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關鍵詞:低壓配網;繼電保護;安全運行
Abstract: Acceptance in strict accordance with the specifications for acceptance, focus on the reliability of the power protection devices, protection devices performance, and other aspects of the secondary circuit checks to ensure reliable operation of low-voltage distribution networks.
Key words: low-voltage distribution network; relay; safe operation
中圖分類號:TM774文獻標識碼:A文章編號:2095-2104(2013)
3~110kV電力網均為配電網絡(以下稱配網),但配網又分為高壓和低壓,35~110kV電力網為高壓配網,而3~10kV電力網為低壓配網。高壓配網的繼電保護及自動裝置往往設計比較合理,并有運行經驗比較成熟的南瑞公司生產的RCS系列的保護測控裝置和國電南自公司生產的PSL系列的保護測控裝置等,再加上有較好的直流系統給繼電保護裝置提供電源,除非二次回路存在問題,繼電保護裝置出現誤動和拒動的現象幾乎不存在。而低壓配網就不同了,往往除了變電站出線的繼電保護裝置配置合理外,用戶的變電站、開關站以及公用線路的分支箱等的繼電保護裝置往往存在設計不合理,設備選型不符合GB/T 14285 —2006《繼電保護和安全自動裝置技術規程》中可靠性、選擇性、靈敏性和速動性的要求,有的繼電保護裝置出現拒動和誤動,造成越級跳閘的情況時有發生,嚴重影響著低壓配網的正常運行,甚至影響居民的正常生活次序。
由于低壓配網的繼電保護裝置生產的廠家較多,各種型號的繼電保護裝置都有,因此,在驗收中要嚴格按照規范進行驗收,重點從以下幾個方面進行檢查,方能低壓配電網絡可靠地運行。
1繼電保護裝置電源可靠性檢查
低壓配網中繼電保護裝置的電源是否可靠,直接與繼電保護裝置能否正確運行息息相關。如果沒有可靠的電源作保障,原理再先進的繼電保護裝置也不可能正確動作。而現在的低壓配電網的繼電保護裝置的電源,往往由于采用直流作為繼電保護裝置的電源費用比較高、需要專業維護人員等不被采用;有一相當部分低壓配網的繼電保護裝置采用交流電源,這樣在低壓配網發生相間故障時,由于一次系統電壓降低,相應的繼電保護裝置交流電源也隨之降低,繼電保護裝置將不能正確動作,繼電保護裝置起不到應有的作用。
采用直流電源作為繼電保護裝置電源變電站、開關站,直流電源要調試完好,其中充電機運行正常,電池容量符合要求,直流系統本身的電壓異常,絕緣降低等信號正確,同時要有正常監測和維護的手段,方能保證繼電保護裝置正確運行。
采用交流電源作為繼電保護裝置電源的開關站以及公用線路分支箱,要檢查交流電源低于額定電壓的多少時保證繼電保護裝置正確動作,然后通過計算,計算出從出口到電壓降至繼電保護裝置不能正確動作時保護范圍的空白點,在上級保護中增加過電流保護Ⅱ段,過電流保護Ⅱ段保護范圍要覆蓋上述保護范圍的空白點。由于現在繼電保護裝置均已采用微機保護,過電流保護Ⅱ段與過電流保護Ⅰ段的時限級差最好取0.3秒,這樣方可杜絕低壓配電網絡在無保護狀態下運行。
采用經UPS裝置輸出交流電源作為繼電保護裝置電源的開關站以及公用線路分之箱,要檢查UPS裝置的容量,斷開UPS裝置的輸入電源,應保證2路以上的斷路器能夠跳閘,并留有2~3倍的裕度方能保證繼電保護裝置安全運行。
2 繼電保護裝置性能檢查
2.1 繼電保護裝置正確性檢查。有的廠家生產的繼電保護裝置交流電流在0~20A時采樣正確,當由于電流互感器變比選擇較小時,往往繼電保護裝置動作電流整定值大于40A以上,當繼電保護裝置通入40A電流時,繼電保護裝置采樣電流只有十幾安培,繼電保護裝置不能正確動作。這是由于繼電保護裝置交流電流互感器在大電流時非線性所至,應更換繼電保護裝置交流電流互感器或者更換繼電保護裝置,否則,在出口短路時將造成繼電保護裝置拒動。
2.2繼電保護裝置抗干擾檢查。低壓配電網絡的繼電保護裝置大部分安裝在開關柜上,有的開關廠在組裝時交直流二次線混扎在一起,繼電保護裝置也沒有可靠接地,如果繼電保護裝置抗干擾能力差,這樣造成繼電保護裝置誤動的可能性極大。一次驗收中,在做斷路器跳合閘試驗時,斷路器合上后,繼電保護裝置誤動作將斷路器跳閘。如果不嚴格檢查,及有可能使運行時繼電保護裝置誤動作,影響正常的供電。另外,施工安裝不規范,沒有嚴格執行《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》(試行)繼電保護專業重點實施要求,有的二次電纜沒有采用屏蔽電纜,即使采用了屏蔽電纜,但電纜屏蔽線做的不對,屏蔽接地線與屏蔽層接觸不牢,斷開一側電纜屏蔽線用兆歐姆測量其電纜屏蔽線對地電阻往往不是0Ω,電纜屏蔽線起不到應有的作用,甚至有交直流混用一根電纜的情況,這樣將嚴重影響電保護裝置安全穩定運行。
3 二次回路檢查
