水利水电工程二次接线设计规范

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　 中华人民共和国水利行业标准

　水利水电工程二次接线设计规范

　SL438- - 20**

　条

　文

　说

　明

　1 目

　次

　1．总则 .................................................................................. 2 2．基本规定 .............................................................................. 3 3． 控制系统 ............................................................................. 5 4 信号系统 ............................................................................... 7 5．测量系统 .............................................................................. 9 6．直流系统 ............................................................................. 11 7．交流回路 ............................................................................. 14 8．设备的选择与配置 ..................................................................... 21 9．控制保护设备的布置 ................................................................... 25

　2 1．总则 1.0.1 说明了水利水电工程二次接线设计的基本目的。

　1.0.2 水利水电工程等别的划分应根据 SL 252-2017《水利水电工程等级划分及洪水标准》所划定的工程规模界定。

　3 2 2 ．基本规定

　2.0.1 这里对二次接线设计提出的是基本原则要求。

　1. 水利水电工程设计中应结合当前的设备技术水平，在保证安全可靠的基础上，依据工程要求适当采用新设备、新工艺和新技术； 2.由于反事故措施的不断改进，各地区以及不同部门的要求有所不同，设计时应注意，认真学习贯彻执行。其中有些要求如在工程设计中实施确有一定困难，不尽合理时，应及时反映，取得认可。

　2.0.3 说明了目前对于中央控制室及其集中监控（监视）系统设计的基本要求和有关情况。

　1．关于中央控制室或集中控制室 由于值班方式的改革，大中型水利水电工程均按“无人值班”（少人值守）设计。关于中央控制室的功能以及是否还需要设置产生了不同意见。根据近几年的工程实践，我们认为在目前发展阶段，对于大中型水电厂、泵站和闸站，设置具备集中监控功能的中央控制室对维护检修以及紧急情况下的安全运行和事故处理是有利的。对于闸站一般设置集中控制室，其监控设备较中央控制室相对简单。

　2．关于集中监控方案 最近几年来，以计算机监控系统为基础的集中监控方案，在水利水电工程中被广泛采用，其可靠性已很高、功能较完善、人机界面友好、监视操作方便，在技术上已比较成熟。鉴于此，对以常规监控设备为基础的集中监控方案不宜再使用。

　以计算机监控系统为基础的方案。其基本特点是集中监视控制可以完全或基本上依靠计算机监控系统的值班员控制台。值班员通过彩色屏幕显示器及其键盘、鼠标等实现集中监视控制。这里所谓“基本上”指的是有些情况下，中央控制室还要加装个别紧急操作的常规硬布线操作器具。此外，对于设置有模拟屏的，其上仪表、器具的连接方式可以全部取自计算机监控系统，也可以全部或部分接自生产设备（即不通过计算机监控系统）。

　3．关于集中监控设备的简化 对于监控对象很少（如机组、泵组、闸门数量很少）、电气接线比较简单的中型水利水电工程，可以适当简化集中监控设备：不设置模拟屏，仅保留值班员控制台。

　4．计算机监控系统对二次接线工程设计的影响 在采用以计算机监控系统为基础的集中监控方案时，对二次接线有关的操作、调整、监视（测量、信号）等功能具有广泛的影响。一般来说，功能将有所加强，接线有所简化。

　5．水利水电工程信息化对二次接线的影响 随着智慧水利或水利信息化的大力发展，各类新技术进一步加深了在水利水电工程中的应用，而且涉及到的监测项目更加丰富。工程信息化网络应用更加丰富，更多的信息通过网线、光缆或者无线通信信号传输，而这些信息和工程的安全可靠运行有直接的关系，丰富了二次接线的内容，而和传统二次接线内容

　4 又一定差异，扩大了“二次接线”的内涵和外延。可以说，二次接线在工程信息化领域更加专业化为网络和信息安全的范畴。

　2.0.4 二次接线涉及范围广泛，但至少应包含开关、设备的操作、调节和安全闭锁；状态、位置信号和故障、事故信号系统；电测量和非电量的测量；电流互感器和电压互感器的选择配置及其二次接线；二次回路设备及电缆的选择和配置；屏、台、箱等设备的布置。

　5 3 3 ．

　控制系统

　3 3 .1 基本要求

　3.1.1~3.1.3 这里明确规定了水利水电工程监控对象的有关设备的工况转换及开关的操作，均应能在水电厂中央控制室、泵站中央控制室、闸站集中控制室远方集中进行。在采用以计算机监控系统为基础的集中监控方案时上述范围可以适当扩大。这是因为许多限制条件已不复存在，因此，如厂区、厂用、站用馈电线路，如开关设备条件具备，一般就改为中控室远方操作；还有“检修用”隔离开关，如在现地操作有不便之处，也可以将其纳入计算机监控系统远方操作范围。

　3.1.4~3.1.7 采取这些措施是考虑到在出现某些紧急情况下可以采取紧急措施的需要。中控室设置的紧急关闭按钮应独立于监控系统设置，一般情况采用硬接线的方式，在距离较远情况下，也可以采用独立的光纤布线的方式。

　3.1.8 所有开关、设备，除了其中重要的根据需要应能在中央控制室进行远方操作外，均应能在设备安装现地进行手动操作，这是运行、检修、调试等工作的需要。

　3.1.10~3.1.12 随着工程信息化的快速发展，网络和信息安全直接涉及各水利水电工程的安全可靠运行。一般情况下，为保障监控系统的安全性，大中型水利水电工程监控系统应按安全分区、横向隔离、纵向认证的原则进行设计，通信网络应分为控制子网和管理信息子网，子网间设置安全隔离装置。随着信息系统的网络越来越复杂，应用也越来越多，信息系统等级保护定级的发展也逐步成熟，水利水电工程的监控系统、通信系统或信息化系统也宜进行等级保护的测评，根据等级保护要求，配置足够的网络和信息安全软硬件设备。该部分内容和传统二次接线的目的和要求一致，而技术型式又区别于传统二次接线，本规范涉及该部分内容是十分必要的。

