继电保护的灵敏度范例(12篇)
时间:2024-03-31
时间:2024-03-31
关键词:继电保护;电力系统自动化;继电保护技术;发展趋势
中图分类号:X77文献标识码:A
1电力系统继电技术的现状
随着我国电力系统的不断完善,我国继电保护技术也进入了微机保护的时代。计算机技术、电子技术等现代化技术的飞速发展为继电保护技术注入了新的活力,因而在电力系统的几点继续方面要求不断提高。从上世纪70年代,我国便开始了对继电保护技术的研究和发展,各个高校也相继开始了对不同原理和不同型式的微机继电保护装置的研究。最先通过鉴定并在系统中获得应用的是在1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置,保护装置的应用为我国继电保护发展揭开了新的篇章。
随着现代化科学技术的广泛应用和科技的的创新,使得电力系统继电保护技术不断强化。继电保护技术的不断强大,为电力系统的维护和发展发挥着巨大的作用。
2继电保护自动化的性能要求
继电保护装置的工作职能和工作方式决定了自动化装置必须遵循可靠、灵敏、快速、及有选择性的特性。当电力系统和设备发生故障时,要求继电保护装置能最大限度的降低故障对设备的损坏程度;同时继电装置好要根据电气系统在非正常工作运行维护中采取发出的不同的信号,自动将运行设备进行调整或切除容易引起事故的电气设备,及时对系统进行提醒、规范和预防在操作中故障的出现,使其设备处在正常的工作状态下运行。
2.1可靠性
当电力系统在正常的运行状态下,保护装置实施对装置进行监督,在发生故障的情况下采取正确的防护措施。必须严格要求继电保护装置的可靠性,才能发挥继电保护装置的保护功能。因此可见,继电保护装置的可靠性是衡量电气系统能否正常运行的最基本的标准,在任何电力设备在无继电保护的状态下都不能运行。
2.2灵敏性
灵敏性是整个电力系统安全运行的保障,只有在运行中减轻设备的故障率和受损程度,才能将受损范围缩小到最低值,从而提高继电保护系统的稳定性与灵敏度。灵敏系数的标定通常体现在设备在保护范围内不正常运行状态继电保护装置的应变能力,通过灵敏度的保护从而提高设备自动投入的效果,是生产过程中的设备和经济损失比降到最低。
2.3快速性
快速性是指在设备发生故障后的修复能力,在设备运行中发生故障后能及时对故障进行修复,保持电力系统的继电能高效稳定的运行。电力系统的机电保护系统在处理和防范系统故障方面要求迅速切断短路故障线路,降低线路受损程度和系统中存在的其它危险系数。
2.4选择性
电力系统在运行过程中发生故障时,继电保护装置对故障进行分析和数据分析,对发生故障的设备和线路进行定位切除,保护电力系统的稳定供电和用电需求。在处理故障的过程中,保护装置应根据故障点最近的断路器进行线路切除,只有被故障设备和线路本身的保护拒绝时,才允许由临近的线路或故障设备进行故障切除。
3继电保护自动化的发展趋势
计算机化,智能化,网络化,保护、控制、测量和数据通信一体化发展是电力系统继电保护自动化未来发展的趋势。
3.1计算机化
随着电力系统对继电保护的要求不断提高,除了基本的保护职能外,还需要对故障信息和数据的整理和存储。强大的通讯能力和快速的数据信息存储以及保护装置与其他控制装置和调度设备的信息需要数据信息和网络资源联网,这就要求继电保护装置不仅仅是保护还要具备计算机的功能。继电保护装置的计算机化和微机化是电力系统发展的总趋势,在满足电力系统要求的前提下,企业应该在考虑经济效益与社会效益的同时,思考如何提高继电保护装置的计算机化和微机化,从而提高继电保护的可靠性。
3.2智能化
人工智能技术与继电保护相结合,在一定程度上能加快电力系统的计算速度。人工智能网络的神经网络是运用一种非线性映射的方法,在很多难以列出方程式的复杂的非线性问题上利用神经网络的方法,解开这些线性问题十分简单。其中如遗法算法、模糊逻辑和进程规划等在求解复杂问题的能力上也都有其独特的方法,因此人工智能技术在电力系统继电保护的自动化技术上发挥着重要作用,为继电保护技术中一些常规方法难以解决问题提出了确实可行的办法。
3.3网络化
计算机网络为各个工业领域提供了强大的通信手段,影响着各个工业领域的发展。继电保护的作用指是切除和预防故障,缩小故障带来的损耗,几点保护装置在处理故障信息时,受到的故障信息数据越多,对故障的性质、位置及和故障位置的距离才能判断的更准确,这是相对于一般非系统保护下,实施保护装置的计算机联网的最大好处。在实现了计算机联网化后,继电保护能根据系统的运行方式和故障数据的数据分析,自动生成保护原理和规律,从而实现保护装置的自适联网设备,提高保护的可靠性与准确性。微机保护网络化在未来的发展趋势上可以大大提高保护设置的性能与可靠度,实现这种微机保护的条件就是将全系统的各个设备的保护装置用PC机进行网络连接,从而实现各个主要设备间的数据共享和分析比较,用这种保护网络化对电力系统的几点保护进行自动化管理和监督。
3.4保护、控制、测量和数据通信一体化
将保护、控制、测量和数据通信一体化的计算机装置就地安装在保护设备的旁边,将保护设备中所有的数据进行整理和分析,通过计算机网络传送到电脑主控室,从而实现对系统的保护和对运行中出现的故障进行数据分析和控制。实现了继电保护装置的网络化、计算机化和智能化,继电保护装置就相当于是一套多功能的、高性能的PC机,是整个系统运行的智能终端控制和监督平台,因此,每一个保护装置都可以直接从网上获取系统运行中的故障和信息数据,并且将这些数据和信息从送到网络监控中心和其它保护装置系统中去。
结语
继电保护装置作为电力系统安全运行的关键,随着电力系统的安全威胁问题的利益突出,以及继电保护问题的内涵的不断扩展,继电保护自动化与智能化的必要性越来越明显。
继电系统自动化发展的实现在保护装置性能的同时,也大大提高了装置的可行性,降低故障对保护装置的损坏度。在社会日益进步的今天,我们要充分的利用计算机和网络技术对几点保护装置的自动化发展进行改革和创新,通过对故障数据的分析和实际工作中的实践,利用计算机和网络中强大的数据分析能力、运行能力和匹配能力来推进电力系统的自动化的建设与发展,提升电力系统保护装置的质量和对故障处理能力的准确性能。
参考文献
关键词:电气设备;继电保护;变压器保护
中图分类号:TD611+.2文献标识码:A
随着社会经济的不断发展,对于电力的需求也越来越大,电网的覆盖范围已经十分的广泛,这也使得整个电力系统的复杂性大大增加。对于电力系统中的相关的原件进行的继电保护已经不能够完全的满足整个电网稳定运行的需要。因此要从整个电网的整体高度出发,掌握每个故障原件被隔离之后对整个系统所造成的影响,从而有效的预防大规模的停电事件,保证电网的安全运行。
1变压器保护
1.1变压器差动保护
在变压器需要保护的一侧设置监测装置,对电流以及电压进行监控,但是由于监控范围的限制,往往不能够对临近范围发生的故障进行区分。因此需要考虑邻近保护的状态来设定相应的保护参数。为了增强系统的选择性,往往通过采用较小的保护范围以及较长的动作延时。但是这也在某种程度上导致故障变压器无法及时的被隔离,从而加重危害的程度,因此需要能够在故障发生的瞬间将故障设备进行隔离,从而减少相应的损害。为了能够对保护范围内外的故障同时进行准确的判断,这就需要在被保护的变压器的两端都设置相应监控装置,这也能够对故障元件的电流相位进行掌握,从而很好的起到保护作用。
1.2瓦斯保护
瓦斯继电器在电力系统保护中的使用比较广泛,油箱内的气体主要通过安装在油箱以及油枕的中间的瓦斯继电器流行油枕。当前旋转挡板式瓦斯继电器已经逐渐的取代了传统的浮筒式瓦斯继电器,极大的改善了由于密封性差漏油而发生了误动作,极大的提高了继电保护的可靠性。
1.3变压器后备保护
过电流对于变压器具有较大的危害,因此过电流保护常常被安装在变压器的电源侧,从而在过流得时候能够及时的断开变压器。在变压器上安装后备过电流保护装置往往会造成接线的复杂程度大大上升,可以适当将相邻的保护范围缩小。为了应对三相短路,应该确保其有足够的灵敏度。
1.4自耦变压器保护
与传统的变压器相比自耦变压器具有成本低、体积小的优点,在实际的使用过程当中也十分的灵活,因此往往用于联络变压器,具有使用经济运行可靠的特点,因此使用比较广泛。但是在实际的使用过程当中自耦变压器也存在一些问题主要表现在以下几个方面:
1.4.1接地保护
自耦变压器需要直接接地,在接地点方面也使用一个点。一般来说,系统短路的位置对于通过接地点的电流强度有很大的影响。
1.4.2过负荷保护
变压器的运行方式对于各侧的负荷部分情况具有直接的影响,而负荷分布的情况又会对过负荷保护产生影响。当前变压器中各侧进行送电的时候,由于公共绕组容量会产生制约,因此往往不能够充分发挥通过容量的作用。这样就会产生这样一种情况,公共绕组在自耦变压器尚未达到最大电流的时候已经超出负荷。这就要求在对自耦变压器进行过负荷保护的时候要根据实际的情况出发。
2发电机保护
2.1提高定子接地保护的动作灵敏度
很多因素都有可能导致变压器过电压,这就要求中性点在接地的过程当中应该经过配电变压器。对于大型发电设备来说一般不会发生传递过电压,这是因为高低压线圈之间没有存在较大的电容。
为了最大限度提高定子接地保护动作的灵敏程度,可以将数值较小的电阻安装在变压器上,从而最大限度的提升定子接地的灵敏度,能够有效地防止过电压对发电机造成的损害。
2.2失磁保护
当前应用的发电机失磁保护的精度主要受失磁保护组件结构的影响,其中失磁保护常由阻抗元件、母线低电压元件(机端低电压)和闭锁(启动)元件组成。阻抗元件用于检出失磁故障,阻抗元件可按静稳边界或异步边界整定。阻抗元件用于检出失磁故障,阻抗元件可按静稳边界或异步边界整定。母线低电压元件用于监视母线电压保障系统安全。母线低电压元件的动作电压,按由稳定运行条件决定的临界电压整定。应取发电机断路器(或发变组高压侧断路器)连接母线的电压,通常取0.8~0.85倍母线额定电压。
3发电机-变压器组保护
3.1保护原则
现代化的发电场一般具有巨大的规模,为了保证电流输送过程中减少损失,往往都是采取高压输电的方式,大多都是采用发电机组和变压器组同时工作的方式这样发电机电压侧一般没有直配负荷,只是将发出的电流利用变压器进行升压之后再进行输送。大多使用纵差保护以及过流保护等。
3.2保护特点
当发电机和变压器之间有断路器时,发电机和变压器应分别装设纵差保护;发电机与变压器之间无断路器并在以下情况时,一般装设整组共用的纵差保护。
3.2.1发电机容量在200兆瓦及以上时,因为大型发电机在系统中占有重要地位,一般阻抗较大,装设单独的保护可提高可靠性和灵敏度。
3.2.2水轮发电机和绕组直接冷却的汽轮发电机,当共用的差动保护整定值大于1.5倍发电机额定电流时,为了对发电机内部故障有较高的灵敏度,要加装单独的发电机差动保护。
3.2.3对于阻抗较大的发电机,如果无法装设横联差动保护,在发电机上可装设灵敏度高的纵联差动保护。
3.3后备保护
发电机-变压器组的后备保护,同时又作为相邻元件故障的后备保护。对于发电机-双绕组变压器组,利用发电机侧的过电流保护作为整组的后备保护,变压器低压侧不另装设过电流保护。如果发电机与变压器之间有厂用分支线时,分支线上应装设单独的保护。此时,发电机的过电流保护应带两段时限,以较小的时限断开变压器高压侧断路器,以便在外部短路时仍能保证厂用电的供电,以较大的时限断开所有的断路器和发电机的自动灭磁开关。
结论
随着电力行业的不断发展以及电网覆盖范围的不断的增大,很多因素都有可能引发电力系统故障,给人们的日常生活以及经济生产带来重大的损失,这就要求确保电力系统运行的安全和稳定,减少大面积的停电事故。
继电保护是随着电力系统的发展而发展起来的,应着重考虑大型机组和大型变压器的继电保护,系统的继电保护和安全自动装置的配置方案应考虑机、炉等设备的承变能力,机、炉设备的设计制造也应充分考虑电力系统安全经济运行的实际需要。为了巨型发电机组的安全,不仅应有完善的继电保护,还应研究、推广故障预测技术,为系统整体的保护奠定基础。
参考文献
[1]周鼎,李波,钱家阳,李杨.变压器复压过流保护不正确动作原因分析[J].电网与清洁能源,2008,(08).
