（PT）的变比等必要的参数；

c）保护总体功能投/退，如“高压侧后备保护”，可由运行人员就地投/退硬压板或远方操作投/退软压板实现；

d）运行中基本不变的、保护分项功能，如“高压侧复合电压闭锁过流Ⅰ段”采用“控制字”投/退；

e）保护装置的定值清单应按以下顺序排列：

1）参数（系统参数、装置参数）；

2）保护装置数值型定值部分；

3）保护装置控制字定值部分；

4）保护装置软压板部分。

4.1.6保护装置应具备以下接口：

a）对时接口：

使用RS-485串行数据通信接口接受GPS发出的IRIG-B（DC）时码；

b）通信接口：

3组通信接口（包括以太网或RS-485通信接口），调试接口、打印机接口。

4.1.7装置在正常运行时应能显示差流、电流、电压等必要的参数及运行信息，默认状态下，相关的数值显示为二次值。

装置也可选择显示系统的一次值。

4.1.8保护装置应能记录相关保护动作信息，保留8次以上最新动作报告。

每个动作报告应包含故障前2个周波、故障后6个周波的数据。

4.1.9保护装置记录的所有数据应能转换为IEC60255-24的电力系统暂态数据交换通用格式（CommonFormatforTransientDataExchange，简称COMTRADE）。

4.1.10保护装置记录的动作报告应分类显示：

a）供运行、检修人员直接在装置液晶屏调阅和打印的功能，便于值班人员尽快了解情况和事故处理的保护动作信息；

b）供继电保护专业人员分析事故和保护动作行为的记录。

4.2保护配置及二次回路的通用要求

4.2.1对保护配置及组屏（柜）的要求

a）应遵循“强化主保护，简化后备保护和二次回路”的原则进行保护配置、选型与整定；

b）优先采用主、后备保护一体化的微机型继电保护装置，保护应能反映被保护设备的各种故障及异常状态；

c）双重化配置的继电保护装置应分别组在各自的保护屏（柜）内，保护装置退出、消缺或试验时，宜整屏（柜）退出；

d）两套完整、独立的电气量保护和一套非电量保护应使用各自独立的电源回路（包括直流空气小开关及其直流电源监视回路），在保护屏（柜）上的安装位置应相对独立；

e）双重化配置的继电保护装置，两套保护的跳闸回路应与断路器的两个跳闸线圈分别一一对应；非电量保护应同时作用于断路器的两个跳闸线圈；

f）对于装置间不经附加判据直接启动跳闸的开入量，应经抗干扰继电器重动后开入；抗干扰继电器的启动功率应大于5W，动作电压在额定直流电源电压的55%～70%范围内，额定直流电源电压下动作时间为10ms～35ms，应具有抗220V工频电压干扰的能力。

4.2.2对微机继电保护装置信号接点的要求如下：

a）跳闸信号：

1组保持接点，2组不保持接点；

b）过负荷、保护运行异常和保护装置故障等告警信号：

1组保持接点，1组不保持接点。

4.2.3二次回路设计原则

a）3/2断路器接线，三跳启动失灵宜采用操作箱内TJR（启动失灵、不启动重合闸）接点；

b）双母线接线，变压器保护启动失灵和解除电压闭锁采用保护跳闸接点，启动失灵和解除电压闭锁应采用不同继电器的跳闸接点；在线路支路有高抗等需要三跳启动失灵时，采用操作箱内TJR接点启动失灵保护；独立于母线保护的母联（分段）充电过流保护，采用操作箱内TJR接点启动失灵保护；