　3 3 .2 操作与闭锁

　3.2.1 4．对只在现地操作的断路器，其重要性较低，因此允许只装设跳闸回路监视的位置继电器。

　6．国家电网公司十八项电网重大反事故措施的规定：220kV~500kV 线路设置两套完整、独立的全线速动主保护，两套主保护的交流电流、电压回路和直流电源彼此独立。而对 100MW 及以上容量发电机变压器组应按双重化原则配置微机保护（如差动、失磁保护等），为此要求相关的断路器具有两套独立的跳闸线圈。

　3.2.3 当 SF 6 气体压力降低时，将使断路器不能可靠运行，故应在到达最低允许压力（气体密度）时闭锁断路器的动作，并发出信号。

　3.2.4 配用弹簧操动机构的断路器应在其合闸回路中设有弹簧是否接紧的闭锁。至于自动重合闸的接线因不同制造厂的接线不尽相同，宜在工程设计中按制造厂要求实施。

　6 3.2.6~3.2.7 这里特别强调了工程设计上应该采取各种“五防”安全操作闭锁措施的重要性。特别是近年来水电厂实行值班方式改革，大力推行“无人值班”（少人值守）值班方式后，运行值班人员已大大减少，如何防止单人巡视操作时发生人身及设备事故已成为一个很值得重视的现实问题。十多年来全国许多单位已经积累了丰富的实践经验，开发研制了一系列的产品，如何在水利水电工程中推广应用是很值得我们重视不断深入调查研究总结的。

　3.2.8 有些水电厂，电气主接线倒闸操作程序非常复杂，往往容易造成误操作事故。有些工程，采用计算机监控系统实现自动顺序倒闸切换操作后，不但避免了误操作的可能性，操作的速度也加快了，取得了很好的效果。

　3.2.9 户外隔离开关的辅助触点及电磁闭锁设施，所处条件比较恶劣，绝缘情况较差，往往是直流操作回路绝缘的薄弱环节。采用交流操作电源，可以避免对重要直流操作回路的影响，这是长期以来的经验。

　3.2.10~3.2.11 近年来，各类设备的在线监测系统大量应用，但在线监测系统数据量较大，而且都为专有数据，宜自成体系，通过后台通信接口，与计算机监控系统或信息系统实现数据共享。

　3.2.12 触摸屏技术已经十分成熟并大量应用在各类二次盘柜上，而传统操作按钮、指示灯、操作把手灯大量减少，但对于事故情况下的紧急操作，保留必要的常规操作方式是十分必要的，以免触摸屏出现故障情况下无法操作。

　3.2.13 水淹厂房系统对于重要的枢纽或地下厂房等可能出现淹没的土建条件，其设置是十分有必要的，一级信号动作于报警、二级信号应动作于停机并进行人员疏散。

　7 4 4

　信号系统

　4 4 .1 基本要求

　4.0.1 规定了采用以计算机监控系统为基础集中监控时中央信号系统的分类。

　关于运行中设备出现问题时的报警信号，水利水电工程传统的提法是这样划分的：

　（1）事故信号。引起机组、泵组及闸门等主要设备停机、跳闸时发出的报警信号。

　（2）故障信号。设备运行异常——不正常情况时发出的报警信号。所谓“故障”，指的是对设备运行异常，其危害尚未达到需要立即停机、跳闸的程度，例如机组过负荷不多，直流操作电源回路接地等，主设备尚可维持继续运行，仅需通知值班人员抓紧前往检查处理。

　但事故与故障在一般含义上并无明显差别，外文中也比较难以区分、翻译，似乎使用事故和运行异常（异常）较为合理，本规定为了照顾习惯，仍沿用过去的提法。

　4.0.2 规定了采用以计算机监控系统为基础集中监控时，中央信号系统的监视范围：

　（1）电气主接线是全图。

　（2）厂/站用电接线应基本完整，但不一定要求是全图，有些低层次的开关不带位置触点的也可以不包括在内。

　（3）辅机系统是基本反映，程度更差一层，以满足运行、检修工作的需要为度，例如许多“检修用”的阀门等就不一定需要都引入。

　采取这些措施的目的是取消过去中控室常见的许多系统挂图。

　4.0.3~4.0.5 规定了中央信号系统的实现方式。

　4.0.6 这里列出了模拟屏上器具（不仅是信号，也包括仪表、甚至操作、调整器具）的三个可能方案：

　（1）全部接自计算机监控系统。

　（2）全部接自生产设备（即不通过计算机监控系统）。

　（3）以上两个方案的结合。

　这三个方案从屏上器具布置来看如范围相同则外观上并无差异。第（1）方案与后两方案相比有如下特点：

　（1）接线确实单纯、清晰。

　（2）计算机监控系统万一退出工作时，中央控制室将失去与设备的控制联系。但从目前计算机监控系统投运情况看可靠性已很高，可用率已接近 100%。不过有点备用总是有好处的，关键是接线不能搞得很复杂。

　此外，从目前实际情况看，要做到 100%全部接自计算机监控系统也较难。许多工程，模拟屏上也或多或少有未通过计算机监控系统的仪表器具。这并不影响工程设计和系统的先进性。

　4.0.7 规定了现地设备信号系统的实现方式。

　8

　9 5 5 ．测量系统

　5 5 .1 基本要求

　5.1.1 水电厂设计还应满足DL/T 5081 水力发电厂自动化设计技术规范和DL/T5137 电测量及电能计量装置设计技术规范的要求。

　5.1.2 水利水电工程中的大中型水电厂、泵站及闸站均已采用计算机监控系统，运行为“无人值班、少人职守”方式，测量包括非电量的测量可完全由计算机监控系统完成。

　5.1.5 水利水电工程中泵站应装设流量测量装置，闸站应装设上、下游水位测量装置，供水工程应装设专用的流量测量装置如电磁流量计、超声波流量计。

　5 52 .2 测量系统的设置与接线

　5.2.1 尽量利用计算机监控系统对数据采集和处理的能力。非电量的选取应遵循关于自动化、水利机械参数测量、泵站/闸站的运行要求等方面的有关规定要求，以及对发电机、电动机、变压器、高压配电装置、高压电缆等电气主设备的有关规定要求。