二次回路正確與否直接關系著繼電保護裝置能否正確運行,因此,應對照圖紙進行二次回路查線和對線,同時對二次回路螺絲進行緊固,并用手稍微帶點勁拉二次線,以檢查二次線是否有壓接不牢的現象,本人曾多次發現由于二次線壓接不牢所造成的繼電保護裝置異常缺陷。同時對電流、電壓回路進行通電試驗,觀察繼電保護裝置采樣是否與所加量一致,通過通電試驗能夠有效地檢查電流、電壓回路的正確性。
二次回路的絕緣尤為重要,由于低壓配電網中采用的是中置式開關柜,特別是從電流互感器和電壓互感器到端子排的二次線要經過線槽,往往是在固定線槽時容易壓傷二次線,曾多次發生因壓傷二次線而發生電壓異常和直流接地等缺陷。因此,測量二次回路的絕緣應符合GB/T 14285 —2006《繼電保護和安全自動裝置技術規程》要求,對于新安裝的二次回路的絕緣要大于10MΩ,保證二次回路的絕緣良好是保護繼電保護裝置正確動作的關鍵。
4 繼電保護裝置運行環境的檢查
繼電保護裝置運行環境溫度雖然要求還不算苛刻,一般繼電保護裝置運行環境溫度要求–250~+550。安裝在變電站、開關站的環境溫度基本上能夠滿足要求,但應該安裝空調設備,特別是安裝在公用線路分之箱的繼電保護裝置,由于線路分之箱上只是一層鐵片,夏天直接在陽光暴曬下,線路分之箱內的溫度很高,經常造成繼電保護裝置死機。為了保證繼電保護裝置安全運行,應在線路分之箱上加裝隔熱層或者采取其他措施,,降低公用線路分之箱內的溫度,使之環境溫度符合繼電保護裝置要求,方可保證繼電保護裝置可靠運行。
5 結語
電力系統安全可靠地運行,最終還是為配電網服務,配電網如果不能安全可靠地運行,勢必嚴重影響用戶的正常供電。現在配電網的設備比較先進,通過采用有效地監測手段,合理地檢查方法,給予可靠的技術支持,保證配電網繼電保護裝置完好性,方可配電網保證安全可靠地運行。
參考文獻:
[1] 《國家電網公司輸變電工程 施工工藝示范手冊》變電工程分冊 電氣部分2006
[2] 《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》(試行)繼電保護專業重點實施要求
國家電力調度通信中心 2005
[3] GB/T 14285-2006《繼電保護和安全自動裝置技術規程》2006
[關鍵詞]10 KV 配電變壓器 斷路器 負荷開關 熔斷器 保護配置
中圖分類號:TM 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)45-0016-01
無論是在環網供電單元、箱式變電站或是終端用戶的高壓室結線方式中, 如配電變壓器發生短路故障時,保護配置能快速可靠地切除故障,對保護10 kV高壓開關設備和變壓器都非常重要。保護方式的配置一般有兩種:一種利用斷路器;另一種則利用負荷開關加高遮斷容量的后備式限流熔斷器組合。這兩種配置方式在技術和經濟上各有優缺點,以下對這兩種方式進行綜合比較分析。
1 環網供電單元接線形式
1.1 環網供電單元的組成
環網供電單元(RMU)由間隔組成, 一般至少有3個間隔,包括2個環纜進出間隔和1個變壓器回路間隔。
1.2 環網供電單元保護方式的配置
環纜饋線與變壓器饋線間隔均采用負荷開關, 通常為具有接通、隔斷和接地功能的三工位負荷開關。變壓器饋線間隔還增加高遮斷容量后備式限流熔斷器來提供保護。實際運行證明,這是一種簡單、可靠而又經濟的配電方式。
1.3 環網供電單元保護配置的特點
負荷開關用于分合額定負荷電流,具有結構簡單、價格便宜等特點,但不能開斷短路電流,高遮斷容量后備式限流熔斷器為保護元件,可開斷短路電流,如將兩者有機地結合起來,可滿足配電系統各種正常和故障運行方式下操作保護的要求。斷路器參數的確定和結構的設計制造均嚴格按標準要求進行,兼具操作和保護兩種功能,所以其結構復雜,造價昂貴,大量使用不現實。環網柜中大量使用負荷開關加高遮斷容量后備式熔斷器組合裝置,把對電器不盡相同的操作與保護功能分別由兩種簡單、便宜的元件來實現,即用負荷開關來完成大量發生的負荷合分操作,而采用高遮斷容量后備式限流熔斷器對極少發生短路的設備起保護作用,很好地解決問題,既可避免使用操作復雜、價格昂貴的斷路器,又可滿足實際運行的需要。
1.4 負荷開關加高遮斷容量后備式熔斷器組合的優點
采用負荷開關加高遮容量熔斷器組合,具有如下優點:
a) 開合空載變壓器的性能好。環網柜的負荷種類,絕大部分為配電變壓器,一般容量不大于1 250 kVA,極少情況達1 600 kVA,配電變壓器空載電流一般為額定電流的2%左右,較大的配電變壓器空載電流較小。環網柜開合空載變壓器小電流時,性能良好,不會產生較高過電壓。
b)有效保護配電變壓器,特別是對于油浸變壓器,采用負荷開關加高遮斷容量后備式限流熔斷器比采用斷路器更為有效,有時后者甚至并不能起到有效的保護作用。有關資料表明,當油浸變壓器發生短路故障時,電弧產生的壓力升高和油氣化形成的氣泡會占據原屬于油的空間,油會將壓力傳給變壓器油箱體,隨短路狀態的繼續,壓力進一步上升,致使油箱體變形和開裂。為了不破壞油箱體,必須在20 ms內切除故障。如采用斷路器,因有繼電保護再加上自身動作時間和熄弧時間,其全開斷時間一般不會少于60 ms,這就不能有效地保護變壓器。而高遮斷容量后備式限流熔斷器具有速斷功能,加上其具有限流作用,可在10 ms之內切除故障并限制短路電流,能夠有效地保護變壓器。因此,應采用高遮斷容量后備式限流熔斷器而盡量不用斷路器來保護電器,即便負荷為干式變壓器,因熔斷器保護動作快,也比用斷路器好。