c）线路保护应提供直接启动失灵保护的分相跳闸接点；

d）变压器后备保护跳母联（分段）时不应启动失灵保护；

e）对于不采用操作箱，而采用操作继电器接口的方案，保护出口应经继电器重动后作用于断路器跳闸线圈；操作继电器接口应设有断路器位置接点。

4.2.4对操作箱的要求

两组操作电源的直流空气开关应设在操作箱所在屏（柜）内，不设置两组操作电源的切换回路，操作箱应设有断路器合闸位置、跳闸位置和电源指示灯。

操作箱的防跳功能应方便取消，跳闸位置监视与合闸回路的连接应便于断开，端子按跳闸位置监视与合闸回路依次排列。

操作箱应具备以下功能：

a）与测控配合回路；

b）手合、手跳回路；

c）保护分相跳闸回路（2组）；

d）保护三相跳闸回路（2组：

不启动重合闸、启动失灵）；

e）保护三相跳闸回路（2组：

不启动重合闸、不启动失灵）；

f）断路器压力闭锁回路；

g）断路器防跳回路；

h）与相关保护配合的断路器位置、三跳接点等；

i）跳闸及合闸位置监视回路；

j）跳合闸信号；

k）控制回路断线信号；

l）备用中间继电器；

m）直流电源监视功能。

注1：

c）项仅适用于分相操作箱，其他项适用于分相操作箱和三相操作箱。

注2：

对于单跳闸回路操作箱，c）、d）、e）项每项只有1组。

4.2.5对电压切换箱的要求

a）隔离刀闸辅助接点采用单位置输入方式；

b）切换继电器同时动作和PT失压时应发信号。

4.2.6打印机设置原则

微机继电保护装置宜采用全站后台集中打印方式。

为便于调试，保护装置上应设置打印机接口。

4.2.7交流电源设置原则

保护屏（柜）内一般不设交流照明、加热回路。

4.2.8保护屏（柜）端子排设置原则

a）按照“功能分区，端子分段”的原则，根据继电保护屏（柜）端子排功能不同，分段设置端子排；

b）端子排按段独立编号，每段应预留备用端子；

c）公共端、同名出口端采用端子连线；

d）交流电流和交流电压采用试验端子；

e）跳闸出口采用红色试验端子，并与直流正电源端子适当隔开；

f）一个端子的每一端只能接一根导线。

4.2.9保护屏（柜）背面端子排设计原则

a）左侧端子排，自上而下依次排列如下：

1）直流电源段（ZD）；

2）强电开入段（QD）；

3）对时段（OD）；

4）弱电开入段（RD）；

5）出口正段（CD）；

6）出口负段（KD）；

7）与保护配合段（PD）；

8）集中备用段（1BD）。

注：

5项）出口正段末端应安装一定数量的空端子。

b）右侧端子排，自上而下依次排列如下：

1）交流电压段（UD）；

2）交流电流段（ID）；

3）信号段（XD）；

4）遥信段（YD）；

5）录波段（LD）；

6）网络通信段（TD）；

7）交流电源（JD）；

8）集中备用段（2BD）。

注：

如端子分段布置确有困难，PD、XD、YD、LD和TD可在左右两侧灵活布置。

4.2.10压板及按钮设置原则

a）压板设置遵循“保留必需，适当精简”的原则。

b）压板不宜超过5排，每排设置9个压板，不足一排时，用备用压板补齐。

分区布置出口压板和功能压板。

压板在屏（柜）体正面自上而下，从左至右依次排列。

c）保护跳闸出口压板及与失灵回路相关压板采用红色，功能压板采用黄色，压板底座及其他压板采用浅驼色。

d）标签应设置在压板下方。

e）转换开关、按钮安装位置应便于巡视、操作，方便检修。

4.3保护及辅助装置编号原则