关键词:继电保护;井下供电系统;电力工程;供电网络
中图分类号:TM77文献标识码:A文章编号:1009-2374(2013)30-0044-02
随着技术的进步,电力工程高速发展,井下电力应用得到大力推广,电网复杂性加剧,变电站覆盖域变大,功用种类繁盛,必然导致供电网络事故的频繁发生。为维护电网的高效运行,提高其稳定性、安全可靠性,就必须加大对继电保护的强化力度,使其高效快速地检测出可能的事故问题。
1继电保护的基本介绍
继电保护的定义。在供电网络中能对初次系统进行监控、调节、控制、测量的自动化设备叫做继电保护装置。它能有效快速地检测出电网中某些电气元件是否发生故障或运行不正常,对问题元件能自动性、有选择性地切除,通过断电器跳闸或发出通知信号保障无问题部分正常运行,并根据维护条件调节电网负荷、电流分布等。
2继电保护达到的标准要求
(1)安全可靠性。继电保护装置的可靠性就是要求装置在故障发生时应该动作,切除隔离问题部分;电力系统正常工作时避免误动。它在电力网络中的主要任务是负责系统的安全可靠运行,及时发现问题,纠正解决问题,最大限度地降低电力系统中相关元件的损耗;同时,对故障部分的状况发出信号,相关人员及时处理,并与其他设备配合,保障电力网络的安全运行。
(2)反应灵敏性。继电保护的反应灵敏性一般用灵敏度表示,是在其工作范围内的故障或运行不正常的部分的反应敏捷能力,其要求故障一旦发生,其工作范围内的任何故障位置、任何故障类型都可快速正确地显示出来。灵敏度用公式Km=Ldmin/Id表示,其值越高其能力越强,不同线路其值也不同。
(3)选择替换性。继电保护对电路的保护分为主保护、后备保护、辅助保护。其选择性是仅对故障部分进行隔离切除,保障大部分的正常运转。对供电系统一般都准备两套保护系统,其中主保护反应快,副保护反应慢。当主保护反应后故障依旧未排除,副保护起作用切除主保护未排除的故障部分;而且当主保护拒绝动作时,副保护也起作用,防治继电保护的惰性反应。主反应快,路线长的话就有漏掉的部分,副反应慢,同样有其反应范围,因此必须为补充两种的不足而设计相应的简单的辅助保护。
(4)快速应对性。电力系统发生故障时,要求继电保护系统必须快速地切除故障部分,减少故障元件工作时间,降低破坏。同时,某些特殊情况,要求保护系统动作有延时性。因此,对于保护系统的反应速度有一定的要求。对于高压线路,必须快速切除故障部分;变压器、电机本身出现的故障要快速切除;危害性大的路段,例如铁路通信、高压输送路线要求快速切除故障;导线截面小的线路必须快速切除故障;对于主干路上连同的主电力设备需要工作时间,无备用路线时就必须延时反应。
3当前井下继电保护应用研究现状
近年来型、型、型矿用开关柜和型、型及型防爆开关被大多数矿井选用为井下开关柜,这些类型的开关柜虽然装有过流脱扣器和失压脱扣器等保护装置,但没有安漏电型保护装置。经过改进,井下用柜KYGgg-6型添加了过流保护装置、欠压和漏电保护装置;KYgg-1Z、KYgg-1型等也添加了上述三种保护装置。对于Bgp3-6防爆型开关柜还装有晶体管保护。老型号的开关柜由于过流脱扣器来完成过流保护,当其主次级短路电流区别不大时,难以满足选择性,且尽管装有gl型继电器,主次级反应动作很难配合好,且这种情况若发生拒动时,还没有后备保护装置。一旦漏电,纵向线路没选择性,主次级刀闸开关都跳闸,故障范围扩大,生产受影响大。晶体管保护装置存在时限和纵向配合问题,有待进一步研究改进。
4井下继电保护系统应用中的常见问题
4.1继电保护系统整定值不准确
继电保护整定值是综合供电系统正常工作的常规设定值,当线路电流或其他数值与此值不匹配时就可以确定其故障问题;此值必须得保障可靠性、灵敏性、突出选择性、快速应对性。统计表明,在使用安装继电保护系统中,保护整定值存在随意现象,过大起不到保护作用,过小则太灵敏经常有故障,两者都对生产造成影响。造成这种现象的原因主要是工作人员对继电保护不熟悉,相关知识不到位,工作原理没把握,供电系统经常被忽视保护
问题。
4.2系统整定方式错综复杂
技术的进步使各种保护产品向高科技电子化方向发展,其型号多变,没有固定的模式,致使其整定方式各不一样。保护器中,有的电子产品必须人工手动设定具体值,有的则预先设定了档位;同时,产品中以二次电流的保护设定为主,其次为一次电流保护。当电路中使用不同的电子产品时,同一路线其操作手法还不一样,造成使用的复杂性,不利于保护系统起作用。
4.3保护设备被弃用
井下空间小,本身行动不方便,线路复杂,造成继电保护被弃用,有的是怕影响生产接地短路,有的是技术不到位不知道怎么弄而放弃使用,这些都将继电保护当成可摆设而应付上级检查。
5继电保护系统在井下的实际应用
(1)井下主变电所继电保护的级数多,分为:由上级变电所、矿井35kV路线进线、地面6kV井下主变电所区域进线馈出柜、开采区域变电所进线柜、井下主变电器设线馈出柜等共有7级继电保护范围。正常情况而言,矿井上级变电所保护的时间限制设定是固定不变的,一般设定为1.2秒,下一级别保护的时间限制比上一级别的减少0.5~0.7秒。这种设定方式有其局限性,就是保护级别之间的时间间隔对保护对象起不到必要的保护作用,严重时根本不能越级跳闸断电。为避免这种状况发生,井下矿用继电器一般采用ssj型,其灵敏度高于时限型;另外,在不增加保护开关的停进范围内可以适当缩减保护级别,减少时间差。
(2)矿用35kV进线保护使用固定时限保护,6kV配出线一般用反时限继电保护。反时限基本电力元件是gl式感应电流继电器,它具有电流、中间、信号、时间等各种类型继电器的功用,可以同时具有速断和过流两种断电保护,对继电保护的操作起到简化的效果。同时反时限可以与固定时限、反时限等继电器之间配合使用,因为反时限保护对越靠近电源方向的短路反应时间越短,整定时通过动作曲线即可查的。这种与曲线拟合对比脱扣器而动作的行为模式时间配合较难,经常出现越级保护跳闸现象,且其速度都远高于过流保护动作,因此采用反时限gl过流型继电器无法现场整定,只能手动粗略调整,其偏差大,影响其灵敏度。相对于这种情况,在靠近主电源线路附近使用定时限继电器,相互配合,对继电保护的保护功效起到更大的促进作用。
6结语
继电保护重在保护,保护煤矿井下电力系统的完整安全可靠运行,预防类似于短路电流过大发生火灾造成井下瓦斯爆炸事故、路线绝缘破损触电事故、通风系统因线路电流电压异常而停止工作等重大事故的发生。井下继电保护的安全可靠的运转,小方面可以有利于维护企业稳定生产,大方面可以安定社会。
参考文献
[1]周颖奕.论继电保护在供电系统中的应用[J].电力建
设,2009.