　5.2.2 （1）有了计算机监控系统为基础的集中监控方案后，模拟屏已经成为一种辅助监控设施，因此对其要求允许适当降低，但也有根据具体情况和值班人员的运行习惯设置测量量的情况，要求以满足宏观监视及事故处理的需要为标准。

　（2）这里给出的是一般情况的要求。对于机组/泵组台数较少的情况，模拟屏上器具可适当增加一些，也是允许的。

　（3）这些仪表的连接可以有三种方式，前已有说明，这里不再重复。

　（4）闸站的模拟屏信号宜通过计算机监控系统传送。

　（5）模拟屏仪表的选型，其中水位、总有功、无功功率、母线频率、电压等全厂性仪表应为数字式，其他选用数字式或模拟式都可以，大多数运行人员认为还是模拟式较好，对处理系统事故时有利。选用数字式也是可以的，这主要是从如果很少去看出发的。

　5.2.3 这里区分了两种不同的考虑方式，实际上是针对不同的设计采取不同的接线方式。

　5.2.4 针对河道治理、拦河闸、景观等工程，存在闸门动作次数不多或季节性操作，闸前后水位信息监视需要实时关注的情况，应适当考虑信息可独立上传可能性。对长距离输水工程及灌区类工程，管线较长，分水计量点较多，多数地处偏僻，所以供电方式较多采用太阳能、风光互补供电，通信采用物联网、3G/4G通信，此类信息如需接入至计算机监控系统或信息系统，需要保证信息传输安全。

　5.2.5 对梯级泵站类工程，站间无调蓄水库的工程，起调蓄作用的仅为泵站的进出水池，因此进出水池参

　10 与梯级泵站的联合控制过程，水位信息作为泵站的起停条件之一，为保证系统可靠性，建议水位测量冗余配置，并可考虑安装摄像头。

　5.2.6 工程施工期导流洞或库区水位需要测量的信息，如在运行期也有相关设置，可考虑永临结合方式设置。

　11 6 6 ．直流系统

　6.0.1 直流系统标称电压一般为 220V 或 110V。直流电压采用 110V 时，蓄电池个数比 220V 的少一半，可减小蓄电池室的建筑面积，减少平时维护工作量，且能减少中间继电器的断线故障和接地故障。但是采用 110V也有明显的缺点，如果事故照明回路不能改为 110V，则不能直接切换；此外，当直流负荷供电距离较远时，采用 110V 供电往往需增大控制电缆截面而增加投资。近年来国内投产的水利水电工程中的直流系统大多为 220V，国外的一些水电站或变电站采用 110V 相对多些。因此这里规定水利水电工程中宜采用 220V，根据技术经济比较，也可采用 110V 或 220V 和 110V 两级电压。对于供电距离短，且主要是控制负荷时，宜采用 110V；对于大型水电厂的多组蓄电池，如果某些组之间没有互为备用的要求，可以分别采用 220V 和110V 的蓄电池组，其中 220V 用于启励、事故照明和油泵，110V 用于控制保护。

　新增了对改建、扩建工程需要新增或改造直流系统的要求，为满足原不更换的设备的供电要求，及某些设备之间有互为备用的要求，考虑运行维护的便利性，本规程规定直流系统电压与原直流系统电压保持一致。

　6.0.2 铅酸蓄电池具有可靠性高、容量大、承受冲击负荷能力强等优点。长期以来，在水利水电工程中广泛采用。铅酸蓄电池主要分为防酸式和阀控式两类。近年来，国内外生产制造的阀控式密封铅酸蓄电池具有尺寸小、维护工作量少、寿命长、放电性能好等优点，已在很多水利水电工程使用。多年运行经验证明，阀控式密封铅酸蓄电池能够保证直流系统安全、可靠运行。因此，本规程优先推荐采用阀控式密封铅酸蓄电池。虽然防酸式铅酸蓄电池存在着体积大、运行中可能产生氢气易爆、产生酸雾污染环境、维护相对复杂等一些缺点，但防酸式铅酸蓄电池在国内外长期使用，比较成熟，且价格较低，在使用维护符合规定要求的情况下，寿命可以达到十年以上，因此，本规程也仍推荐继续采用。

　碱性镉镍蓄电池具有放电倍率高、便于安装和使用寿命长等优点，但碱性镉镍蓄电池存在着单体电池电压低、制造过程中污染环境、爬碱等问题，建议可在中型水利水电工程、110kV 及以下变电站中使用。大型水利水电工程不推荐使用。

　总之，不同类型的蓄电池具有各自的优缺点，工程设计时应结合实际情况和需要进行选用。

　6.0.3 蓄电池设置端电池需增加切换器等设备及电缆，虽可采取防硫化措施，但端电池的运行工况仍较差，老化也比基本电池严重。近年来投产的水利水电工程中，直流系统蓄电池已很少带端电池，实际运行中各单体蓄电池工况趋于一致，电压也可以满足要求，所以蓄电池组取消端电池是完全可行的。

　6.0.4 满足全厂（站）事故停电时间内的全部放电容量，是对蓄电池容量的基本要求。当事故照明负荷较小时，按满足最大冲击负荷条件计算出的蓄电池容量，有时对选择蓄电池容量起着决定作用。冲击负荷电流一般考虑最大一台断路器的合闸电流（有时母线事故跳闸电流更大）；对水电厂而言，当发电机晶闸管静止整流励磁装置的起励电流取自蓄电池时，则也应考虑作为冲击电流。