c) 從繼電保護的配合來講,在大多數情況下,也沒有必要在環網柜中采用斷路器,這是因為環網配電網絡的首端斷路器(即110 kV或220 kV變電站的10 kV饋出線斷路器)的保護設置一般為:速斷保護的時間為0 s,過流保護的時間為0.5 s,零序保護的時間為0.5 s。若環網柜中采用斷路器,即使整定時間為0 s動作,由于斷路器固有動作時間分散,也很難保證環網柜中的斷路器而不是上一級斷路器首先動作。
d) 高遮斷容量后備式限流熔斷器可對其后所接設備,如電流互感器、電纜等都可提供保護。高遮斷容量后備式限流熔斷器的保護范圍可在最小熔化電流(通常為熔斷器額定電流的2~3倍)到最大開斷容量之間。限流熔斷器的電流-時間特性,一般為陡峭的反時限曲線,短路發生后,可在很短的時間內熔斷,切除故障。如果采用斷路器作保護。必定使其它電器如電纜、電流互感器、變壓器套管等元件的熱穩定要求大幅度提高,加大了電器設備的造價,增大工程費用。
在這里,有必要指出在采用負荷開關加高遮斷容量后備式熔斷器組合時,兩者之間要很好地配合,當熔斷器非三相熔斷時,熔斷器的撞針要使負荷開關立即聯跳,防止缺相運行。
2 終端用戶高壓室接線形式
標準GB 14285―1993《繼電保護和安全自動裝置技術規程》規定,選擇配電變壓器的保護開關設備時,當容量等于或大于800 kVA,應選用帶繼電保護裝置的斷路器。對于這個規定,可以理解為基于以下兩方面的需要:
a) 配電變壓器容量達到800 kVA及以上時,過去多數使用油浸變壓器,并配備有瓦斯繼電器,使用斷路器可與瓦斯繼電器相配合,從而對變壓器進行有效地保護。
b) 對于裝置容量大于800 kVA的用戶,因種種原因引起單相接地故障導致零序保護動作,從而使斷路器跳閘,分隔故障,不至于引起主變電站的饋線斷路器動作,影響其他用戶的正常供電。
此外,標準還明確規定,即使單臺變壓器未達到此容量,但如果用戶的配電變壓器的總容量達到800 kVA時,亦要符合此要求。
目前,多數用戶的高壓配電室的接線方案此所示,這是基本的結線方式,在此基礎上可以派生出一主一備進線或雙進線加母線分段等方式。
從此可知,一般在A處裝設斷路器,在B處也裝設斷路器,這樣,視繼電保護的配置情況,可以用A或B達到GB 14285―1993《繼電保護和安全自動裝置技術規程》的兩個要求,在其中1臺變壓器需要退出運行時,操作B處的斷路器即可實現。
根據有關的理論及現場試驗,在B處裝設熔斷器作為保護裝置更為合理、有效。筆者認為,在采用此的接線方式時,在B處應當裝設負荷開關加高遮斷容量后備式熔斷器的組合,在A處裝設斷路器,既達到GB 14285―1993《繼電保護和安全自動裝置技術規程》的要求,而在B處裝設熔斷器作為每臺變壓器的相間短路保護,且利用負荷開關又可進行每臺變壓器的投切操作,這樣,在B處裝設的就不是常用的開關柜而是環網負荷開關柜,其造價較低,體積較小,能夠有效節省配電投資。此外,如果處理好負荷開關轉移電流以及與熔斷器交接電流的選擇,也不排除在B處用每臺負荷開關進行對應變壓器零序保護的可能性。
(1)環網供電單元的接線形式
環網供電單元由間隔組成,一般至少有3個間隔,包括2個環纜進出間隔和1個變壓器回路間隔,如下圖所示。
(2)環網供電單元保護方式的配置
環纜饋線與變壓器饋線間隔均采用負荷開關,通常為具有接通、隔斷和接地功能的三工位負荷開關。變壓器饋線間隔還增加高遮斷容量后備式限流熔斷器來提供保護。實際運行證明,這是一種簡單、可靠而又經濟的配電方式。
(3)環網供電單元保護配置的比較
負荷開關用于分合額定負荷電流,具有結構簡單、價格便宜等特點,但不能開斷短路電流,增加高遮斷容量后備式限流熔斷器為保護元件,可開斷短路電流,將兩者結合起來,可滿足配電系統各種正常和故障運行方式下操作保護的要求。斷路器兼具操作和保護兩種功能,但其結構復雜,造價昂貴,大量使用不現實。環網柜中大量使用負荷開關加熔斷器組合裝置,把操作與保護功能分別由兩種簡單、便宜的元件來實現,即用負荷開關來完成大量發生的負荷合分操作,而采用高遮斷容量后備式限流熔斷器對極少發生短路的設備起保護作用,既可避免使用操作復雜、價格昂貴的斷路器,又可滿足實際運行的需要。
綜上所述可以看出:斷路器具備所有保護功能與操作功能,但價格昂貴。負荷開關與斷路器性能基本相同,但它不能開斷短路電流。負荷開關加高遮斷容量后備式限流熔斷器組合,可斷開短路電流,部分熔斷器的分斷容量比斷路器還高,因此,使用負荷開關加高遮斷容量后備式限流熔斷器組合不比斷路器效果差,可費用卻可以大大降低。
(4)負荷開關加高遮斷容量后備式熔斷器組合的優點
1)開合空載變壓器的性能好
環網柜的負荷種類,絕大部分為配電變壓器,一般容量不大于1250kVA,極少情況達1600kVA,配電變壓器空載電流一般為額定電流的2%左右,環網柜開合空載變壓器小電流時,性能良好,不會產生較高過電壓。
2)有效保護配電變壓器
特別是對于油浸變壓器,采用負荷開關加高遮斷容量后備式限流熔斷器比采用斷路器更為有效,有時后者甚至并不能起到有效的保護作用。當油浸變壓器發生短路故障時,電弧產生的壓力升高和油氣化形成的氣泡會占據油箱的空間,將壓力傳給變壓器油箱體,隨短路狀態的繼續,壓力進一步上升,致使油箱體變形和開裂。為了不破壞油箱體,必須在20ms內切除故障。如采用斷路器,因有繼電保護再加上自身動作時間和熄弧時間,其全開斷時間一般不會少于60ms,不能有效地保護變壓器。而高遮斷容量后備式限流熔斷器具有速斷功能,且具有限流作用,可在10ms之內切除故障并限制短路電流,能夠有效地保護變壓器。