[2]刘菊青.继电保护在井下供电中的应用[J].淮北职业
技术学院学报,2004,3(1):90-91.
关键词:配电线路;继电保护;整定计算方法;研究
中图分类号:TU271.1文献标识码:A
随着当前经济的发展,电力系统也不断的扩大和发展,电网中大容量、高参数机组不断的投入使用,电力系统的稳定性能和发电设备的安全运行对配电线路的要求越来越高。配电线路中不但保护其装置的良好可靠性。配电系统在使用的过程中,由于自然环境和人为的造成设备故障的多方面的问题,使得电网在某处发生故障的时候进行自我切断、隔离和告警等措施,避免在发生故障的时候发生连续性的故障隐患,以保证配电系统的联系性、可靠性和保证人身、设备的安全。因此,继电保护在电力系统中具有十分重要的作用。
1电流速断保护
1.1在当前的输电系统中,一般都以10KV线路为保护线路的最末级,在正定计算的过程中,根据当前保护装置的要求对系统运行过程中动作值,动作参数进行合理的保护,给出合理值。然而由于10KV线路的自身原因造成定值计算偏重灵敏性,对有用户变电所的线路,选择性靠重合闸来保证。在计算的过程中选择比较大值的数据作为速断整定值计算,要找躲过线路的各种变压器和配电设施进行第二次测量过程中的整定目标以及整定方式。在实际计算的过程中按照保护安装处的较近线路中最大的变压器进行故障测量与整定。当保护安装处变电所主变过流保护为一般过流保护时(复合电压闭锁过流、低压闭锁过流除外),线路速断定值与主变过流定值相配合。
1.2特殊线路的处理:
(1)线路很短,最小方式时无保护区;在有些小区中,由于住宅的密集,使得在这些小区的小路布置短,在多数线路的布置过程中没有采取线路保护措施,使得配电线路在整定计算过程中造成困难。在这种情况中,动作电流与下级保护速断配合(即取1.1倍的下级保护最大速断值),动作时限较下级速断大一个时间级差。在没办法保证其保护措施进行正常运行的情况之下可以选择使用合闸来保证其施工的安全性能。
(2)在保护电流线路没有安装保护用措施的时候,不能与主编过流配合。
(3)在线路设置的过程中,会经常出现在小区和山区,由于这些地区人流量少,线路分补偿,且比较规则的时候,其整定值在计算的过程中比较有选择性也具有灵敏性。
(4)当速断定值较小或与负荷电流相差不大时,应校验速断定值躲过励磁涌流的能力,且必须躲过励磁涌流。
1.3灵敏度校验。
在最小运行方式下,线路保护范围不小于线路长度的15%整定。允许速断保护线路全长。
Idmin(15%)/Idzl≥1
式中Idmin(15%)为线路15%处的最小短路电流;Idzl为速断整定值。
1.4过电流保护
过电流是超过额定值的电流,主要有过载电流和短路电流两种,在这种情况中由于电流量较大,因此整定计算的过程中要按照躲过线路最大负荷电流整定。当电流超过最大限度的额定是要针对其采取有效的保护方式与保护措施。此方法应考虑负荷的自启动系数、保护可靠系数及继电器的返回系数。为计算方便,可将此三项合并为综合系数KZ。
即:KZ=KK×Izp/Kf
式中:KZ为综合系数;KK为可靠系数,取1.1~1.2;Izp为负荷自启动系数,取1~3;Kf为返回系数,取0.85。对于现代的数字式微机保护,返回系数可取0.9-1.0。
微机保护可根据其提供的技术参数选择。而过流定值按下式选择:
Idzl=KZ×Ifhmax
式中Idzl为过流一次值;Kz为综合系数,取1.7~5,负荷电流较小或线路有启动电流较大的负荷(如大电动机)时,取较大系数,反之取较小系数;Ifhmax为线路最大负荷电流,具体计算时,可利用自动化设备采集最大负荷电流。
1.5按躲过线路上配变的励磁涌流整定
励磁涌流是在变压器磁变化过程中产生的一种有电压变动的超额电流,是变压器在运行的过程中受到励磁的影响而产生的电流量的巨大变动,一般为超出额定电流的4~6倍。因此,重合闸线路,需躲过励磁涌流。由于励磁涌流是由于铁芯的磁饱而产生的,因此,在实际整定计算中,励磁涌流系数可适当降低。
1.6特殊情况的处理
(1)线路较短,配变总容量较少时,Kz或Klc应选较大的系数。
(2)当线路较长,过流近后备灵敏度不够时,可采用复压闭锁过流或低压闭锁过流保护,此时负序电压取0.06Ue,低电压取0.6Ue~0.7Ue,动作电流按正常最大负荷电流整定。当保护无法改动时,应在线路中段加装跌落式熔断器。
(3)当远后备灵敏度不够时,由于每台配变高压侧均有跌落式熔断器,可不予考虑;(4)当因躲过励磁涌流而使过流定值偏大,而导致保护灵敏度较低时,可考虑将过流定值降低,而将重合闸后加速退出。
1.7灵敏度校验:近后备按最小运行方式下线路末端故障,灵敏度大于等于1.5;远后备灵敏度可选择线路最末端的较小配变二次侧故障,接最小方式校验,灵敏度大于或等于1.2。
Km1=Idmin1/Idzl≥1.25
Km2=Idmin2/Idzl≥1.2
式中Idmin1为线路末端最小短路电流;Idmin2为线路末端较小配变二次侧最小短路电流;Idzl为过流整定值。
210kV保护整定中容易忽视的问题及对策
2.1励磁涌流问题
.1.1励磁涌流对继电保护装置的影响
励磁涌流是变压器所特有的,因此在励磁涌流出现的过程中对变压器并无较大危险,在励磁涌流的出现过程中由于其时间短,使得在大电流变动的冲击中会产生然组的机械力作用。由于空投变压器时,变压器铁芯中的磁通不能突变,致使出现了变化磁通,这种磁通在变压器铁芯的变化中产生了巨大的磁场,使得变压器中出现了短暂的高额电流,变压器励磁涌流最大值可以达到变压器额定电流的6~8倍,并且跟变压器的容量大小有关,变压器容量越小,励磁涌流倍数越大。
2.1.2防止涌流引起误动的方法
励磁涌流是由于变压器铁芯经过短暂的磁化而产生的高额电流,因此他拥有者两个明显的特性,其一是其在电流传递的过程中,电流量大。二是其在电流出现的过程中周期时间段,而且睡着实践而逐渐的降低,甚至有时候出现为零的情况。
2.2TA饱和问题
2.2.1TA饱和对保护的影响
在当前社会中,10KV为主要的线路传输电压。在10kV线路短路时,由于励磁涌流在饱和感应到第二次电流出现的过程会随着电流的降低而逐渐缩小,最终出现接近零的情况。,感应到二次侧的电流会很小或接近于零,使保护装置拒动,故障要由母联断路器或主变后备保护来切除,不仅延长了故障时间,使故障范围扩大,还会影响供电的可靠性,且严重威胁运行设备的安全。
2.2.2避免饱和的方法
避免TA饱和主要从两个方面入手,一是在选择TA时,变比不能选得太小,要考虑线路短路时TA饱和问题,一般10kV线路保护TA变比最好大于300/5;另一方面要尽量减少TA二次负载阻抗,尽量避免保护和计量共用TA,缩短TA二次电缆长度及加大二次电缆截面;对于综合自动化变电所,10kV线路尽可能选用保护测控合一的产品,并在控制屏上就地安装,这样能有效减小二次回路阻抗,防止TA饱和。
关键词:电力系统;整定计算;继电保护;危险点;辐射型电网
中图分类号:TM771文献标识码:A文章编号:1009-2374(2011)34-0146-03
一、继电保护的特点
(一)电力系统中继电保护和安全自动装置的重要性
在电力系统中继电保护和安全自动装置是保证系统安全运行的重要组成部分,当高压设备进投入使用时,继电保护和安全自动装置必须投入运行。
(二)继电保护的原理
继电保护主要利用电力系统中元件发生短路或异常情况时的电气量(电流、功率、频率等)的变化,构成继电保护动作的原理。应用于电力系统中的各种继电保护绝大多数都是反映电力系统故障时的电流增大、电压降低,以及电流与电压间相位角变化,与正常运行时各物理量的差别来实现的。
(三)继电保护和安全自动装置的作用
在电网运行过程中继电保护和安全自动装置能实现变电站实现无人值班及综合自动化。它的作用主要体现在以下三个方面:
1.反映故障。它可以在电网发生能够损坏设备或者危害电网安全运行故障时使被保护设备快速脱离电网。
2.反映异常。当电网中的设备出现非正常状态时能发出报警信号,使值班人员迅速采取解决措施使其恢复正常。
3.实现变电站的自动化。它可以使继电保护和安全自动装置直接与高压设备配合。
(四)电力系统运行对继电保护装置的要求
快速性、可靠性、选择性和灵敏性这“四性”是电力系统对继电保护装置的基本要求。快速性是对继电保护装的最根本要求,强调的是有故障就必须动作。因为时间越长故障对电力系统的危害就随之增大。可靠性是指继电保护装置发生故障时也要可靠动作而不能拒动。因为拒动的危害远大于误动。选择性强调的是保护装置不能误动,不能产生误操作。灵敏性则要求保护装置反应灵敏、动作范围准确,正确反映故障范围,减少停电面积。
二、继电保护整定计算的工作内容
(一)确定保护方案
我们整定计算人员必须结合电网的实际情况,针对变压器的特点对保护功能进行选择。现今市场上的微机都已经配了十分齐全的功能保护块,但是不是每一项功能在实际保护装置中需要应用,所以必须对保护功能有所取舍。
(二)各保护功能之间的配合关系的确定