　6.0.5 充电装置型式有高频开关和晶闸管两种。高频开关充电装置自 1992 年问世以来，由于其技术指标先进，性能稳定、可靠，体积少、重量轻、效率高、使用维护方便，已得到广泛应用，因此，本规程推荐优先采用高频开关型充电装置。当然，晶闸管充电装置接线简单，输出功率大，价格相对便宜，有多年成熟

　12 运行经验。因此，虽然本规程正本条款中未推荐，但在工程设计中，也可根据具体需要选用。

　6.0.6 由于高频开关充电装置可靠性相对较高，通常采用多个整流模块，按 N+1 配置有一定冗余，并且模块更换方便，所以，原则上可不设置备用充电装置。但对设有两组蓄电池的直流系统的大型水利水电工程，当直流系统需要向设有双重化保护（或断路器双跳闸线圈）的直流负荷提供两路独立的直流电源时，两组蓄电池除分别设置一套充电装置外，应再设置一套共用备用充电装置。设有两组蓄电池的直流电源系统，当其中一组蓄电池充电时，其承担的经常直流负荷电流可切换至另一组蓄电池承担，所以其充电设备的额定电流值须大于蓄电池本身的充电电流。

　防酸镉爆铅酸蓄电池的最大充电电流宜按蓄电池 10h 放电率放电电流的 1~1.5 倍考虑。碱性蓄电池的最大充电电流宜按蓄电池 4h 放电率的放电电流计算。具体采用值以厂家说明书为准。

　6.0.7 直流系统采用单母线分段，接线简单、运行可行。设有两组蓄电池时，两段母线之间正常应分列运行。为满足定期充、放电试验时转移直流负荷的要求，两段母线之间应设有联络电器，一般为刀开关，必要时也可装设保护电器，以便于两段母线短时并联运行。因两组蓄电池电压相差不大，并且试验时间很短，因此，短时并联运行对蓄电池危害不大，是允许的。

　6.0.8 为新增条款。结合国家电网有限公司十八项电网重大反事故措施（修订版）的要求，为保证直流系统充电系统可靠性，新增对蓄电池充电装置输入交流电源的要求。

　6.0.9 当蓄电池至直流母线之间采用电缆联接时，应注意正极和负极的引出线不应共用一根电缆。

　6.0.10 直流母线正常时分段运行，当直流系统发生一点接地时，故障回路负荷暂时切至另一段无故障母线上。为便于直流系统故障时寻找接地点，故每段母线均需装设绝缘监视仪表。当只有一组蓄电池时，由于所有直流负荷均需蓄电池组供电，母线分段开关必须经常投入运行，两段直流母线可共用一套绝缘监视装置，此装置经切换开关分别接至两段母线。当设置两组蓄电池时，每段母线上都接一组蓄电池，正常运行时母线分段开关是断开的，故每段母线应各装一套绝缘监视装置。

　当直流系统发生一点接地时，绝缘监视继电器应首先动作，但全厂控制和保护回路最灵敏的直流继电器不应动作，否则将造成事故。

　目前，直流系统选用的绝缘监视装置、直流接地故障自动检测装置、蓄电池自动巡检装置等大多均为智能型产品，应考虑与计算机监控系统的通信连接。各智能装置宜将直流系统信息整合后，统一与计算机监控系统进行通信，并且通信接口的设置应满足计算机监控系统的要求。

　6.0.11 直流供电网络有辐射式、环形及混合式等几种方式。环形供电网络节省电缆、可靠较高；但也存在接线较复杂、两路电源回路易造成误并联、直流系统故障时不易查找接地点等缺点。辐射供电方式馈电网络接线简单、可靠，查找接地点相对比较方便，因此，近年来投产的工程中直流馈电网络多采用辐射供电方式。以往，对各级电压配电装置的断路器合闸回路、发电机磁场断路器合闸回路或起励装置、以及控制信号系统电源小母线等，常常从直流系统的不同母线段各引出一路电源，以两路电源形成环状供电，这种方式也是合理的，但正常时应开环运行，只由一路电源供电。结合近几年国网十八项反措的要求，本条规定直流系统采用辐射形供电方式。

　对向 330kV~500kV 配电装置及其他采用双重化保护的安装单位供电的直流馈电线，其接线方式应保证

　13 两路电源各自的独立性，以提高相关直流负荷供电的可靠性。

　对比较集中的重要直流负荷，如发电规程中单机容量大、机组台数多的机组范围内的直流负荷、以及未单独设置蓄电池的 220kV~500kV 开关站内的直流负荷，应设置分电屏。

　6.0.12 在现代水利项目中，现地设置的智能感知元件、摄像机、控制设备、网络设备等由于供电容量小，采用市电供电成本高，推荐采用风、光、储一体化供电系统。一般为现地设备容量应小于 5kW 时可采用此技术提供可靠电源。本规程结合多个项目经验，给出风、光、储蓄电池容量计算规则示例。

　风光储发电计算规则: 风光储电源系统设计以太阳能、风力发电机均无法工作的极端情况下胶体电池放电深度 70%计算，可供现地智能感知元件、闸阀监控系统及闸门正常使用 2 天；太阳能及风力发电机恢复正常后，在每天闸门 2 次完整正常启闭的情况下胶体电池组应小于 10 天可充满，风机和太阳能板功率按 1:1.5 配置。根据每天总功耗（包含所有设备及电机）选择电池组数、风机功率和太阳能板功率。

　蓄电池的容量 Q＇计算公式为：Q＇=γ*Q*N＇*τ/C（AH）

　式中 γ 为安全系数，取 1.1～1.4 之间，一般取 1.25；N＇为最长连续阴雨天数本工程取 2；τ 为温度修正系数，一般在 0℃以上取 1，-10℃以上取 1.1，-10℃以下取 1.2；C 为蓄电池放电深度，胶体电池为 0.70。