3)沒有必要在環網柜中采用斷路器
因為環網配電網絡的首端斷路器(即110kV或220kV變電站的10kV饋出線斷路器)的保護設置速斷保護的時間為0s,若環網柜中采用斷路器,即使整定時間0s,由于斷路器固有動作時間分散,也很難保證是環網柜中的斷路器而不是上一級斷路器首先動作。
4)高遮斷容量后備式限流熔斷器可對其后所接設備
熔斷器的保護范圍在最小熔化電流(通常為熔斷器額定電流的2~3倍)到最大開斷容量之間。限流熔斷器的電流-時間特性一般為陡峭的反時限曲線,短路發生后,可在很短的時間內熔斷,切除故障。如果采用斷路器作保護,將使其它電器如電纜、電流互感器、變壓器套管等元件的熱穩定要求大幅度提高,加大了電器設備的造價,增大工程費用。
在這里,有必要指出在采用負荷開關加高遮斷容量后備式熔斷器組合時,兩者之間要很好地配合,當熔斷器非三相熔斷時,熔斷器的撞針要使負荷開關立即聯跳,防止缺相運行。
二 終端用戶高壓室時的情況
GB14285-1993《繼電保護和安全自動裝置技術規程》中規定:選擇配電變壓器的保護開關設備時,當容量等于或大于800kVA,應選用帶繼電保護裝置的斷路器。對于這個規定,可以理解為基于以下兩方面的需要:一方面配電變壓器容量達到800kVA及以上時,過去多數使用油浸變壓器配備有瓦斯繼電器,使用斷路器可與瓦斯繼電器相配合,從而對變壓器進行有效地保護;另一方面對于裝置容量大于800kVA的用戶,因種種原因引起單相接地故障導致零序保護動作,從而使斷路器跳閘、分隔,不至于引起主變電站的饋線斷路器動作,影響其他用戶的正常供電。此外,標準還明確規定,即使單臺變壓器未達到此容量,但如果用戶的配電變壓器的總容量達到800kVA時,亦要符合此要求。
目前多數用戶的高壓配電室的接線方案如下圖所示,這是基本的結線方式,在此基礎上可以派生出一主一備進線或雙進線加母線分段等方式。一般在A處裝設斷路器,在B處也裝設斷路器,這樣視繼電保護的配置情況,可以用A或B達GB14285-1993《繼電保護和安全自動裝置技術規程》的要求,在其中1臺變壓器需要退出運行時,操作B處的斷路器即可實現。
但其實根據我們以上的分析,應當在B處裝設負荷開關熔斷器的組合,在A處裝設斷路器更為合理、有效。既達到GB14285-1993《繼電保護和安全自動裝置技術規程》的要求,而在B處裝設熔斷器作為每臺變壓器的相間短路保護,且利用負荷開關又可進行每臺變壓器的投切操作。這樣在B處裝設的就不是常用的開關柜而是環網負荷開關柜,其造價較低,體積較小,能夠有效節省配電投資。此外,如果處理好負荷開關轉移電流以及與熔斷器交接電流的選擇,也不排除在B處對每臺負荷開關進行對應變壓器零序保護的可能性。
【關鍵詞】繼電保護;微機母差技術;應用
在現代電網建設與運營中,母線故障的發生對電氣設備有著重要的影響。母線故障極易引發電力系統失穩、造成站間失電等故障的發生,嚴重時母線故障還將影響供電安全。隨著我國現代電力技術的不斷發展,傳統母線保護技術也得到了更新。通過微機控制母差保護技術實現繼電保護目標、實現電力系統的穩定供電,利用微機母差保護技術滿足現代變電站自動化需求、滿足現代遠程監控、遠程維護變電站的需求。我國110千伏輸變電系統的建立與技改工作中應加強微機母差技術的應用,以此提高繼電保護效能,滿足現代科技發展條件下生產、生活用電需求,滿足我國社會主義國家建設中電力能源供應需求。
1.微機母差技術基礎概述
與傳統母差保護技術相比,微機母差保護技術具有數字采樣、數字模型分析、調整系數可以整定等特點。而且,微機母差保護技術還能夠實現TA回路與跳閘出口回路無觸點切換,進而增加動作可靠性。在現代計算機技術快速發展的今天,微機母差保護技術還能夠通過內置軟件實現母差保護的不同配置、實現人機對話及有線監控。隨著現代計算機科技的滲透與應用,微機母差保護技術得到了快速的發展。單片機控制、總線控制技術的復合運用為繼電保護工作提供了先進的技術支持,微機母差技術的應用也促進了電廠技改、設備維護部門經驗的積累。目前,我國電廠、變電站的繼電保護中微機母差技術有著廣闊的發展前景。在我國電力行業快速發展的今天,我國微機母差技術應用研發應用能力得到了極大的提高。
2.繼電保護中微機母差技術的應用
2.1微機母差技術在繼電保護中的應用歷史
我國微機繼電保護技術的應用已有近二十年歷史,通過這二十年的發展、研究與應用經驗總結,我國繼電保護中微機母差技術的應用已經取得了一定的成績。在現代電力輸變電線路及變電站的建設與技改工作中,微機母差保護技術已經成為了電力系統的重要技術方式,是保障電力系統安全穩定運行的關鍵性技術。但是,受我國微機母差技術應用起步較晚、相關人才培養需要時間積累等因素影響,我國現代繼電保護中微機母差技術的應用中存在著諸多的問題。應用與運行管理理念保守、技術應用管理存在不足等問題都制約了我國現代繼電保護中微機母差技術的應用。針對這樣的問題我國現代電力輸變電運營企業應強化微機母差技術的深入研究,以滿足繼電保護需求為基礎加快微機母差技術的應用、保障電力能源的安全穩定運行。
2.2以微機母差技術為基礎的繼電保護設備應用
隨著我國繼電保護技術及微機母差技術的發展,我國繼電保護設備廠家加快了設備的研究與應用。通過高集成的單片機應用實現繼電保護職能,以母差技術為核心、提高繼電保護能力。針對現代電力技術改革發展需求,繼電保護裝置生產企業應加快研究與開發。運用微機母差技術提高繼電保護器的運行效能,并通過高集成度、齊全配置、強抗干擾能力、低功耗等優勢,滿足了現代電力能源輸送中繼電保護工作需求。