1.装置内部各功能单位之间的配合关系。在由几个电气量组成的一套保护装置内部,各元件的作用不同,其灵敏度和选择性要求也不相同。对于主要元件的要求是既要保证选择性又要保证灵敏性,而作为辅助元件则只要求有足够的灵敏性,并不要求有选择性。在整定配合上,要求辅助元件的灵敏度要高于主要元件的灵敏度。辅助元件在保护构成中,按作用分为以下三种:(1)判别作用。为了保护的选择性而装设的。如方向过流保护中的方向元件;(2)闭锁作用。为了防止正常负荷下拘误动而装设的。如母差保护中的电压闭锁元件;(3)起动作用。为了在故障情况下,将整套保护起动起来进行工作而装设的。当继电保护装置还处于采集模拟电气量阶段时,上述元件往往由一个个独立的硬件实现,而目前微机保护装置反映的是离散化的数字量,以上功能均由软件实现。虽然,微机保护装置中各元件的意义与过去不尽相同,但它们所起的作用却无本质上的区别。
继电保护整定计算人员必须认真分析各功能块的动作特性,各功能块之间的逻辑关系,并结合被保护设备的故障特征来综合进行考虑,确定保护装置内部各功能块之间的配合关系,并以整定值的形式将配合关系实现。
2.装置之间的协调配合关系。这也就是我们一般意义上的继电保护整定计算需要做的工作。通过短路电流计算,将某一保护装置与相邻的保护装置在灵敏度与动作时间两方面相配合,从而保证选择性。即当电力系统发生故障时,故障线路的保护必须比上一级相邻线路更灵敏,动作更快,两者缺一不可。若要提高灵敏度就要延长动作时间;若要提高动作速度就要限制其灵敏度,这实际上是在遵循反时限的原则。
随着电网规模的不断扩大,特别是现代超高压电网要求保护装置不但要做到不误动,更要做到不拒动。要达到继电保护四性的要求,不应由一套保护来完成。就一套保护而言,它并不能完全具备四性的要求,而必须由一个保护系统来完成。我们在进行整定计算时,必须树立系统保护的概念,多角度、全过程地考虑各个功能块之间的配合关系。
(三)保护方案的准确表述
编制继电保护整定计算方案及给出保护定值并不是整定计算工作的最终目的,整定计算工作的最终目的在于通过保护定值使得继电保护装置在系统故障或异常状态下能按预定的行为进行动作,从而保证电网的稳定运行,将被保护设备的损害降至最低以及缩小停电范围。因此,在确定好了保护方案及各保护功能的配合关系后,如何将保护方案准确的表述也是整定计算工作者的一项十分重要的工作。
这其中除了包括编制整定计算方案和给出继电保护定值,还有一项就是编制运行规定。整定计算工作者往往十分重视前两项工作,而忽视编制运行规定。需知,用准确的语言告诉运行人员某个保护功能块在什么情况下用,做什么用,这也是十分重要的。
三、整定计算的危险点分析
(一)系统建模
一个符合电网实际的、描述完整、正确无误的电网数据模型,是一切计算的基础。目前,我们电网应用的RCMBase2000是一个通用性和实用性非常强的软件平台,利用对RCMBase2000的二次开发,我们可以完成继电保护计算及管理的大部分工作。对于日常的整定计算工作不需要我们去重新开发软和构建网络扑连接,只需要我们把每一项基础数据搞准确,严格按《3~1lOkV电网继电保护装置运行整定规程》上的要求进行电气设备的实测,并正确的将数据填充到RCMBase2000中,就能够做到建立一个完整的符合电网实际的数据模型。但是,在实际工作中,往往会有各种各样的原因使得我们的基础数据管理出现漏洞。所以,我认为电网基础数据管理这一环节是继电保护整定计算工作的危险点。
(二)故障计算
短路电流计算是整定计算工作中非常重要的基础性工作,它的正确与否决定着整定计算的正确与否。而短路电流计算的正确与否又取决于合理地选择运行方式和变压器的接地方式。
合理地选择运行方式是改善保护效果,充分发挥保护系统功能的关键之一。但选择运行方式应与运行方式专业进行充分沟通,考虑各方面的因素才能决定。
变压器的接地方式是由继电保护整定计算人员来确定的。合理地选择变压器的接地方式可以改善接地保护的配合关系,充分发挥零序保护的作用。由于接地故障时零序电流分布的比例关系,只与零序等值网络状况有关,与正、负序等值网络的变化无关。零序等值网络中,尤以中性点接地变压器的增减对零序电流分布关系影响最大。因此,合理地选择变压器的接地方式应尽可能保持零序等值网络稳定。
在进行故障计算时我们还应注意以下两点:(1)就是我们假设电网的三相系统完全对称。若系统是不对称的,那么不能用对称分量法来分析化简,进行计算;(2)除了母线故障和线路出口故障外,故障点的电流、电压量与保护安装处感受到的电流、电压量是不同的。我们分析的是保护安装处的电气量的变化规律。
(三)配合系数的选择
配合系数包括了零序网络的分支系数和正序网络的助增系数。分支系数(或助增系数)的正确选取,直接影响零序保护(或距离保护)定值和保护范围的大小,也影响保护各段的相互配合及灵敏度。分支系数(或助增系数)的计算与故障计算无关,而与电工基础有关,即电路的串、并联关系决定了电流的分布,决定了分支系数(或助增系数)的大小。下面分三方面来概述分支系数(或助增系数)的计算。
1.辐射型电网。如图1所示,电流分支系数Kf是相邻线路发生短路故障时,流过本线路的短路电流占流过相邻线路短路电流的比值。对于距离保护,助增系数等于电流分支系数的倒数。
为了简化计算,将上式中电流、阻抗取其绝对值,对分析结果的影响很小,可忽略不计。
对于辐射型电网来说,分支系数只与保护支路的阻抗分支线路的阻抗有关,而与配合支路的阻抗无关。所以,故障点的位置对分支系数没有影响。若要取最大分支系数,只需选本线路侧电源为最大运行方式,分支线路侧的电源为最小运行方式,即母线B上剩余电源支路采取小方式即可。
2.单回线与相邻双回线保护配合(如图2)。
单回线与相邻双回线配合时,应采用双回线并列运行,故障点在相邻双回线末端零序分支系数最大。随着故障点在配合支路上由母线B向母线C移动,零序分支系数由小于1的数到2之间变化。
3.双回线与相邻单回线保护配合。
双回线与相邻单回线配合时应断开双回线其中一回,电源A应取大方式,电源B(Z3)应取小方式,可得最大零序分支系数。此时,故障点在配合支路上任一点对分支系数的大小无影响。通过以上分析可以看出,配合系数的选择也是继电保护整定计算工作的关键点。
(四)微机保护小量的选择
随着电磁式保护和晶体管、集成电路型保护的逐步退出运行,微机型继电保护装置在电力系统中发挥着愈来愈重要的作用。不同的保护厂家生产出的微机保护原理不同。对于整定计算人员必须熟悉自己电网所装设的保护装置,不但要熟悉这些保护装置的原理,更应该注意保护装置中控制字的正确设置,否则将无法使保护装置正确地发挥作用。要做到正确设置控制字,一定要认真研究说明书,如果说明书不能够讲明白,我们应找到该保护装置的研发人员,将该保护功能的设计意图讲明白。
【关键词】继电保护装置;电力系统;35kV变电站
随着我国社会经济的稳步发展,电力需求不断增大,越来越多的变电站不断建设起来。35kV变电站作为我国电网的重要组成部分,其安全性和可靠性是电能能否稳定传输的重要保障。电力系统在运行过程中,会因为各种各样的原因发生故障,由电力系统故障引发事故所造成的损失往往是不可估量的,因而,继电保护技术和装置的应用已成为确保电力运行安全和稳定的最迫切的任务。
一、继电保护装置的基本构成
通常来讲,完整的继电保护装置由测量部分、逻辑部分和执行部分三个部分组成。尤其是在微机继电保护装置中,上述三个部分更是不能够截然分离开的。
1.测量部分
测量部分由数据采集、数据处理、保护判据运算等部分组成。测量部分是针对测量得到的被保护对象的相关电气量进行计算,并将计算结果与给定的整定值进行比较,比较结果以“是”、“非”、“大于”、“不大于”等逻辑信号的形式表达,进而做出是否需要执行保护动作的判断。
2.逻辑部分
逻辑部分基于测量部分给定的各输出量的大小、性质及输出的逻辑状态和其出现顺序或组合,使继电保护装置按一定的逻辑关系进行分析和对比,最后确定是否应该发出报警信号或使断路器跳闸的动作信号,并将相关的信号指令传送给执行部分。
继电保护装置中常用的逻辑关系回路包括:“与”、“或”、“非”、“是”、“否”、“延时启动”、“延时返回”等。
3.执行部分
执行部分,即继电保护装置的输出部分,执行部分的任务是根据逻辑部分输出的信号,最终实现该继电保护装置所承担的保护动作。
二、电力系统中继电保护装置的动作过程
对于继电保护装置来说,其动作过程可分为启动、判断和闭锁三个阶段。
第一个阶段启动,当系统处于正常运行的状态下,继电保护装置的启动元件会将各个出口闭锁,只有当电力系统处于某种故障条件下,相应的启动元件才会具备启动条件,准备启动相应的出口。
第二个阶段判断,是指在满足了启动条件的前提下,由继电保护装置内部的逻辑判断部分进行分析和判断,而此时起到决定性作用的评判标准,便是前期输入到装置中的“整定值”。如果反馈没有达到整定值的标准,那么装置不会做出任何反映;如果满足了整定值的要求,则保护装置将进入最后的闭锁阶段。
第三个阶段闭锁就是在反馈满足了保护装置整定值的要求的前提下,在对相应出口发出启动指令之前进行的对电力系统中一些附加条件的自行判断的过程,一旦附加条件也得到满足,跳闸指令将被发出,进而实现保护动作。
三、在35kV变电站中继电保护装置的主要任务
1.监视系统运行状况