　以太网交换机每台按 7W 计算，日耗电量：7×24=168 Wh 摄像机每台按 15W 计算，日耗电量：15×24=360 Wh 每台闸门按每次全程时间 10 分钟，每天闸门 2 次完整正常启闭的情况下，每日耗电量按 220 Wh。

　每天总功耗（包含所有设备及电机）选择电池组数、风机功率和太阳能板功率请参考下表。

　 每天总功耗 胶体电池组 风机功率（每天 5 小时效率 80%）

　太阳能板功能（每天 4 小时效率 80%）

　≤550Wh

　100AH 150W 150W ＞550Wh，≤1100Wh

　200AH 300W 300W ＞1100W，≤1650Wh

　300AH 450W 450W ＞1650W，≤2200Wh

　400AH 600W 600W ＞2200W，≤2750Wh 500AH 750W 750W ＞2750W，≤3300Wh 600AH 900W 900W

　14 7 7 ．交流回路

　7. 近几年国内在数字式光电电流电压互感器的研制上发展很快，已有产品推出，并在电力工程中投运。数字式光电电流电压互感器的应用使交流回路二次接线的方式发生很大变化，使接线简单化。本规范未包括该产品的使用。

　7 7 .1 交流电流回路

　7.1.1 2.在 35kV 及以下电网中采用套管型电流互感器时，常因其二次允许负荷较小，往往不能满足测量仪表和继电保护装置对其准确度的要求。为节省投资，只要不影响保护装置的正确动作,则允许其在电测量上有较大的误差。

　3.为了使电流互感器即要在运行中误差小,又要在电力设备过负荷时有反应,测量用电流互感器的额定电流宜在设备额定电流的 1.25～1.5 倍之间。倍数太大，正常运行时电流互感器的误差大。

　特殊情况一般是指,当一回线路故障退出时，其余线路又必须输送原有容量,按此种条件下允许按额定电流的 1.0 倍左右考虑。

　此外在水电厂的 6kV～20kV 厂用变压器回路，过去常因在其高压侧短路时的短路电流太大，选出的电流互感器难以满足动热稳定的要求。因此不得不将电能计量从高压侧改为在低压侧。近年我国生产的Ｓ级电流互感器能较好地满足对短路耐受电流、测量准确度和继电保护准确限值一次电流等的较高要求。普通测量级继电保护装置的误差限值通常在额定电流的 50%以上可得到保证,而Ｓ级电流互感器的误差限值范围可扩大到额定电流的 5%～10％。

　5. 在相同比值误差下，二次电流为 1A 的负载阻抗可为 5A 得 25 倍，增加了电流互感器的二次允许负荷，减小了连接导线截面并提高了准确等级。此外，当一个二次绕组的额定容量不能满足要求时，可将两个二次绕组串联使用，允许负载可增加一倍。对于保护用电流互感器，也可以采用适当提高电流变比或选用二次电流为 1A 的方法解决。

　6.在 500kV 电网中,一次系统时间常数较大,系统容量也较大,所以在短路的暂态过程中由于短路电流中有较大的直流非周期分量且衰减时间加长,使电流互感器铁芯可能严重饱和而影响到保护的正确动作。因此有必要要求电流互感器的暂态特性能满足技术上的要求。现国内已能生产 TPY 和 TPZ 两种暂态型电流互感器，但尚未生产 TPX 和 TPS 型。TPY 级铁芯设置一定的非磁性间隙，其相对非磁性间隙长度大于 0.1%。

　15 TPZ 级铁芯设置的非磁性间隙较大，一般相对非磁性间隙长度大于 0.2%以上。

　7. 不同铁芯型式的电流互感器通常具有不同的暂态特性,当变压器差动保护和母线保护差接在暂态特性差别悬殊的几组电流互感器上时,在外部故障情况下,可能由于较大的差电流而导致保护误动.所以变压器差动保护各侧的电流互感器铁芯和母线差动保护各回路的电流互感器铁芯宜具有相同的型式。但是如果 500kV 变压器高压侧采用具有暂态特性的电流互感器，而其发电机电压侧也采用相同特性的电流互感器，则后者的体积很大，且价格昂贵。因此若经过验算采用不同型式的电流互感器能够满足要求时，则是允许的。在 500kV3/2 接线中变压器差动保护用具有小气隙的 TPY 型电流互感器已能满足要求。如 500kV 侧为单母线或双母线接线，则变压器差动保护常可用普通型保护级电流互感器。

　如果母线保护装置的动作速度很快（如半个周波）或具有完善的外部短路制动性能，则可以选用具有不同的暂态特性，甚至是普通的闭路铁芯电流互感器。国外的 RADSS 型比例制动母线差动继电器具有这样的性能。它能在 1ms～3ms 内检测出事故，8ms～13ms 跳闸。因此线路电流互感器不要求具有气隙，即使在外部短路时，线路电流互感器完全饱和时，保护也不会误动作。

　7.1.2 2.相邻元件的保护区必须互相搭接，使电力系统继电保护备至的重要原则之一，这对快速切换故障的220kV 及以上高压电网来说更为重要。例如，当高压断路器带有套管式电流互感器时，母线保护应接在线路或变压器侧的电流互感器上，使母线保护与线路或变压器保护有一个重叠的保护区。

　当采用少油断路器时，一般采用多绕组电流互感器。电流互感器布置在断路器的线路（或变压器）侧，为免除因电流互感器内部（如图 6.1.2 的 A 点）或外绝缘闪络（如图 6.1.2 的 B 点）被误判为母线故障。为此应将电流互感器的各个绕组按靠近断路器的次序依次连接如下：当电流互感器有六个绕组时，依次为：①线路后备保护；②高频保护 1；③母线保护；④高频保护 2；⑤失灵保护；⑥测量。当电流互感器有四个绕组时，依次为：①高频保护 1；②母线保护； ③高频保护；2 ④测量。之所以要这样连接，是因为当高压电流互感器一次绕组成 U 型布置，其二次绕组分别布置在 U 型绕组两侧时（如图一所示，当二次绕组为四组时，则在 U 型绕组每侧各布置 2 组）。如将母线保护接至 4、5、6 绕组之一时，则当 U 型绕组底部对地放电（A 点）时，将被误判为母线故障而切除与母线连接的所有回路。在上述 6 个二次绕组的连接方式下，即使高频保护 1 停用时出现 A 点故障也不致出现保护死区。