保护及辅助装置编号原则见表1。

表1保护及辅助装置编号原则

序号

装置类型

装置编号

屏（柜）端子编号

1

变压器保护、高抗保护、母线保护

1n

1D

2

操作箱

4n

4D

3

变压器、高抗非电量保护

5n

5D

4

交流电压切换箱

7n

7D

5

母联（分段）保护

8n

8D

5变压器保护及辅助装置设计规范

5.1配置要求

5.1.1330kV及以上电压等级变压器保护1）

配置双重化的主、后备保护一体变压器电气量保护和一套非电量保护。

5.1.1.1主保护2~4）

a）配置纵差保护或分相差动保护；若仅配置分相差动保护，在低压侧有外附CT时，需配置不需整定的低压侧小区差动保护。

b）为提高切除自耦变压器内部单相接地短路故障的可靠性，可配置由高中压和公共绕组CT构成的分侧差动保护。

c）可配置不需整定的零序分量、负序分量或变化量等反映轻微故障的故障分量差动保护。

5.1.1.2高压侧后备保护

a）带偏移特性的阻抗保护。

指向变压器的阻抗不伸出中压侧母线，作为变压器部分绕组故障的后备保护，指向母线的阻抗作为本侧母线故障的后备保护。

设置一段两时限，第一时限跳开本侧断路器，第二时限跳开变压器各侧断路器。

b）复合电压（简称复压）闭锁过流保护，延时跳开变压器各侧断路器。

c）零序电流保护，保护为二段式。

一段带方向，方向指向母线，延时跳开本侧断路器；二段不带方向，延时跳开变压器各侧断路器。

d）过激磁保护，保护应能实现定时限告警和反时限特性功能，反时限曲线应与变压器过激磁特性匹配。

e）高压侧断路器失灵保护动作后跳变压器各侧断路器功能。

高压侧断路器失灵保护动作接点开入后，应经灵敏的、不需整定的电流元件并带50ms延时后跳变压器各侧断路器。

f）过负荷保护，延时动作于信号。

5.1.1.3中压侧后备保护

a）带偏移特性的阻抗保护。

指向变压器的阻抗不伸出高压侧母线，作为变压器部分绕组故障的后备保护，指向母线的阻抗作为本侧母线故障的后备保护。

设置一段四时限，第一时限跳开分段，第二时限跳开母联，第三时限跳开本侧断路器，第四时限跳开变压器各侧断路器。

b）复压闭锁过流保护，延时跳开变压器各侧断路器。

c）零序电流保护，保护为二段式。

一段带方向，方向指向母线，设三个时限，第一时限跳开分段，第二时限跳开母联，第三时限跳开本侧断路器；二段不带方向，延时跳开变压器各侧断路器。

d）变压器中压侧断路器失灵保护动作后跳变压器各侧断路器功能。

变压器中压侧断路器失灵保护动作接点开入后，应经灵敏的、不需整定的电流元件并带50ms延时后跳变压器各侧断路器。

e）过负荷保护，延时动作于信号。

5.1.1.4低压侧后备保护

a）过流保护，延时跳开本侧断路器；

1）当高压侧为双母接线形式时，其后备保护同中压侧后备保护，此外应增加过激磁保护；当中压侧为3/2断路器接线时，其后备保护同高压侧后备保护，但无过激磁保护。

2）由变压器各侧电流构成，能反映变压器内部各种故障的差动保护有纵差保护和分相差动保护。

纵差保护是指由变压器各侧外附CT构成的差动保护，该保护能反映变压器各侧的各类故障。

分相差动保护是指将变压器的各相绕组分别作为被保护对象，由每相绕组的各侧CT构成的差动保护，该保护能反映变压器某一相各侧全部故障；低压侧小区差动保护是由低压侧三角形两相绕组内部CT和一个反映两相绕组差电流的外附CT构成的差动保护。