35kV变电站是电力系统的重要组成部分,承担了区域供电的任务,所以一旦发生重大故障,将严重威胁该区域的供电稳定和用电安全。而当故障发生时,继电保护装置将快速、准确地向距离故障点最近的上级断路器发出跳闸指令,以求尽可能地控制故障的影响范围,弱化故障对电力系统的影响。因此,在35kV变电站选用继电保护装置时,应该着眼于大局,合理地完成继电保护设计、装置选型和安装调试,使整个电力系统连接成为一个统一的整体,这样才能够确保对35kV变电站及相应电力系统进行合理、有效地跟踪和监视。
2.及时反馈电力系统的非正常状态
应用于35kV变电站中的继电保护装置的另一项主要任务,即及时反馈相应电气设备的非正常运行状态。当相关的电气设备及元器件出现异常状态或满足需检修的条件时,继电保护装置将通过通信系统将信息及时反馈给值守人员,以便做出相应处理。
四、35kV变电站对继电保护装置的基本要求
对于35kV变电站,继电保护装置的主要作用是:当元器件或外线路发生有可能危及电力系统运行的故障时,装置自动发出报警,并在一定条件下发出跳闸指令使相应断路器跳闸,以避免由于故障的进一步扩大化而造成更大的损失甚至事故。现阶段我国35kV变电站所采用的继电保护装置需要满足四项基本要求,即:灵敏性、快速性、可靠性和选择性。
1.灵敏性
灵敏性所指的是继电保护装置对发生在其保护的范围内的任何元器件故障,以及非正常运行状态的反应能力。
应用于35kV变电站中的继电保护装置,要对相关设备的正常运行及故障状态具有明确的感知、判断并做出相应的动作,从而最大限度地控制故障带来的隐患。一般来说,装置的灵敏性是要根据相关的灵敏度系数来设定的,而并非越高越好。
2.快速性
对故障部分迅速地进行切除,不但可以提高电力系统并联运行的稳定性,减少设备在低电压状态下的运转时间,也可以减小故障元器件的损坏程度,进而避免对电力系统更大规模的破坏。因而,当电力系统发生故障时,应力争使继电保护装置能够快速地动作,将故障切除。
故障切除的总时间,等于继电保护装置和断路器的动作时间的总和。通常情况下,继电保护装置的速断保护动作时间约为0.02s到0.04s之间,有些装置可以达到0.01s到0.02s之间;而断路器跳闸动作时间通常为0.06s到0.15s之间,比较灵敏的断路器可能达到0.02s到0.04s之间。
3.可靠性
针对发生在电力系统中的各种各样的故障或非正常模式下运行的状态时,继电保护装置要避免误动、拒动等情况的发生,在快速判断系统运行状态是否正常的同时,做出相应的正确且可靠的动作。
4.选择性
当运行中的电力系统发生故障时,继电保护装置在保证快速和可靠的同时,要有针对性地对故障段的供电进行切除,即选择距离故障点最近的开关设备进行关断处理,从而达到使故障影响范围尽量缩小、保障系统中没有故障的部分仍能够正常工作的目的。
参考文献:
[1]王文灿35kV变电站继电保护装置的科学应用[J].中国高新技术企业2011(20)
关键词:电力系统;主设备;继电保护;技术;研究
中图分类号:F407.6文献标识码:A
前言
随着社会经济的发展,科学技术也得到了长足的进步,例如电气主设备继电保护技术,这对于电力系统的正常运行起到了非常重要的作用。如今电力在国民生产中有着重要的地位,加强对电气主设备继电保护技术的研究,具有一定的现实意义。
1电气主设备继电保护技术
1.1变压器保护
1.1.1变压器差动保护
在变压器需要保护的一侧设置监测装置,对电流以及电压进行监控,但是由于监控范围的限制,往往不能够对临近范围发生的故障进行区分。因此需要考虑邻近保护的状态来设定相应的保护参数。为了增强系统的选择性,往往通过采用较小的保护范围以及较长的动作延时。但是这也在某种程度上导致故障变压器无法及时的被隔离,从而加重危害的程度,因此需要能够在故障发生的瞬间将故障设备进行隔离,从而减少相应的损害。为了能够对保护范围内外的故障同时进行准确的判断,这就需要在被保护的变压器的两端都设置相应监控装置,这也能够对故障元件的电流相位进行掌握,从而很好的起到保护作用。
1.1.2瓦斯保护
瓦斯继电器在电力系统保护中的使用比较广泛,它是根据监测流经瓦斯继电器的油箱气体进行系统保护。当前旋转挡板式瓦斯继电器已经逐渐的取代了传统的浮筒式瓦斯继电器,极大的改善了由于密封性差漏油而发生了误动作,极大的提高了继电保护的可靠性。
1.1.3变压器后备保护
过电流对于变压器具有较大的危害,因此过电流保护常常被安装在变压器的电源侧,从而在过流的时候能够及时的断开变压器。在变压器上安装后备过电流保护装置往往会造成接线的复杂程度大大上升,可以适当将相邻的保护范围缩小。为了应对三相短路,应该确保其有足够的灵敏度。
1.1.4自耦变压器保护
与传统的变压器相比自耦变压器具有成本低、体积小的优点,在实际的使用过程当中也十分的灵活,因此往往用于联络变压器,具有使用经济运行可靠的特点,因此使用比较广泛。但是在实际的使用过程当中自耦变压器也存在一些问题主要表现在以下几个方面:
1.1.4.1接地保护
自耦变压器需要直接接地,在接地点方面也使用一个点。一般来说,系统短路的位置对于通过接地点的电流强度有很大的影响。
1.1.4.2过负荷保护
变压器的运行方式对于各侧的负荷分布情况具有直接的影响,而负荷分布的情况又会对过负荷保护产生影响。当前变压器中各侧进行送电的时候,由于公共绕组容量会产生制约,因此往往不能够充分发挥通过容量的作用。这样就会产生一种情况,公共绕组在自耦变压器尚未达到最大电流的时候已经超出负荷。这就要求在对自耦变压器进行过负荷保护的时候要根据实际的情况出发。
1.2发电机保护
1.2.1提高定子接地保护的动作灵敏度
很多因素都有可能导致发电机过电压,这就要求中性点在接地的过程当中应该经过配电变压器。对于大型发电设备来说一般不会发生传递过电压,这是因为主变高低压线圈之间没有存在较大的电容。为了最大限度提高定子接地保护动作的灵敏程度,可以将数值较小的电阻安装在配电变压器上,从而最大限度的提升定子接地的灵敏度,能够有效地防止过电压对发电机造成的损害。
1.2.2失磁保护
当前应用的发电机失磁保护的精度主要受失磁保护组件结构的影响,其中失磁保护常由阻抗元件、母线低电压元件(机端低电压)和闭锁(启动)元件组成。阻抗元件用于检出失磁故障,阻抗元件可按静稳边界或异步边界整定。母线低电压元件用于监视母线电压保障系统安全。母线低电压元件的动作电压,按由稳定运行条件决定的临界电压整定。应取发电机断路器(或发变组高压侧断路器)连接母线的电压,通常取0.8~0.85倍母线额定电压。
1.3发电机-变压器组保护
1.3.1保护原则
现代化的发电厂一般具有巨大的规模,为了保证电流输送过程中减少损失,往往都是采取高压输电的方式,大多都是采用发电机组和变压器组同时工作的方式这样发电机电压侧一般没有直配负荷,只是将发出的电流利用变压器进行升压之后再进行输送。大多使用纵差保护以及过流保护等。
1.3.2保护特点
当发电机和变压器之间有断路器时,发电机和变压器应分别装设纵差保护;发电机与变压器之间无断路器并除以下情况外,一般装设整组共用的纵差保护。
1.3.2.1发电机容量在200兆瓦及以上时,因为大型发电机在系统中占有重要地位,一般阻抗较大,装设单独的保护可提高可靠性和灵敏度。
1.3.2.2水轮发电机和绕组直接冷却的汽轮发电机,当共用的差动保护整定值大于1.5倍发电机额定电流时,为了对发电机内部故障有较高的灵敏度,要加装单独的发电机差动保护。
1.3.2.3对于阻抗较大的发电机,如果无法装设横联差动保护,在发电机上可装设灵敏度高的纵联差动保护。
1.3.3后备保护
发电机-变压器组的后备保护,同时又作为相邻元件故障的后备保护。对于发电机-双绕组变压器组,利用发电机侧的过电流保护作为整组的后备保护,变压器低压侧不另装设过电流保护。如果发电机与变压器之间有厂用分支线时,分支线上应装设单独的保护。
此时,发电机的过电流保护应带两段时限,以较小的时限断开变压器高压侧断路器,以便在外部短路时仍能保证厂用电的供电,以较大的时限断开所有的断路器和发电机的自动灭磁开关。
2.继电保护的发展趋势
2.1测量、保护、控制、数据通信一体化
兼具测量、保护、控制、数据通信一体化功能的微机保护装置,就近装设在变电站被保护的设备或元件附近,利用光电电压互感器(OPT)、光电电流互感器(OCT)直接采集被保护设备或元件的电压、电流,并将其转化为数字化信号,再通过光纤网络传输到本站计算机和调度中心。一体化装置可实现充分的资源共享及故障录波、后台分析等功能,使故障诊断、安全监视、稳定预测、无功调节和负荷控制等功能更完善。
2.2网络化、智能化、自适应化
通过建立继电保护网络系统,使电气设备具备网络通信功能,可实现继电保护网络化管理,如通过网络监控系统的运行及进行故障处理和参数整定等。通过采用神经网络、模糊逻辑、遗传算法等智能技术,可以解决电力系统中许多非线性问题,可及时分析、判断和处理故障。自适应技术可以让继电保护装置适应电力系统发生的各种变化,提高继电保护的性能。
2.3广域保护和控制
广域保护是基于广域测量信息的继电保护。传统继电保护的信息是基于就地的,广域信息包含了就地和远方更宽广区域的信息。实现广域保护的途径是基于在线自适应整定(OAS)和故障元件判别(FEI)。广域保护的通信基于IEC61850标准。广域保护可以解决传统保护在电网运行方式改变而难以满足各继电保护之间相互配合的难题。
3.结束语