　还要说明的是高压油浸式电流互感器有一端（常标志为 L1）装有小瓷套，另一端（常标志为 L2）则直接与金属帽罩相连。由于后者的绝缘水平低于前者，当电流互感器发生对地闪络时，L2 端闪络的机率远高于 L1 端，实际运行情况也证明了这点。为此在安装电流互感器时，应始终将有小瓷套的 L1 端朝向断路器，即使外绝缘闪络（如图 6.1.2 的 B 点），也属线路保护范围，不致引起母线保护动作。

　如厂家提供的电流互感器的一次侧两端均带有小瓷套，则应将测量用绕组至于线路侧，并将这一侧的

　16 小瓷套短接。

　3.对中性点非有效接地系统，相间短路保护按两相式构成，当不同线路同时发生不同相别的单相接地造成两相短路时，则有三分之二的机会只切除一条线路，有利于提高供电的可靠性。

　但保护发电机和变压器相间短路的主保护和后备保护应按三相式配置。

　4．如发电机后备保护用电流互感器布置在中性点侧，则当机组并网前发生相间短路时，保护装置能起作用。

　5.发电机励磁系统的自动调节器的调差单元（即无功补偿单元，通过调节器使发电机电压相应变化，得到所需要的调差率）需要输入发电机机端电流互感器的二次侧电流，故作此规定。

　DL/T583-1995《大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件》规定了励磁用电流互感器的准确等级不得低于 0.5 级。因此接入 0.5 级测量用电流互感器即能满足要求。

　6.大容量发电机定子绕组通常都由几个并联分支组成，当有不少于两个中性点端子（在风罩内或引至风罩外）时，应在这些端子间的连线上装设低变比的电流互感器供单元横联差动保护装置用，只有高灵敏单元横差保护对所有内部短路能正确动作。因此只要可能应尽量选用。电流互感器的变比选为 0.05In：5（A），In 为发电机额定电流。在取得经验后变比可选的更小。

　9．关于采用 3/2 断路器接线的开关站的电流互感器配置，为叙述方便，现均针对 500kV 开关站加以说明，220kV 的可参考。在敞开式 500kV 开关站的电流互感器配置中，每串只配置三组电流互感器。对于线路-线路串，靠近母线的两组采用具有 6 个二次绕组的。其中 2 个供母线保护，2 个供线路 I（或 II）保护。中间组电流互感器则采用具有 8 个二次绕组的。其中 2 个供线路 I 保护，2 个供线路 II 保护，2 个供失灵和短线保护，2 个供线路测量用。

　由于 3/2 接线中连接的主变压器，绝大多数与发电机构成发电机-变压器组，其测量在发电机侧即可实现，无需再高压侧节变压器的测量仪表。因而对于线路-变压器串，虽仍配置三组电流互感器，二次绕组的数量也和线路-线路串的相同，但中间组只用 7 个二次绕组，靠母线的两组各用 5 个二次绕组。

　如果采用罐式断路器时母线侧断路器要有 6 个套管式电流互感器（断路器两端各 3 个），中间断路器

　17 则要有 8 个套管式电流互感器（两端各 4 个）。对于采用封闭电器的 3/2 断路器接线，可以比较方便地按需要在适当位置布置电流互感器。通常在靠近母线侧断路器的两端各装设 3 个绕组，中间断路器的两端各装设 4 个绕组。对输电线继电保护用 TPY 型电流互感器的安装位置和数量问题是需要考虑后作出选择的，应其价格及其昂贵（约为普通电流互感器价格的 5～7 倍），当装在每一串时，每回线两套保护共需要 12只，如将这种互感器装在线路上则只要 6 只。此外如要求输电线路油膏精确级（如 0.2 级）的计量用电流互感器，则也以安装在线路上为佳。此时可装设一组具有 6 个绕组的电流互感器，其中 2 个 TPY，3 个 5P20和 1 个 0.2 级绕组。

　7.1.3 当测量表计和继电保护及自动装置共用电流互感器的同一个二次绕组时，应采取下列措施：

　1 保护装置应接在测量仪表前，中间加装电流试验部件，以避免校验测量仪表时影响保护装置正常工作。

　2 在正常运行时，电流互感器二次回路开路能引起保护误动且无闭锁装置，或虽不致引起保护立即误动，但不能利用仪表对电流回路进行监视时，则应通过中间电流互感器连接测量仪表。当中间电流互感器二次回路开路时，保护用电流互感器的稳态比误差仍应满足 10%误差的要求。

　7.1.7 一般在配电装置附近设置电流互感器端子箱，其目的是为了方便试验又可能减少电缆根数以节约投资。当电流互感器离控制保护屏较近时，对试验影响小，节约投资也不多，故可例外。

　7.1.8 电流互感器二次绕组容易产生过电压或受高压袭击，为了安全应有接地点。该接地点离电流互感器越近越好。但当一套保护装置使用几组电流互感器时，如星形-三角形接线的变压器差动保护和母线保护，为了检修和试验时拆接地点方便，应在保护屏上经端子排接地。若电流互感器在不同地点接地或多点接地，可能使星形接线电流互感器的一个绕组短路，导致一相差动继电器长期流过一侧电流使保护误动作。

　7 7. .2 2 交流电压回路

　7.2.1 2． 由于继电保护装置和测量仪表对要求接入的电压不同，电压互感器的接线方式和型式的选择将有所不同。当需要检测和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式或具有剩余电压绕组单相电压互感器。