本规范中分相差动保护是指由变压器高、中压侧外附CT和低压侧三角内部套管（绕组）CT构成的差动保护。

3）分侧差动保护是指将变压器的各侧绕组分别作为被保护对象，由各侧绕组的首末端CT按相构成的差动保护，该保护不能反映变压器各侧绕组的全部故障。

本规范中高中压和公共绕组分侧差动保护指由自耦变压器高、中压侧外附CT和公共绕组CT构成的差动保护。

4）零序分量、负序分量或变化量等反映轻微故障的差动保护称为故障分量差动保护。

b）复压闭锁过流保护，设置一段两时限，第一时限跳开本侧断路器，第二时限跳开变压器各侧断路器；

c）过负荷保护，延时动作于信号。

5.1.1.5公共绕组后备保护

a）零序过流保护；

b）过负荷保护，延时动作于信号。

5.1.2220kV电压等级变压器保护

配置双重化的主、后备保护一体变压器电气量保护和一套非电量保护。

5.1.2.1主保护

a）配置纵差保护；

b）可配置不需整定的零序分量、负序分量或变化量等反映轻微故障的故障分量差动保护。

5.1.2.2高压侧后备保护

a）复压闭锁过流（方向）保护。

保护为二段式，第一段带方向，方向可整定，设两个时限；第二段不带方向，延时跳开变压器各侧断路器。

b）零序过流（方向）保护。

保护为二段式，第一段带方向，方向可整定，设两个时限。

第二段不带方向，延时跳开变压器各侧断路器。

c）间隙电流保护，间隙电流和零序电压二者构成“或门”延时跳开变压器各侧断路器。

d）零序电压保护，延时跳开变压器各侧断路器。

e）变压器高压侧断路器失灵保护动作后跳变压器各侧断路器功能。

变压器高压侧断路器失灵保护动作接点开入后，应经灵敏的、不需整定的电流元件并带50ms延时后跳变压器各侧断路器。

f）过负荷保护，延时动作于信号。

5.1.2.3中压侧后备保护

a）复压闭锁过流（方向）保护。

设三时限，第一时限和第二时限带方向，方向可整定；第三时限不带方向，延时跳开变压器各侧断路器。

b）限时速断过流保护，延时跳开本侧断路器。

c）零序过流（方向）保护。

保护为二段式，第一段带方向，方向可整定，设两个时限。

第二段不带方向，延时跳开变压器各侧断路器。

d）间隙电流保护，间隙电流和零序电压二者构成“或门”延时跳开变压器各侧断路器。

e）零序电压保护，延时跳开变压器各侧断路器。

f）过负荷保护，延时动作于信号。

5.1.2.4低压1

（2）分支后备保护

a）过流保护。

设一段二时限，第一时限跳开本分支分段，第二时限跳开本分支断路器。

b）复压闭锁过流保护。

设一段三时限，第一时限跳开本分支分段，第二时限跳开本分支断路器，第三时限跳开变压器各侧断路器。

c）过负荷保护，延时动作于信号。

5.1.2.5低压侧电抗器后备保护（可选）

复压闭锁过流保护。

设一段二时限，第一时限跳开本侧两分支断路器，第二时限跳开变压器各侧断路器。

5.1.3变压器保护各侧CT接入原则

a）纵差保护应取各侧外附CT电流。

b）330kV及以上电压等级变压器的分相差动保护低压侧应取三角内部套管（绕组）CT电流。

c）330kV及以上电压等级变压器的低压侧后备保护宜同时取外附CT电流和三角内部套管（绕组）CT电流。

两组电流由装置软件折算至以变压器低压侧额定电流为基准后共用电流定值和时间定值。

d）220kV电压等级变压器低压侧后备保护取外附CT电流；当有限流电抗器时，宜增设低压侧电抗器后备保护，该保护取电抗器前CT电流。

5.2技术原则

5.2.1差动保护

a）具有防止励磁涌流引起保护误动的功能；

b）具有防止区外故障保护误动的制动特性；

c）具有差动速断功能；

d）330kV及以上电压等级变压器保护，应具有防止过激磁引起误动的功能；

e）电流采用“Y形接线”接入保护装置，其相位和电流补偿应由保护装置软件实现；

f）3/2断路器接线的两组CT应分别接入保护装置；

g）具有CT断线告警功能，可通过控制字选择是否闭锁差动保护。

5.2.2过激磁保护

a）采用相电压“与门”关系；

b）定时限告警功能；

c）反时限特性应能整定，与变压器过激磁特性相匹配；

d）可通过控制字选择是否跳闸。

5.2.3阻抗保护

a）具有PT断线闭锁功能，并发出PT断线告警信号，电压切换时不误动；

b）阻抗保护应设置独立的电流启动元件。

5.2.4复压闭锁过流（方向）保护

a）在电压较低的情况下应保证方向元件的正确性，可通过控制字选择方向元件指向母线或指向变压器。

方向元件取本侧电压，灵敏角固定不变，具备电压记忆功能。

b）高（中）压侧复压元件由各侧电压经“或门”构成；低压侧复压元件取本侧（或本分支）电压；低压侧电抗器复压元件取低压侧两分支电压。

c）具有PT断线告警功能。

本侧PT断线后，该侧复压闭锁过流（方向）保护，退出方向元件，受其他侧复压元件控制；低压侧PT断线后，本侧（或本分支）复压闭锁过流保护不经复压元件控制。

5.2.5零序过流（方向）保护

a）高、中压侧零序方向过流保护采用自产零序电压；

b）高、中压侧零序方向过流保护采用本侧自产零序电流；

c）自耦变压器的高、中压侧零序过流保护采用本侧自产零序电流，其他变压器采用中性点零序电流；

d）自耦变压器公共绕组零序电流保护宜采用自产零序电流，变压器不具备时，可采用外接中性点CT电流；

e）具有PT断线告警功能，PT断线后，本侧零序方向过流保护退出方向元件。

5.2.6间隙保护

a）零序电压宜取PT开口三角电压；

b）间隙电流取中性点间隙专用CT。

5.2.7非电量保护

a）非电量保护动作应有动作报告；

b）重瓦斯保护作用于跳闸，其余非电量保护宜作用于信号；

c）作用于跳闸的非电量保护，启动功