电气主设备继电保护技术对于电力系统而言非常的重要,而且随着社会经济及科学技术的不断发展和进步,一定会有更多先进的主设备继电保护技术陆续应用于电气主设备继电保护之中,从而为提高电气主设备继电保护装置的可靠性、灵活性、快速性以及保证电力系统的稳定、安全运行保驾护航。
参考文献
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【关键词】继电保护;电力变压器;运行
1.电力变压器的常见故障和非正常运行状态
绕组及其引出线的相间短路和中性点直接接地侧的单相接地短路;绕组的匝间短路;外部短路引起的过电流;中性点直接接地系统中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压;过负荷;油面降低;变压器温度过高或油箱压力升高或冷却系统故障。
2.电力变压器继电保护装置的配置原则
(1)针对变压器内部的各种短路及油面下降应装设瓦斯保护,其中轻瓦斯瞬时动作于信号,重瓦斯瞬时动作于断开各侧断路器。
(2)应装设反应变压器绕组和引出线的多相短路及绕组匝间短路的纵联差动保护或电流速断保护作为主保护,瞬时动作于断开各侧断路器。
(3)对由外部相间短路引起的变压器过电流,根据变压器容量和运行情况的不同以及对变压器灵敏度的要求不同,可采用过电流保护、复合电压起动的过电流保护、负序电流和单相式低电压起动的过电流保护或阻抗保护作为后备保护,带时限动作于跳闸。
(4)对110kV及以上中性点直接接地的电力网,应根据变压器中性点接地运行的具体情况和变压器的绝缘情况装设零序电流保护和零序电压保护,带时限动作于跳闸。
(5)为防御长时间的过负荷对设备的损坏,应根据可能的过负荷情况装设过负荷保护,带时限动作于信号。
(6)对变压器温度升高和冷却系统的故障,应按变压器标准的规定,装设作用于信号或动作于跳闸的装置。
3.继电保护的特点
3.1可靠性
配置的合理、质量技术性能优良的继电保护装置以及正常的运行维护和管理来保证继电保护的可靠性。220kV及以上电网的所有运行设备都必须由两套交、直流输入、输出回路相互独立,并分别控制不同断路器的继电保护装置进行保护。当其中一套继电保护装置或任一组断路器失控时,能由另一套继电保护装置操作另一组断路器控制故障。
3.2灵敏性
灵敏性是指设备或线路发生金属性短路时,保护装置的灵敏系数应有一定的水平。对于110kV线路,考虑到在可能的高电阻接地故障情况下的动作灵敏度要求,通常来说其最末一段零序电流保护的电流暂定值不应大于300A(一次值)。
3.3速动性
速动性是指为提高系统稳定性,减轻故障设备和线路的损坏程度,缩小故障波及范围,提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等,保护装置应尽快地切除短路故障。一般从装设速动保护(如高频保护、差动保护)、充分发挥零序接地瞬时段保护及相间速断保护的作用、减少继电器固有动作时间和断路器跳闸时间等方面入手来提高速动性。
3.4电变器保护措施
(1)瓦斯保护。瓦斯保护是反应变压器油箱内部气体的数量和流动的速度而动作的保护,保护变压器油箱内各种短路故障,特别是对绕组的相间短路和匝间短路。瓦斯继电器是构成瓦斯保护的主要元件,它安装在油箱与油枕之间的连接管道上。气体继电器的两个输出触点为:一个是反映变压器内部反常情况或较小故障的“轻瓦斯”;另一个反映出严重故障的“重瓦斯”。轻瓦斯起信号作用,能使操作人员迅速发现情况并尽快处理;重瓦斯用于跳开变压器各侧断路器。瓦斯保护动作后,操作人员应从排气口将气体进行收集并分析。保护的原因和故障性质,将根据气体的颜色、数量、化学成分等来决定。
(2)过负荷保护。通常情况下,变压器过负荷是三相对称的,故保护装置只采用一只电流继电器接于一相上,并且经一定时间延长动作于信号。双绕组变压器,过负荷保护应装在主电源侧。单侧电源三绕组降压变压器,若三侧绕组容量相同,过负荷保护装在电源侧;若三侧绕组容量不相同,则只有电源侧和绕组容量较小的一侧装设过负荷保护。两侧电源的三绕组降压变压器或联络变压器,三侧均装设过负荷保护。
(3)过励磁保护。对于高压侧为500kV的变压器的额定磁密近于饱和密度,频率降低或电压升高时容易引起变压器过励磁,导致铁心饱和,励磁电流剧增,铁心温度上升,严重过热会使变压器绝缘劣化,寿命降低,最终造成变压器损坏,故需装设过励磁保护。[科]
【参考文献】
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[关键词]光伏发电;并网;继电保护;故障电流
中图分类号:TM614文献标识码:A文章编号:1009-914X(2016)03-0339-01
一、光伏电源对电网保护影响
为了充分评估光伏电源对保护带来的影响,假定保护的配置、整定值与光伏电源装置未接入前相同。对继电保护的影响可以分为以下几个方面。
(1)灵敏性。继电保护的灵敏度与电网的运行方式直接相关,光伏电源对于保护灵敏度的影响程度与光伏电源安装位置、故障发生位置、保护安装位置相关,有可能降低或提高保护灵敏度。
(2)速动性。光伏电源对继电保护速动性的影响根源仍然是改变了故障电流的大小和方向。
(3)选择性。选择性与继电保护整定密切相关,光伏电源的引入仍然给保护的选择性带来了影响。光伏电源的引入可能使保护失去选择性。此外,还会增加整定配合的难度,由于必须满足选择性和灵敏度的要求,可能会导致保护速动性的进一步降低。
(4)可靠性。光伏电源的引入使得当线路发生故障,系统保护快速动作切除故障点后,光伏电源装置仍可能向故障点提供电流,将使瞬时性故障转变为永久性故障,从而导致重合闸不成功。
二、光伏电源并网对配电网继电保护的影响分析
随着光伏发电或其他分布式发电系统的大量投运,配电系统中线路上的潮流具有了双向流动的可能性。因为不可能为了新增的光伏发电或其他分布式发电系统而对现有的继电保护体系做大量改动,如果光伏并网发电系统不能与原有的继电保护协调配合并相适应,当其他并联分支元件发生故障时,便可能引起安装有光伏并网发电系统分支上的继电器误动,进而造成该无故障分支失去主电源。
此外,当光伏并网发电系统的功率注入电网时,通常会使原来的继电器保护区缩小,从而可能影响继电保护装置的正常工作。
2.1分析比较光伏电源对继电保护的影响
从表1可以看出:在a点并入太阳能光伏电源,在并入点下游(K1、K2)发生三相短路后,随着并入容量的增加,注入短路点的电流逐渐增大,流经a点下游的保护2、保护3的短路电流逐渐增加,流经a点上游的保护1的短路电流却是逐渐减小的。
对于a点下游(K2和K3)短路时,太阳能光伏电源下游保护装置(保护2和保护3)流经的短路电流增大,上游保护装置(保护1)流经的短路电流减小,将使下游保护的范围增大,而下游保护的范围减小。
K2点短路,当太阳能光伏电源容量为10MVA时,流经保护2的短路电流为2712A
当太阳能光伏电源容量为20MVA时,流经保护2的短路电流为2788A,保护2的电流速断保护值为3162A,可以看出随着光伏电源容量的增大,流经保护2的短路电流可能会大于,此时保护2的保护范围将延伸到线路CD,当线路CD始端发生故障时保护2、3将同时达到电流速断保护整定值,两个保护装置都将跳闸,失去选择性。光伏电源的助增作用起到了提高保护2速断保护灵敏性和增大保护2速断保护保护范围。
对于保护1,当a点下游发生短路时,有表一可以看出,流过保护1的短路电流时随着光伏容量的增加而逐渐减小的,所以保护1的保护范围也是减小的,但由继电保护的选择性可知,由于a点下游发生故障,所以将有保护2或保护3将故障切除,故对保护1的电流速断保护是无影响的。保护2处的过电流保护检测到的短路电流增大,保护1处检测到的短路电流减少,使得保护2处的过电流保护动作灵敏性增大,保护1处的灵敏性降低,有利于保护2处和保护1处的过电流保护协调。
当在线路末端b点并入光伏电源后,由单侧电源供电线路转变为双侧电源供电线路。当线路中,AB,BC,CD任意点发生故障时,对于线路保护,引入太阳能发电PG前后,保护装置测得的故障电流大小不变,此时光伏电源对原线路保护无影响。
2.2光伏电源对电网继电保护影响结论
由以上文章可得出光伏电源对35KV配电网继电保护的影响
(1)太阳能光伏电源接入配电网后,结构发生了变化,并改变了太阳能光伏电源附近节点的短路水平,在故障发生时由于太阳能光伏电源的助增作用或分流作用,流过保护装置的故障电流可能增大或减小,它将改变保护的范围和灵敏度。
(2)在接入太阳能光伏电源之后,配电网某些部分将变为双端电源供电,当电源节点上游线路发生故障,由太阳能光伏电源提供的故障电流是从负荷侧流向系统侧,故障电流超过整定值,保护装置将动作而失去选择性。
一定容量的光伏电源接入配电网路,会给配电网继电保护带来影响,随着容量的增加,对继电保护的助增电流加大,保护范围可能延伸到下一级线路,使保护失去选择性。当电源在保护上游时,有助增作用,使保护范围增大;在保护下游时,有分流作用,保护范围减小。
参考文献
[1]张保会,尹项.电力系统继电保护[M].北京:中国电力出版社,2005.15-27.
[2]李斌,王刚.高原光伏发电并网对电流保护的影响分析[J].青海大学学报(自然科学版),
2010(4):1-3.