　电压互感器的负荷应在满足相位要求的条件下，尽量使三相配置平衡，以免一相负荷过大而影响测量仪表和保护装置的准确度。

　在决定电压互感器容量时，应分别统计电压互感器各相的有功和无功负荷，从而计算出视在功率，并应以负荷最大的一相作为选定容量的依据。

　单母线分段接线或双母线接线的母线电压互感器二次回路的最大负荷，应考虑一段（组）母线退出运

　18 行或一段（组）母线电压互感器切除时，两段母线电压互感器的全部负荷由一段（组）母线电压互感器承担的情况。

　3 220kV 及以上电压等级的电容式电压互感器宜有三个二次绕组。由于 220kV 及以上电压等级的电容式电压互感器的造价低于电磁式电压互感器，又没有谐振问题，装在线路上还可兼作高频通道的结合电容器，因此应优先采用电容式电压互感器。当线路组保护有双重化要求时，互感器宜有三个二次绕组，其中两个是主二次绕组，一个是剩余电压绕组。

　7.2.2

　2 继电保护双重化配置以及对电压回路的要求，各地区或各管理部门的要求有所不同，在工程设计中应根据具体情况配置电压互感器。

　7.2.3 发电机出口电压互感器及其二次绕组的配置宜按下列需要考虑: ⑴ 10MW～100MW 的发电机出口电压互感器的一个二次绕组供保护用，另一个二次绕组供励磁调节器和调速器的测量信号（如采用残压测频方式时）以及测量表计用。

　⑵等于或大于 100MW 的发电机，因主保护要求双重化。因此主保护的电压回路应分别接入本条规定两组电压互感器的一个二次绕组，励磁调节器、调速器测频、测量仪表以及故障录波器（如有）等则接入另一个二次绕组。

　以上⑴~⑵条的前提是励磁调节器与其他回路共用电压互感器。

　7.2.4

　1．为了提高二次电压回路的可靠性，简化二次回路的接线，避免复杂切换，对于双母线及 3/2 接线的每回出线的电压互感器宜采用单独配置方式。尽管这样配置的缺点是投资较多，但考虑到 330kV～500kV系统的重要性，故仍然是合理的。

　2．对于 3/2 断路器接线中具有电源的主变进线上，为了同步需要可装设单相电压互感器。如果为了满足主变某些后备保护（如距离或电流电压保护）的需要，可以装设三相电压互感器。

　对于3/2 断路器接线母线上电压互感器的装设应根据继电保护、安全自动装置和测量仪表的要求确定。

　7.2.5 距离保护失压将引起误动，分析失压误动便涉及电压互感器二次回路的切换方式。如果每一条线路都有专用的电压互感器，当然不需要切换。而当线路距离保护的电压回路连接于不同母线的电压互感器时，在运行中就需要适应一次系统运行方式变化对二次电压回路进行切换。一般有以下三种切换方式：

　第一种：用隔离开关辅助触点进行直接的自动切换。这种方式由于隔离开关辅助触点不可靠，现极少采用。

　第二种：直接使用电压切换开关，由手动进行切换。

　第三种：使用隔离开关辅助触点控制中间继电器或电压自动切换装置，并由其触点控制交流电压回路

　19 的切换。如隔离开关辅助触点接触不良，使中间继电器失磁同样会造成失压，故需用中间继电器或电压自动切换装置的一对触点控制可能误动作的保护的直流正电源，再用一对触点对切换是否正确进行监视。由于这种方式能自动实现二次电压的切换，又不会形成经电压互感器的反充电现象，故宜在工程中采用。

　7.2.6 电压互感器的正确倒闸操作应不仅能防止距离保护失压误动，还能防止由二次侧向一次侧反馈电压，造成人身和设备的事故。为此，电压互感器各引出端都经互感器本身的隔离开关辅助触点或其重复继电器的触点引出。这样当电压互感器停电检修或进行切换时，再打开其隔离开关的同时，也自动断开其二次回路。

　6kV～10kV 电压互感器除经隔离开关连接至母线外，还有通过插接式开关接至主母线的。而电压互感器的二次侧另设有一只插接式小开关作开闭二次回路用。只有在互感器一、二次侧的插接式开关均抽出（断开）的情况下，才能拉出电压互感器进行检修。

　至于 13.8kV～20kV 的电压互感器往往因短路容量关系而选不出相当的隔离开关，此时只有用切换开关控制中间继电器断开电压互感器二次回路以防止反充电。

　7.2.7 中性点直接接地系统中零序电流方向保护的误动往往是由于零序功率方向继电器交流回路极性接反造成的。为防止这类误动，就必须在保护装置新安装或试验室调试后，投入运行前注意：⑴查明零序功率方向继电器的动作特性及其端子接线；⑵根据继电器动作特性和电流互感器与电压互感器极性，正确连接由互感器到继电器的整个电流与电压回路；⑶用实验方法证明继电器的接线正确。利用一次负荷电流和运行电压检查零序功率方向继电器时通入的零序电流可以有多种组合，不需作统一规定。通常当单相同步系统利用剩余电压绕组接线时，需注意与零序方向保护的极性相配合。试验线芯的取用可举例说明如下：如取电压互感器开口三角侧 Ua 的首端（极性端）接地，编号为 N600，Uc 的尾部编号为 L630，然后在 Ua 的尾部引出 SaYM 端即作为试验芯线始端。零序电流回路则规定电流互感器 的线路侧接地。

　7.2.8 中性点直接接地系统的一次系统发生接地短路或避雷器动作时，将有大电流流入接地网，并向四处扩散，造成地电网不同点的电位差。有些继电保护可能会因接地点选择不当而造成不正确动作。因此强调应分别连到控制室的接地小母线上，然后集中一点接地。