2.3以繼電保護需求調研為基礎,應用微機母差技術
在微機母差技術應用中,需要根據繼電保護需求及實際供變電需求為基礎,選擇相應的微機母差技術與設備。因此,在以微機母差技術為基礎的繼電保護應用中,系統設計與設備選擇中應注重繼電保護需求的調研。根據輸變電過程中電力負荷、電流電壓實際情況,選擇相應的繼電保護設備,并對機電保護設備中的微機母差技術情況進行分析與評價,以評價結論為結果確保設備選型及輸變電設計的科學性,保障微機母差技術在繼電保護裝置中的應用效果。
在繼電保護設計與應用中,還應明確母線保護作用。以母線保護需求、相鄰元器件保護目標為重點,進行母差技術在繼電保護裝置中的應用設計。遵循《繼電保護和安全自動裝置技術規程》對母線保護需求及微機母差保護技術進行設計應用,實現母線保護及故障快速切除目標。
3.常見微機母差技術應用繼電保護裝置概述
在我國多年的微機母差技術應用中,形成了一定的行業規范及特點。目前,我國微機母差技術應用繼電保護裝置主要由WMZ-41型、WMH-800型、BP-2B型、RCS-915型母線保護裝置構成。這幾類微機母差技術應用的繼電保護裝置在借鑒國外先進經驗的基礎上,分析了我國國內電力供應設備的實際情況。以滿足實際應用為基礎,逐漸形成了上述幾種主流保護裝置。為了確保微機母差技術應用中繼電保護目標的實現,在系統設計、技改中應根據不同型號繼電保護裝置的特點與應用范圍進行參數分析與計算。根據實際應用需求確定相應范圍內的繼電保護裝置型號,滿足實際應用中繼電保護工作需求。
結論
在現代輸變電技術中,母線的保護是保障輸變電線路安全穩定運行的關鍵、是保障變電站設備安全的關鍵。在現代電力系統建設與技改工作中,微機母差技術應用能夠提高繼電保護能力、縮小母線故障造成的設備損失。在現代計算機技術高速發展的今天、在單片機技術快速發展的今天,微機母差技術在繼電保護裝置的應用,提高了繼電保護可靠性。以微機母差技術為基礎的繼電保護裝置的應用,還能夠促進集中控制、遠程控制技術運用,實現電力運行綜合成本的降低。目前,我國電網繼電保護裝置正在逐步進行微機母差技術改造,多數地區已經完成了微機化技改,這一現象預示了微機母差技術在我國電力電網中巨大的應用發展前景。
參考文獻
[1]鄭林.微機母差保護裝置的應用[J].電力科技,2012,4.
關鍵詞:電力系統;繼電保護;不穩定性
中圖分類號:TM7文獻標識碼: A
一、電力系統繼電保護技術現狀分析
當前,我國電力的覆蓋面積在不斷擴大,電力系統安全問題得到了廣大人民和政府的廣泛關注,由于對電力系統安全問題的重視,促使繼電保護技術不斷提高與創新。晶體管繼電保護、電機式繼電保護、計算機繼電保護和集成電路繼電保護是繼電保護技術,隨科技發展而發展的四個階段。經過長時間的發展,我國的繼電保護技術取得了成功,同時積累了豐富的運行經驗。隨著電力系統容量的日益增大,范圍越來越廣,部分電力系統各元件的繼電保護裝置。不能滿足電力發展的要求,一旦不能夠及時的解決,就會發生電力故障和或大面積停電等現象,所以,要立足于電力系統全局的基礎上,對故障原件被相應繼電保護裝置動作切除后和電力系統所呈現的工況進行研究等方面的內容,因此如何使其盡快恢復正常運行顯得尤為重要。所以,不僅應有完善的繼電保護技術,還應研究、推廣故障預測技術,加快規范管理操作規程,加強設備設計等舉措,使繼電保護裝置更具有準確性、安全性、穩定性和可靠性。
二、繼電保護系統不穩定因素分析
繼電保護系統具有速度性、選擇性與靈敏性三個特征:其一,速度性,當電力系統出現故障問題,繼電保護裝置能夠迅速檢測到電力系統故障發生的位置并及時解決;其二,選擇性,電力系統發生故障時繼電保護裝置能夠保證其他正常部位的穩定運行,隔離故障;其三,靈敏性,指電力系統出現問題或故障,繼電保護裝置能夠第一時間檢測到故障。
(一) 人為因素作用與影響
調查發現,繼電保護事故中幾乎有一般以上的事故都是由于人為因素造成的。較多的體現在工作人員專業素質水平不高,如檢修不到位,接線錯誤等現象。
(二) 繼電保護設備穩定性差
繼電保護設備一般是由主保護、后備保護、輔助保護欲異常運行保護四個部分共同組成的,在整個繼電保護設備整體當中,四種保護裝置有各自的保護功能與使用范圍,四部分在運行當中各為主體、互不干擾,因此在一定程度下此種狀態也成為了繼電保護這邊運行穩定性的影響因素。
(三) 電磁干擾因素影響
近年來隨著科學技術的迅速發展,電力系統繼電保護裝置越來越先進,促使整個電力系統的穩定性有了大幅度提升。例如微機保護裝置在繼電保護中的應用,能夠有效提高整個電力系統的安全性、穩定性,這一點是傳統繼電保護裝置不論是從安全、穩定性還是性能角度都不可比擬。但仍然需要注意的是,微機保護裝置中所應用的技術主要為微電子技術,因此在具體的運行過程當中難免會出現電磁感應等問題,很容易對電力系統的正常穩定運行造成干擾,影響到機電保護系統的運行穩定性。
(四) 外部環境等因素
首先,溫度影響。一般來說,外界溫度的升高或降低都會對幾點保護保護裝置造成印象。在高溫條件下,繼電保護原件表皮會逐漸融化;而在低溫環境當中,很容易會導致密封化合物的泄露,元器件的整體性能會迅速下降,從而對繼電保護系統的穩定性構成不利影響。其次, 沖擊與振動作用。如果繼電保護裝置受到猛烈的沖擊、振動,必然會造成裝置內電子元器件的損壞,如彎曲、形變、斷裂等問題,繼電保護裝置內部元件損壞,那么無疑會極大的影響到繼電保護裝置的性能。最后, 濾波干擾。繼電保護裝置電源輸送電量時一般會出現電磁感應等物理現象,發射出較多電磁波對繼電保護裝置的運行形成干擾。因此在條件允許的情況下最好設置一個電容器,過濾干擾源確保繼電保護裝置的高效與穩定運行。
