变电站设计|220kV线路二次线

一、与110kV的核心理念差异：双重化

为保证在任一设备或系统故障时不影响线路保护，220kV及以上电压等级要求配置两套完全独立的保护系统。

• 含义：
• • 两套主保护后备保护集成在不同的装置中。
  • 两套装置使用独立的CT绕组独立的PT绕组独立的直流电源（来自不同的直流母线）、独立的跳闸回路（分别动作于断路器的两个跳圈）。
  • 甚至使用不同厂家的设备不同的保护原理，以避免共因故障。
• 目的：实现“任意元件故障不引起保护误动或拒动”，满足“N-1”原则。

第一套保护：

• 主保护：纵联电流差动保护。这是220kV线路绝对的主流和标配，要求使用光纤通道，具有绝对的选择性和高速性。
• 后备保护：包括三段式相间距离保护三段式接地距离保护四段式零序电流保护（或反时限零序保护）。这些后备保护都集成在第一套保护装置中。

第二套保护：

• 主保护：同样要求是纵联电流差动保护（与第一套原理相同但装置独立）。有时也可能配置高频保护（如高频闭锁距离保护）作为补充，但光纤差动已成为绝对主流。
• 后备保护：同样包括距离保护零序保护，集成在第二套保护装置中。其定值和时间延时可与第一套略有区别，以增加配合的可靠性。

辅助保护：

• 三相不一致保护：当断路器三相位置不一致时（如单相跳闸后其他两相未断开）动作。
• 综合重合闸：220kV线路多为中性点直接接地系统，根据故障类型（单相/相间）实现单相重合闸三相重合闸。重合闸功能通常集成在保护装置内。

• 测量/测控：通常也采用双重化配置，设置独立的A、B套测控装置，分别采集来自独立CT/PT绕组的信号，实现遥测（电流、电压、功率等）、通信（断路器、刀闸位置等）和遥控（分合闸命令）。
• 计量：电能计量同样使用独立的、高精度的CT/PT绕组和电能表，用于贸易结算。

这是理解220kV二次线的关键分野。

a) 常规变电站（传统模式）

• 连接方式：硬接线。所有设备通过大量的控制电缆连接。
• 信号传输：CT/PT的模拟量（交流电流/电压）、断路器的位置信号、保护跳闸命令等，全部通过电缆中的铜芯线以电气信号的形式传输。
• 特点：电缆数量巨大，接线工作繁重，易受电磁干扰。

b) 智能变电站（现代及主流模式）

• 核心技术：IEC 61850标准“三层两网”结构。
• 连接方式：光纤网络线
• 革命性变化：
• • 过程层：出现了合并单元（MU）智能终端（IU）
  • • MU：负责采集CT/PT的原始模拟信号，并将其转换为数字采样值（SV报文），然后通过过程层网络（SV网）组播给保护、测控等装置。
    • IU：负责接收保护、测控装置通过过程层网络（GOOSE网）发送的跳闸、合闸等命令（GOOSE报文），并驱动断路器操作；同时采集断路器、刀闸的位置状态，以GOOSE报文上传。
  • 间隔层：保护装置、测控装置不再直接连接电缆，而是变为“订阅者”。它们订阅MU发送的SV数据流进行保护计算，并发布GOOSE命令给IU来执行操作。
• 优势：接线极大简化（光缆替代电缆），数据共享便捷，抗干扰能力强，便于运维。

一条220kV线路的二次设备通常会分布在以下几个屏柜中：

1. 第一套线路保护屏：安装第一套线路保护装置、第一套分相操作箱等。
2. 第二套线路保护屏：安装第二套线路保护装置、第二套分相操作箱等。
3. 线路测控屏：安装A/B套测控装置。
4. 电能计量屏：安装计量用电能表。
5. 故障录波屏：记录故障前后的详细电气量波形，用于精确分析。
6. 断路器辅助屏/三相不一致保护屏：有时会将三相不一致保护独立配置。
7. 光纤接口柜/通信配线柜：用于安置纵联保护的光纤配线单元、光端机等。

1. 严格的隔离与标识：由于是双重化配置，从电缆敷设、接线到成端，必须确保两套系统完全物理隔离。电缆标签、端子排标识必须清晰无误，防止误碰、误接。
2. CT/PT回路一点接地：这是铁律！必须在保护屏处一点接地，并严格检查，防止多点接地导致保护误动。
3. 光纤施工：
4. 清洁度：光纤接口的清洁是重中之重，一点灰尘都可能导致通道衰耗过大，保护闭锁。
5. 弯曲半径：光缆的弯曲半径不能过小，否则会造成永久性损伤。
6. 测试：需使用光功率计、OTDR等仪器测试光纤通道的收发光功率和衰耗。
7. 复杂的传动试验：
8. 需要分别对两套保护系统进行完整的传动试验。
9. 模拟各种故障类型（单相接地、相间短路等），验证从保护启动、发出跳闸命令、到断路器正确动作、再到重合闸（如果投入）的整个逻辑链条。
10. 验证保护与重合闸、失灵保护等其它设备的配合逻辑。
11. 通道对调：与对侧变电站配合，共同测试纵联保护通道，确保两侧装置通信正常，差动保护功能正确。