【关键词】主变压器;间隙保护与系统零序保护失配;解决对策
变压器设备在运行的时候,很可能会出现中性点接地或者中性点绝缘损坏等故障,这些故障严重的影响了供电的安全性与可靠性。
1事件概述
2013年5月15日,某110kV变电站的110kV线路遭受雷击后发生接地故障,其线路主变压器的保护采用双重化配置(即间隙保护与系统零序保护),工频变化量阻抗保护RCS931A纵联差动保护、阻抗保护1段动作,CSC-101阻抗保护、纵联差动保护2段动作,同时,该变电站主变压器变110kV侧间隙零序保护时限动作,并且零序保护1段保护0.5s后与断路器重合成功,同时该主变压器中性点间隙保护0.5s后与两侧断路器重合成功,造成全站停电。
2事故原因分析
变电站的保护工作通常是由间隙保护与系统零序保护两种协作、配合完成的。但是事故发生导致全站停电的原因,这主要是因为变电站遭受雷击后,电压和电流突然升高,并且超过了变电站能够承受的范围,导致变电站的主变压器的间隙被击穿,而间隙保护动作也是在0.5s后才跳至主变压器的三册开关,引起故障跳闸,但是经过1s后,开关重新重合,导致变电站全站失压,最终导致大面积的停电。通过对整个过程进行分析,能够看出,由于该变电站中采用常规的整定设计规程,间隙电流保护动作取值为110A,0.5s,并且与上一级线路零序电流保护整定时间相同,这样就导致在变电站发生接地故障或者其他短路时,变压器间隙电流保护动作的时间低于上一级线路后备保护动作的时间,这种猪变压器间隙保护与系统零序保护失配问题,引起误动,其最终的结果是延长了停电时间,造成大面积的停电,严重的影响供电的安全性与可靠性。
3解决对策
3.1解决方案
针对110kV主变压器间隙保护与系统零序保护失配这一问题,通过分析,其解决的方案为:根据地区的不同,增加当地电网110kV系统中局部地区的变压器的接地点,例如为了降低110kV系统发生单相接地事故中的零序电压,可以适当的降低K=X1/X1。此外,增加110kV中性接地变压器的零序保护投入,将地区110kV变压器的暂态过压与中心点稳态电压分别控制在58kV与38kV之下,这样能够有效的降低变压器中性点绝缘的工频耐受电压,退出间隙保护。
3.2解决方案分析
3.2.1主变压器系统零序保护定值
当解决方案制定完成后,应该严格的按照已经的运行方式,对主110kV变压器进行系统零序保护装置进行调整,根据《继电保护和安装自动化装置技术规程》以及《3kV-110kV电网继电保护装置运行整定规程》中的整定原则与配置原则,再根据该110kV变压器的保护功能,根据科学的计算方法,准确的计算出该110kV系统零序保护定值。当雷击事故发生后,由于主变压器通常处于最小零序电流状态,其零序保护动作电流I的整定计算原则为:与该110kV线路零序保护末端的零序保护段进行配合,然后在保证110kV母线灵敏度大于1.6的同时,保证零序保护动作的时间大于线路零序段的动作时间t。
3.2.2主变压器系统零序保护影响
(1)系统零序保护灵敏度分析。添加接地点,当系统发生接地事故时,对系统内零序保护的灵敏度造成影响,单相接地湿度发生后的电流分布对零序保护灵敏度的影响分析如下:灵敏度(KL)=线路接地故障中的最小零序电流/零序保护动作电流,通过检测该1段保护动作电流为1438A,零序1段保护灵敏度KL=1.47;该2段保护动作电流为838A,零序2段保护灵敏度KL=2.69,通过分析比较零序保护的灵敏度,能够确定110kV系统中增加的接地点分流后,该主变压器的系统零序保护的灵敏度能够满足《3kV-110kV电网继电保护装置运行整定规程》中,零序保护灵敏度大于1.6的要求。此外,该变电站的110kV系统阻抗较小,并且经过对两段保护系统灵敏度的检验具有代表性,证明该方案中增加接地点的方案是有效的。
(2)系统零序电流分布状况对线路零序保护的影响。添加接地点,当系统发生接地事故后,能引起系统零序保护系统中电流分布的变化,这对系统零序保护的可靠性与选择性造成很大的影响。该解决方案能够防止反向接地事故中零序保护的误动作,能够实现保护装置运行方式中的1段零序保护与2段零序保护的同步保护,因此该方案中增加接地点的方案是有效的。
(3)增大零序电流对零序保护的影响。添加接地点,当系统发生接地事故后,增加零序电流对系统零序保护产生比较大的影响。该解决方案中,采用RCS-941A保护装置,其不仅能够很好的解决零序保护经常出现定值不稳,或者定值与间隙保护不好配合的问题,还能将保护运行方式中的零序控制,即采用接地距离保护代替零序保护,因此该解决方案中增加接地点的方案是有效的。
4提高间隙保护与系统零序保护动作可靠性的措施
根据变压器间隙保护与零序保护的主要原理与动作过程,以及可能引起误保护动作的原理,总结了机电能够提高变压器间隙保护与系统零序保护动作的可靠性措施,主要包括:其一,由于变压器零序保护需要的零序电流互感器相对较大,因此应该将间隙电流与零序电流进行分开设置,这样能够保证零序保护与间隙保护的可靠性;其二,放电间隙距离的选择也能够影响保护动作的可靠性,因此应该根据变压器的中性点能承受的电压、电流的大小以及绝缘来来的等级,再按照放电间隙类型计算确定放电建立距离,这样既能提高间隙保护的可靠性,又能将减少电流互感器的变比值;其三,在计算放电间隙之前,应该根据影响变压器所在系统的因素,来确定影响变压器中性点、零序阻抗值的大小,通过这种计算,当接地故障发生时,能够准确的确定中性点接地时对变压器造成的伤害程度,如果不出现伤害的问题,则应该根据冲击过电压,确定间隙出现的放电间隙的大小。
5结束语
目前,我国变压器间隙保护与系统零序保护的整定和配比存在一定的缺陷,很有可能会引起变压器不正常的跳闸,从而引起大范围的停电,影响供电的安全性与可靠性。文章通过具体事例,探析了解决变压器间隙保护与系统零序保护失配的问题,并提出了几点提高间隙保护与零序保住工作可靠性的措施,旨在为我国的供电可靠性贡献自己的一份力量。
参考文献:
[1]王晋.一次间隙零序引起主变动作事故分析[J].电气技术,2012(7).
[2]王雨新,朱耀军.110KV变压器间隙保护误动分析及研究[J].科技信息,2011(15).
关键词:供电系统;10kV;继电保护;基本原理;电力系统
中图分类号:F407.61文献标识码:A文章编号:
10kV系统是当前一般企业高压供电系统中所普遍采用的。近年来飞速建设的电网大多数都是采用手车式或环网高压开关柜,多为交流操作的反时限过电流保护装置,只有早期建设的10kV系统中,采用较多的直流操作定时限瞬时电流速断保护及过电流保护。有很多重要的企业高压母线、双路10kV电源能联络但是不能够自动投入,或者根本就是分段不联络,在系统供电的故障相应灵敏性、切除故障的快速性、运行人员的熟练行、系统供电的可靠性、运行方式的灵活性、保护动作的选择性都方面都存在这继续解决的问题。
一、继电保护的基本原理
(1)继电保护的类型
利用故障和正常运行时各物理量的差别在电力系统中就可以构成各种不同类型和不同原理的继电保护装置。例如:
反应电压变化的电压保护,有低电压保护和过电压保护;反应电流与电压之间的比值,反映短路点到保护安装处的阻抗距离保护;用于反映系统中频率变化的周波保护;专门用于反映变压器温度变化的温度保护;反映电流变化的电流保护,有反时限过电流保护、过负荷保护、定时限过电流保护、零序电流保护、电流速断保护等;既反应电流与电压之间相位变化又反应电流的变化的方向过电流保护;反映输出电流和输入电流之差的差动保护,这其中也可分为纵联差动保护与横联差动保护;专门用于反映变压器内部故障的瓦斯保护,也就是气体保护,这其中也可分为重瓦斯保护和轻瓦斯保护;还有专门用于反应变压器温度变化的温度保护等等。此外,应该根据具体情况在高压母线分段处装设电流保护;在配电变压器的高压测装设温度保护、电流保护;一般可以在10kV系统中进线处装设电流保护等。
(2)电力系统故障的特点
我们都知道在电力系统当中,有很多故障的种类,但是危害最大、也最为常见的应该属各种类型的短路事故。短路故障一旦出现,那么就会同时伴有,电压将急剧下降、电流将急剧增大、电流和电压之间的相位角将发生变化等三大特点。
(3)10kV供电系统继电保护装置的任务
1)在供电系统发生故障的时候,其能够保证非故障部分能够继续运行,其能够迅速地、自动地、有选择性地将部长部分切除。
2)在供电系统正常运行时,其能够为值班人员提供可靠的运行依据,能够安全并完整地对各种设备的运行状况进行监视。
3)当供电系统出现异常运行的工作状况时,其能够及时通知值班人员尽快做出处理,发出警报或者是报警信号。
二、对几点保护装置的基本要求
灵敏性、可靠性、选择性、速动性,是对继电保护装置的四点基本要求。
(1)灵敏性
对异常工作状况和故障继电保护装置的反应能力指的就是灵敏性。无论短路的性质怎样,不管短路点的位置如何,只有在保护装置的保护范围内,保护装置就不应该产生拒绝动作,同样的也不应该在保护区外发生故障时产生错误的动作。一般用灵敏细数来衡量保护装置是否灵敏。根据故障的类型和不利的运行方式来计算保护装置的灵敏细数。被保护区发生短路时,保护装置一次动作电流Idz与流过保护安装处的最小短路电流Id.min的比值为灵敏细数Km,即:
Km=Id.min/Idz
反映轻微故障的能力灵敏细数越高越强。根据保护装置的不同各类保护装置的灵敏细数大小也不同。对于10kV不接地系统的单相短路保护,Idz取单相接地电容电流最小值Id.min,对于多相保护,Idz取两相短路电流最小值Idz。
(2)可靠性
保护装置如果不能满足可靠性的要求,那么反而会成为直接造成故障或者扩大事故的根源,因此,保护装置应该随时处于准备状态,应该能够正确动作。保护装置的整定计算、安装调试、设计原理要正确无误,以确保保护装置的可靠性动作,此外,为了提高保护装置的可靠性,系统应尽可能的简化有效,运行维护要得当,各组成保护装置的元件质量要可靠。
(3)选择性
继电保护装置在供电系统发生故障时,为了保证系统中其他非故障部分能够继续正常运行,应该能够有选择性的切除故障部分。如果能够满足要求则可以称为有选择性,否则继电保护装置就没有选择性。
(4)速动性
保护装置能够尽快切除短路故障,指的就是速动性。缩短故障切除的时间,可以提高发电机并列运行的稳定性,可以为电气设备的自动启动创造有利的条件,可以加快系统电压的恢复,可以减轻短路电流对电气设备的损坏程度。
三、简析简析常用的电流保护
(1)定时限过电流保护
继电保护动作的时间是靠时间继电器的整定来获得的,时间是恒定的,与短路电流的大小无关。在一定范围内时间继电器是可以连续调节的,我们称这种保护方式为定时限过电流保护。定时限过电流保护主要是由作为出口元件的电磁式中间继电器、作为信号元件的电磁式信号继电器、作为时限元件的电磁式时间继电器、作为起动元件的电磁式电流继电器构成。其需要设置直流屏,一般采用直流操作。一般来说这种保护方式应用在10kV-35kV系统中比较重要的变配电所。
(2)反时限过电流保护
短路电流越小,动作时间越长,短路电流越大,动作时间越短,短路电流的大小与继电保护的动作时间有关,这种保护就是我们所说的反时限过电流保护。反时限过电流保护广泛应用于一般工矿企业中,是由GL-15(25)感应型继电器构成的,感应型继电器用以实现反时限过电流保护,其兼有作为时限元件的电磁式时间继电器、作为出口元件的电磁式中间继电器、作为起动元件的电磁式电流继电器、作为信号元件的电磁式信号继电器的功能,此外,其能够同时实现电流速断保护,还有电磁速断元件的功能。
(3)电流速断保护
一种略带时限动作或者是无实现动作的电流保护就是我们所说的电流速断保护。其能够防止事故扩大,减小故障的持续时间,能够在最短的时间内将短路故障迅速切除。略带时限的电流速断保护和瞬时电流速断保护,电流速度保护又分为以上两种。电流速断保护一般不需要时间继电器,是由作为起动元件的电磁式电流第电器、作为信号元件的电磁式信号继电器、作为出口元件的电磁式中间继电器构成的。须设置直流屏,通常采用直流操作。电流速断保护完全依靠短路电流的大小来确定保护是否需要启动,简单可靠。其动作的选择性能够保证、整定调试比较方便和准确、动作的灵敏性能够满足要求,按照一定地点的短路电流来获得选择性动作。
总结:在10kV供电系统中合理的配备继电保护装置具有重要的意义,我们要找出10kV供电系统继电保护存在的问题,明确10kV供电系统继电保护的重要作用,用科学合理的措施解决相应的问题,以进一步维护10kV供电系统的稳定性和安全性。
参考文献:
[1]陈家斌.变电运行与管理技术[M].中国电力出版社,2004(09).