三、提高電力繼電保護系統穩定性的具體對策
要想徹底確保電力繼電保護系統的運行穩定性,就必須要在繼電保護裝置運行的全過程采取科學、合理、有效的應對措施。眾所周知,繼電保護裝置穩定性在整個繼電保護系統處于核心地位,因此做好繼電保護裝置的穩定性維護對于確保整個電力繼電保護系統的穩定性尤為重要。
(一)嚴格把關材料選購
選擇和采購繼電保護裝置、相關元器件時必須要從適用范圍、使用功能、使用壽命、質量、材料等多個角度嚴格把關,確保繼電保護裝置及元器件在使用當中的高效率和穩定性。
(二)科學設計繼電保護系統
繼電保護裝置中晶體管所運用的技術為微電子技術,因此在實際運行當中不可避免的會出現電磁感應,進而產生電磁波對整個電力系統造成干擾,影響到繼電保護系統規定運行穩定性。因此科學設計繼電保護系統,最大限度的消除繼電保護系統內部的干擾對于提高電力系統繼電保護穩定性非常有效。
(三)強化線路隔離措施
在晶體管保護裝置的運行當中,一旦遭受高電壓輕則會造成由于電流過大而擊穿晶體管的問題,重則甚至會造成保護電路短路的嚴重后果,因此做好繼電保護。
(四)提升人員專業素質
電力系統繼電保護工作人員不論是在安裝、調試還是在具體的運行維護工作當中都應該嚴格按照相關技術規程與流程操作,并通過不斷學習提高自身專業素質水平,切實保證自身安全、提高電力系統繼電保護穩定性。
提高繼電保護運行的準確, 減少電力系統繼電保護不穩定性,減少事故發生,運行人員需要經過反復學習繼電保護原理, 熟悉現場的繼電器、信號吊牌與壓板等。某種程度上來說,需要嚴格認真執行繼電保護相應的制度及保護安全的措施等。在其操作過程中,嚴格遵循繼電保護的范圍,實施劃分或獲得調度的同意。 另外,為保證投入及退出的準確,在實施競選的編程前,還應對各指標進行正確合理的編入,從而確保電力系統能夠正常運行。
四、提高繼電保護可靠性
首先,在電力系統繼電保護過程中,其制造及選購保護裝置時,需要對其進行嚴格質量把關,滿足質量要求,才能夠使用,減少故障產生,延長裝置使用的年限,杜絕采用不符合要求的元件。此外,裝置在故障過程中,要設立能夠解決設施的可選擇性,全面考慮裝置的保護設計與計算合理性, 不斷提高裝置在工作運行狀態下的可靠性。其次,因為家電保護系統中晶體管抗干擾性與保護性不高,易受到不良影響,所以在設計與調試時,要盡可能切斷相關干擾途徑,或是增加設置接地電容等相應裝置,對晶體管的裝置,要進行巡回監測與保護。另外在設計晶體管保護裝置的時候,要優先考慮電力高壓的情況,避免受到高壓電流的影響,從而造成短路與跳閘等不良現象的產生。最后,相關工作人員,要不斷的提高自身專業知識與業務技能,同時,提高安全意識與,并對工作認真負責,在突發狀況時,提高臨場應變的能力與處理能力, 嚴格遵守相關工作制度及要求,履行其職責。此外,對裝置運行檢修與故障處理時,需要加強高度重視,做好定期或不定期的檢查工作,制定合理有效的故障處理預案,維護電力系統的安全穩定的正常運行工作的狀態,從而加強故障技術的科研和改造,最大限度地提高繼電保護的可靠性。
結束語:
當前,電給我們的生活、工作帶來了方便,由此改變了我們的生活,為了滿足人們對電的需求,需要建設大量的電力工程傳輸電力,供給千家萬戶,大小廠礦。 在社會用電量不斷增長和電網規模不斷擴大的同時,電力系統安全日益突出,有效判斷、快速切除故障, 確保電網安全穩定運行是繼電保護的首要任務, 因此,對繼電保護發生故障時,需要采取應對措施,解決相關問題,確保整個電力系統能夠正常運行。
參考文獻:
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江西南昌供電公司繼保班班長。2006年南昌大學電氣工程及其自動化專業函授本科畢業。多次參加專業技術培訓,被國家電網公司聘為國網技術學院兼職培訓師,2010年獲高級技師資格。
自1997年畢業于武漢電力學校后一直扎根在繼電保護崗位上,十幾年如一日,全身心投入在工作中,從未完整地休息過節假日,解決了眾多繼電保護運行和檢修工作中的關鍵技術難題,獲得的榮譽多不勝舉,卻一直將“榮譽”二字看得很輕。他就是南昌公司繼電保護專職——曾慶匯。“當工人就要把技術學精,用技術說話!”是他對自己始終不變的要求。
“光自己學會是不夠的”
曾慶匯最大的優點就是“肯鉆研”,一直以來堅持用高標準要求自己。他訂閱和購買了大量書籍和雜志,堅持學習,不斷總結現場碰到的問題,堅持做筆記,他的筆記成為班組的一本“活字典”,有什么不懂的,在上面大都可以找到答案。“光自己學會是不夠的”,他還從不吝賜教,志在培養更多年輕技術骨干,任班長6年來培養了8位作業負責人、4位副班長、1位班長和1位分公司副經理,其中經考核獲得了優秀師徒獎。同時他還在省公司技能培訓中心擔任兼職培訓師,完成了專業課程教學和實訓指導等教學任務,2009年作為國網公司專家參與國網遠程課件的評審,提出了很多可操作性的建議。
2011年8月,他被國網技術學院聘請為繼電保護專業兼職培訓師,對國網新進員工進行為期半年的在職培訓。隨著近幾年電網建設步伐的加快,新型保護裝置大量投入現場,但保護專業新學員對設備情況不了解、原理不熟悉,出了問題無從下手,缺乏發現問題、分析問題、解決問題的能力。針對這些問題,曾慶匯結合學院實訓室目前的繼電保護裝置認真編寫了授課課件“微機母線保護原理”及“智能變電站技術相關介紹”,并將技術規程、18項反措的具體內容貫穿其中,從保護的原理、調試、運行、現場經驗及注意事項等多方面進行備課,確保學員容易領會。教學工作不僅使新入職學員受益,也為自身的提高搭建了一個很好的平臺。