　由于 110kV 及以上电压的中性点直接接地系统的距离保护以电压互感器主二次绕组零相接地较好，易于保证短线失压闭锁元件正确工作，因而宜取消电压互感器二次 V 相接地方式。至于中性点非有效接地系统中的电压互感器如果未连接有距离保护，则允许采用二次绕组 V 相接地方式。但应注意此时有可能存在两种不同接地方式。

　当 110kV～500kV 电压互感器离控制室较远时，如高压系统发生单项接地时，控制室与电压互感器所在处之间的地电位差较大，必要时可在配电装置现场的电压互感器二次绕组中性点加放电间隙或氧化锌阀片（击穿保险器）接地，以保证电压互感器的安全运行。

　20

　21 8 8 ．

　设备的选择与配置

　8 8 .1 控制和信号回路

　8.1.3

　2．为了使继电保护装置在任何情况下都能正确动作，厂用直流母线按事故放电情况下，蓄电池组出口端电压直不低于直流系统额定电压的 87.5%，应通过计算选择连接电缆允许电压降，使加于继电器的电压为额定电压的不低于额定电压的 70%，满足继电器最低动作电压的要求。

　8.1.4 自动重合闸继电器引出触点的串联线圈及发出动作信号的串联信号继电器线圈的额定电流应与其所接入的回路电流相配合，为了保证足够的灵敏度，回路电流应不小于其额定电流的 1.5 倍。当自动重合闸继电器引出触点和串联信号继电器直接接入合闸接触器回路时，应校验重合闸继电器串联线圈及串联信号继电器上的电压降。若超过额定电压的 10%，则由自动重合闸继电器触点先启动合闸继电器，由合闸继电器触点投入合闸接触器或合闸线圈。为满足重合闸继电器、串联信号继电器及合闸继电器灵敏度的要求，应在合闸继电器线圈上并联一适当的电阻值。

　8.1.5 配有电磁操动机构的断路器，由于合闸电流大，合闸回路设有接触器，合闸继电器应按合闸接触器绕组的额定电流选择，其它跳、合闸继电器的电流线圈的额定电流应分别与跳闸线圈或合闸线圈的额定电流配合。

　8 8 .2

　二次回路

　8.2.1 二次回路的保护设备用于切除二次回路的短路故障，并作为回路检修、调试时断开交、直流电源用。保护设备一般采用自动开关或熔断器，通常如无特殊要求可用熔断器，并应考虑直流电源系统自动开关或熔断器的逐级配合。

　8.2.4

　1．电压互感器二次侧采用熔断器还是自动开关保护，主要决定于所连接的二次负荷特性。如果电压回路的故障不致引起所连接的继电保护和自动装置误动，可采用较为简单的熔断器保护。如果电压回路故障有可能使继电保护和自动装置误动时，应采用自动开关保护。

　2．接成开口三角形的剩余电压绕组在正常运行时无电压，即使回路中装上熔断器或自动开关也无法监视回路是否已断开，且易发生保护装置拒动的情况，因此在剩余电压绕组出口不应装设保护设备。其试验芯线供检查零序方向继电器极性及回路完整性用，发生故障是可检查出的。

　3．为防止接地线断开，在电压互感器二次侧中性点出线上，不应安装熔断器或自动开关。

　4．对自并励励磁系统的电压调节器和调速器残压测频环节所连接的电压互感器是否必须专用，国内外若

　22 干制造厂的意见不完全一致，一般视工程具体情况和制造厂而定。当与其他回路共用电压互感器时，励磁系统和调速用的负荷极小，可以将一路励磁调节和调速器测频回路一起接入互感器的一个主二次绕组，另一路励磁调节器接入另一主二次绕组。本条文为第 4 条和第 5 条合用。

　8.2.7 对于断开线圈回路将产生较大感应电压时，应采取消弧措施，一般利用电容器两端电压不能突变，而能储存电能的基本特性，吸收瞬间的浪涌能量，限止过电压。为了限制电容器的放电电流与回路电感产生振荡，通常在电容器回路上串入适当电阻构成阻容吸收保护，也可采用在线圈两端并接一个反向二极管和低值电阻进行消弧的方法。

　8.2.9 根据《水利视频监控系统技术规范》SL515-2013 的规定，提出相应要求。

　8 83 .3 端子排

　8.3.1 水电厂中安装在潮湿场所（如水轮机层、母线层、蜗壳层、户外等）的端子应有良好的防潮性能。

　8.3.2 当一个屏上有几个安装单位时，屏上设备按安装位置分上下或左右排列。此时布置在屏左侧设备的连接端子排也应布置在屏的左侧，布置在屏上部设备的连接端子也应布置在屏的上部，以缩短连接电费及方便运行管理。

　8.3.4 4．为了检修试验的方便，运行中停止任何一个元件的工作都不影响其他元件的供电，屏内同一安装单位保护装置的正负电源应分别在屏内设备之间构成环形供电回路。

　5．为了使电流互感器二次回路在接入与拆除试验仪表时不致开路，屏内与屏外及同一屏上各安装单位之间交流电电流回路的连接，应经过试验端子。

　8.3.5 为了设计、施工及运行中更改接线的方便，每一个安装单位及同一安装单位各组端子排之间都应留有一定的备用端子。

　8.3.6 在端子排上正负电源相邻容易造成短路事故，经常带电的正电源与合闸或跳闸回路接近容易发生误合闸或误跳闸事故，为了保证安全、可靠运行，至少以一个空端子隔开。

　8.3.8 每个端子的一侧连接导线过多，不但难压紧，容易开路，又可能与相邻端子的导线相碰，因此一般只宜接一根导线，最多只允许接两根导线。

　端子的外形尺寸按能压接截面不超过 6mm 2 的导线进行设计，当导线截面超过 6mm 2 时可采用大电流端子，也允许不经过端子排连接。

　4 8.4 控制电缆

　8.4.1 铝芯电缆运行不够可靠，故不推荐在水利水电工程中使用。对于容易受机械损伤的电缆应采用铠装电缆。...