[2]李新艳.智能建筑的电气保护与接地[J].山西建筑,2005(09).
关键词:电力系统;变压器;继电保护;选择
变压器是电力系统最主要的供电设备,如发生故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重影响,因此,装设性能良好、安全可靠的保护装置非常,必要。近年来全国发生多起
220kV降压变低压侧故障均由于后备保护等存在问题引起的。一些典型事故再次提醒我们,变压器保护确实存在一些问题影响系统的安全稳定运行。下面对相关问题进行分析。
一、变压器保护装置装设的原则
(一)反应变压器油箱内部故障和油面降低的瓦斯保护容量为800千伏安及以上的油浸式变压器均应装设瓦斯保护。当油箱内部故障产生轻微瓦斯或油面下降时,保护装置应瞬时动作于信号;产生大量瓦斯时,保护装置通常应动作于跳闸,断开变压器各电源侧的断路器。对于高压侧未装设断路器的线路——变压器组,未采取使瓦斯保护能切除变压器内部故障的技术措施时,瓦斯保护可动作于信号。对于容量为400千伏安及以上的车间油浸式变压器,也应装设瓦斯保护。
(二)纵联差动保护纵联差动保护装置通常装设在单独运行的容量为10000千伏安及以上的变压器上。或装设在并列运行的容量为6300千伏安及以上的变压器上,有选择地切除故障变压器。容量为63000千伏安及以上的厂用工作变压器亦应装设纵联差动保护。对厂用备用变压器,为了简化保护,可装设电流速断保护来代替纵联差动保护。容量为2000,10000千伏安的变压器。如果电流速断保护装置的灵敏度不符合要求,并且过电流保护的动作时限大于0.5秒时,纵联差动保护亦可用于容量小于10000千伏安单独运行的变压器上。
(三)过电流保护过电流保护一般用于降压变压器。对于升压变压器和过电流保护灵敏度不符合要求的降压变压器,一般采用复合电压起动的过电流保护。
(四)零序电流保护在中性点直接接地电网中,如果变压器中性点可能接地运行。对于两侧或三侧电源的升压变压器或降压变压器上应装设零序电流保护,可作为变压器主保护的后备保护,并作为相邻元件的后备保护。
二.相间故障的后备保护存在的问题及解决方法
近年来,变压器由于中、低压侧,特别是低压侧母线故障时断路器未能断弧或拒动,而高压侧保护对此又没有足够的灵敏度,遂导致变压器损坏的事故在国内屡见不鲜。例如,某220kV变电站就因主变10kV母线侧刀闸发生短路故障时,10kV开关未能断弧而造成主变烧毁。其原因就是主变220kV侧的相间后备保护一复合电压闭锁过流保护的复合电压未选用10kV侧,而220kV、110kV侧的电压闭锁元件对10kV侧短路的灵敏度不够,造成高、中压侧后备保护没能动作,l0kV侧短路故障无法排除,而使事故进一步扩大。
(一)电压闭锁元件灵敏度不足,当过电流保护不符合灵敏度要求时,常采用复合电压闭锁过电流保护方式,而在低压侧母线或出口三相故障时,高、中压侧电压很高,不足以启动低电压元件。解决高、中压侧电压元件灵敏度不足的方法一般采用三侧电压闭锁并联的方式,低压侧可只采用本侧电压。这种方式要注意电流灵敏度提高后,在低压侧故障切除时可能会因自启动电流过大而造成误动。
(二)电流元件的灵敏度不足,①一些110kV双绕组主变的低压侧未装设过流保护,要靠高压侧过流保护作为低压侧母线、线路故障的后备保护,而电源侧线路保护对主变低压侧故障又无足够的灵敏度。这样,当高压侧后备保护拒动或断路器拒动时,低压侧的故障就没有第二重保护。所以,110kV双绕组主变的低压侧也应装设过流保护作为本侧母线和相邻线路保护的后备。为防止低压侧断路器拒动,过流保护应做成两个时间段,第一时限跳低压侧(或母联),第二时限跳各侧,以弥补高压侧后备保护电流灵敏度不足的问题。②对于220kV大容量主变而言,由于低压侧加装了限流电抗器,使低压母线的短路电流大幅度下降,遂造成高压侧过流保护的电流元件对低压母线的短路故障灵敏度不足。
合理安排变电站主变的运行方式。目前,110kV配电网以远后备设计为主,110kV及以下电网尽可能以辐射状网络方式运行,强调简化电网运行接线,防止电磁环网可能带来的系统事故,况且电网结构简单、清晰,继电保护的配置与整定也简单。因此,2台主变的中、低压侧分开运行是有条件的,且可减小低压侧的短路容量。中、低压侧分列运行后,提高了高压侧过流保护的电流元件对低压母线短路故障的灵敏度,为提高供电的可靠性,可在母联上装设备用自投装置。加强变压器低压侧的后备保护。因低压母线一般不设母差保护,故母线故障要靠变压器的后备保护来切除。对于低压母线上所带的电容器、线路等设备故障,主变低压侧开关应是切除故障的后备开关,低压侧保护则是这些设备的后备保护。由于高、中压侧后备保护对低压侧故障的灵敏度不高,所以要加强主变低压侧后备保护:在原有配置的基础上再增加一套后备保护作为低压母线保护或其后备,其定值与出线I段或lI段相配合,对母线有1.5的灵敏度。整定时限宜短原因:一是减少变压器出口短路电流对变压器和其它设备的损害:二是防止断路器柜中直流被烧断而不能切除故障。可设两时限,第一时限t1跳本侧(或母分),第二时限t2跳三侧。在变压器的低压侧配置两套完全独立的过流保护作为低压侧母线的主保护及后备保护,在这种情况下,要求这两套过流保护接于不同的电流互感器,经不同的直流熔断器(自动空气开关)供电,并分别作用于该低压侧断路器和变压器各侧断路器。
三.主变保护的直流配置
当10kV母线故障发生在10kV断路器柜内时,弧光窜入直流系统造成整个直流操作电源消失,引起变压器损坏的事故在全国已发生多起,前述的某变电站即是一例。为保证2套双重化保护的完全独立,以防弧光窜入直流系统引起全站直流停电,变电站要有两段直流母线,两套保护分别由一段母线供电。
220kV降压三绕组变压器的保护电源作如下配置:第一段母线:主变差动保护,中压侧后备保护,低压侧第一套后备保护。
第二段母线:非电量{含失灵、不一致)保护,高压侧后备保护,低压侧第二套后备保护。
在两组母线上,差动、各后备保护应使用不同的分支直流熔断器(自动空气开关),并注意熔断器(自动空气开关)上、下级之间的配合。
四、变压器的过负荷保护
(一)保护配置规定
容量为400千伏安及以上的变压器,当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时,应根据过负荷的可能性及其大小装设过负荷保护。在经常有人值班的情况—R过负荷保护通常作用于信号。变压器的过负荷电流在大多数情况下都是三相对称的。因此,过负荷保护只要接人一相电流,用一个电流继电器来实现。过负荷保护通常都经过延时作用于信号,而各侧过负荷保护均经过同一时间继电器发出信号。
(二)臊护配置原则
①在双绕组升压变压器上,过负荷保护通常装设在变压器的低压侧。②对于一侧无电源的三绕组变压器,过负荷保护应装在发电机电压侧和无电源的一侧。③对于三侧均有电源的升压变压器,各侧应装过负荷保护。由于主变的过负荷保护动作时间过长,故障电流过大,可使主变压器严重受损。一般变压器的绝缘和机械强度的没计是按25倍额定电流下持续2s不产生任何热的损伤。
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