刻苦鉆研,成果顯著
工作中曾慶匯刻苦鉆研,多年來解決了眾多繼電保護運行和檢修工作中的關鍵技術難題,他孜孜以求,編寫了現場運行規程。同時,他還注重對技術經驗進行總結、提升,積極進行科學研究,研究成果令人矚目:近年來多篇理論成果在國家核心刊物上發表,撰寫的論文《一起收信電平過高引起的高頻保護誤動分析》獲得江西省電力公司2010年度科技進步一等獎。發明的《新型交流操作備自投裝置》2011年獲得國家實用新型專利,《在線監測光差通道保護裝置》2010年獲得國家實用新型專利。2009年QC《縮短110kV主變中性點絕緣被沖擊時間》獲江西省公司三等獎;2008年QC《提高驗收質量,防止二次部分帶缺陷投入運行》獲江西省電力行業三等獎;2007年QC《防止WBH-801主變保護誤動》獲南昌公司優秀成果獎;2006年QC《解決線路PT失壓問題》獲南昌公司三等獎。2008年合理化“建立繼電保護文檔管理系統”獲南昌公司一等獎;2007年合理化“10KV配電網的中心點經小電阻接地”及“改進及規范PT回路”獲南昌公司最佳建議獎。
曾慶匯多次參加全省調考,成績均名列前茅。憑借出色的工作成績,他連年榮獲南昌供電公司勞動模范;2009年,被評為“國網公司優秀技能專家”;2010年,獲“全國電力行業技術能手”稱號,“南昌市十大金牌職工”;2012年,獲國網優秀兼職培訓師,12月獲“電力教育培訓新星特等獎”;今年他還獲得了“江西省政府首席技師”稱號。
用實力助推企業發展
近三年來,曾慶匯先后承擔了110kV李家莊變電站等多個變電站綜合自動化改造工程、盤龍山變等多個220kV變電站大型改造二次部分圖紙的設計、5條110kV線路保護換型施工與調試、多個主變雙重化及中央信號改造施工與調試、所管轄變電站的大修與技改工作,這些變電站改造前主變、線路保護老化多次誤動及拒動,改造后保護及后臺運行穩定,保護正確動作率100%,提高了系統穩定性和供電可靠率,保證了電網安全運行。
曾慶匯還從規劃、設計介入,對一些可利用的設備、電纜進行優化組合,找出最優的設計方案,減少了很多不必要的投資,為公司節約成本近100萬元,完成改造資金3600多萬元。
培訓中不斷提升自我
關鍵詞:10 kV配電變壓器 保護配置合理選擇
保護方式的配置一般有兩種:一種利用斷路器;另一種則利用負荷開關加高遮斷容量的后備式限流熔斷器組合。這兩種配置方式在技術和經濟上各有優缺點,以下對這兩種方式進行綜合比較分析。
1、環網供電單元接線形式
1.1環網供電單元的組成
環網供電單元由間隔組成, 一般至少有3個間隔,包括2個環纜進出間隔和1個變壓器回路間隔。
1.2環網供電單元保護方式的配置
環纜饋線與變壓器饋線間隔均采用負荷開關,通常為具有接通、隔斷和接地功能的三工位負荷開關。變壓器饋線間隔還增加高遮斷容量后備式限流熔斷器來提供保護。實際運行證明,這是一種簡單、可靠而又經濟的配電方式。
1.3環網供電單元保護配置的特點
負荷開關用于分合額定負荷電流, 具有結構簡單、價格便宜等特點, 但不能開斷短路電流,高遮斷容量后備式限流熔斷器為保護元件, 可開斷短路電流,如將兩者有機地結合起來,可滿足配電系統各種正常和故障運行方式下操作保護的要求。斷路器參數的確定和結構的設計制造均嚴格按標準要求進行,兼具操作和保護兩種功能,所以其結構復雜,造價昂貴,大量使用不現實。環網柜中大量使用負荷開關加高遮斷容量后備式熔斷器組合裝置,把對電器不盡相同的操作與保護功能分別由兩種簡單、便宜的元件來實現,即用負荷開關來完成大量發生的負荷合分操作,而采用高遮斷容量后備式限流熔斷器對極少發生短路的設備起保護作用,很好地解決問題,既可避免使用操作復雜、價格昂貴的斷路器,又可滿足實際運行的需要。表1列出3種保護配置方式的技術-經濟比較。
10 kV配電變壓器保護配置方式的合理選擇從此可以看出:
a) 斷路器具備所有保護功能與操作功能,但價格昂貴;
b) 負荷開關與斷路器性能基本相同,但它不能開斷短路電流;
c) 負荷開關加高遮斷容量后備式限流熔斷器組合,可斷開短路電流,部分熔斷器的分斷容量比斷路器還高,因此,使用負荷開關加高遮斷容量后備式限流熔斷器組合不比斷路器效果差,可費用卻可以大大降低。
1.4負荷開關加高遮斷容量后備式熔斷器組合的優點
采用負荷開關加高遮容量熔斷器組合,具有如下優點:
a) 開合空載變壓器的性能好。環網柜的負荷種類,絕大部分為配電變壓器,一般容量不大于1 250 kVA,,極少情況達1 600 kVA,配電變壓器空載電流一般為額定電流的2%左右,較大的配電變壓器空載電流較小。環網柜開合空載變壓器小電流時,性能良好,不會產生較高過電壓。
b) 有效保護配電變壓器,特別是對于油浸變壓器,采用負荷開關加高遮斷容量后備式限流熔斷器比采用斷路器更為有效,有時后者甚至并不能起到有效的保護作用。有關資料表明,當油浸變壓器發生短路故障時,電弧產生的壓力升高和油氣化形成的氣泡會占據原屬于油的空間,油會將壓力傳給變壓器油箱體,隨短路狀態的繼續,壓力進一步上升,致使油箱體變形和開裂。為了不破壞油箱體,必須在20 ms內切除故障。如采用斷路器,因有繼電保護再加上自身動作時間和熄弧時間,其全開斷時間一般不會少于60 ms,這就不能有效地保護變壓器。而高遮斷容量后備式限流熔斷器具有速斷功能,加上其具有限流作用,可在10 ms之內切除故障并限制短路電流,能夠有效地保護變壓器。因此,應采用高遮斷容量后備式限流熔斷器而盡量不用斷路器來保護電器,即便負荷為干式變壓器,因熔斷器保護動作快,也比用斷路器好。
c) 從繼電保護的配合來講,在大多數情況下,也沒有必要在環網柜中采用斷路器,這是因為環網配電網絡首端斷路器(即110 kV或220 kV變電站的10 kV饋出線斷路器)的保護設置一般為:速斷保護的時間為0 s,過流保護的時間為0.5 s,零序保護的時間為0.5 s。若環網柜中采用斷路器,即使整定時間為0 s動作,由于斷路器固有動作時間分散,也很難保證環網柜中的斷路器而不是上一級斷路器首先動作。
d) 高遮斷容量后備式限流熔斷器可對其后所接設備,如電流互感器、電纜等都可提供保護。高遮斷容量后備式限流熔斷器的保護范圍可在最小熔化電流(通常為熔斷器額定電流的2~3倍)到最大開斷容量之間。限流熔斷器的電流-時間特性,一般為陡峭的反時限曲線,短路發生后,可在很短的時間內熔斷,切除故障。如果采用斷路器作保護。必定使其它電器如電纜、電流互感器、變壓器套管等元件的熱穩定要求大幅度提高,加大了電器設備的造價,增大工程費用。
在這里,有必要指出在采用負荷開關加高遮斷容量后備式熔斷器組合時,兩者之間要很好地配合,當熔斷器非三相熔斷時,熔斷器的撞針要使負荷開關立即聯跳,防止缺相運行。
2、終端用戶高壓室接線形式
標準GB 14285―1993《繼電保護和安全自動裝置技術規程》規定,選擇配電變壓器的保護開關設備時,當容量等于或大于800 kVA,應選用帶繼電保護裝置的斷路器。對于這個規定,可以理解為基于以下兩方面的需要:
a) 配電變壓器容量達到800 kVA及以上時,過去多數使用油浸變壓器,并配備有瓦斯繼電器,使用斷路器可與瓦斯繼電器相配合,從而對變壓器進行有效地保護。
b) 對于裝置容量大于800 kVA的用戶,因種種原因引起單相接地故障導致零序保護動作,從而使斷路器跳閘,分隔故障,不至于引起主變電站的饋線斷路器動作,影響其他用戶的正常供電。
此外,標準還明確規定,即使單臺變壓器未達到此容量,但如果用戶的配電變壓器的總容量達到800 kVA時,亦要符合此要求。
目前,多數用戶的高壓配電室的接線方案此所示,這是基本的結線方式,在此基礎上可以派生出一主一備進線或雙進線加母線分段等方式。
從此可知,一般在A處裝設斷路器,在B處也裝設斷路器,這樣,視繼電保護的配置情況,可以用A或B達到GB 14285―1993《繼電保護和安全自動裝置技術規程》的兩個要求,在其中1臺變壓器需要退出運行時,操作B處的斷路器即可實現。
根據有關的理論及現場試驗,在B處裝設熔斷器作為保護裝置更為合理、有效。筆者認為,在采用此的接線方式時,在B處應當裝設負荷開關加高遮斷容量后備式熔斷器的組合,在A處裝設斷路器,既達到GB 14285―1993《繼電保護和安全自動裝置技術規程》的要求,而在B處裝設熔斷器作為每臺變壓器的相間短路保護,且利用負荷開關又可進行每臺變壓器的投切操作,這樣,在B處裝設的就不是常用的開關柜而是環網負荷開關柜,其造價較低,體積較小,能夠有效節省配電投資。此外,如果處理好負荷開關轉移電流以及與熔斷器交接電流的選擇,也不排除在B處用每臺負荷開關進行對應變壓器零序保護的可能性。
【關鍵詞】繼電保護;微機母差技術;應用
中圖分類號:TM65 文獻標識碼:A
在現代電網建設與運營中,母線故障是影響最為嚴重的故障之一,通過微機控制母差保護技術實現繼電保護目標、實現電力系統的穩定供電,利用微機母差保護技術滿足現代變電站自動化需求、滿足現代遠程監控、遠程維護變電站的需求。我國110千伏輸變電系統的建立與技改工作中應加強微機母差技術的應用,以此提高繼電保護效能,滿足現代科技發展條件下生產、生活用電需求,滿足我國社會主義國家建設中電力能源供應需求。
微機母差技術基礎概述
與傳統母差保護技術相比,微機母差保護技術具有數字采樣、數字模型分析、調整系數可以整定等特點。而且,微機母差保護技術還能夠實現TA回路與跳閘出口回路無觸點切換,進而增加動作可靠性。在現代計算機技術快速發展的今天,微機母差保護技術還能夠通過內置軟件實現母差保護的不同配置、實現人機對話及有線監控。隨著現代計算機科技的滲透與應用,微機母差保護技術得到了快速的發展。單片機控制、總線控制技術的復合運用為繼電保護工作提供了先進的技術支持,微機母差技術的應用也促進了電廠技改、設備維護部門經驗的積累。目前,我國電廠、變電站的繼電保護中微機母差技術有著廣闊的發展前景。在我國電力行業快速發展的今天,我國微機母差技術應用研發應用能力得到了極大的提高。
繼電保護中微機母差技術的應用
2.1微機母差技術在繼電保護中的應用
歷史我國微機繼電保護技術的應用已有近二十年歷史,通過這二十年的發展、研究與應用經驗總結,我國繼電保護中微機母差技術的應用已經取得了一定的成績。在現代電力輸變電線路及變電站的建設與技改工作中,微機母差保護技術已經成為了電力系統的重要技術方式,是保障電力系統安全穩定運行的關鍵性技術。但是,受我國微機母差技術應用起步較晚、相關人才培養需要時間積累等因素影響,我國現代繼電保護中微機母差技術的應用中存在著諸多的問題。應用與運行管理理念保守、技術應用管理存在不足等問題都制約了我國現代繼電保護中微機母差技術的應用。針對這樣的問題我國現代電力輸變電運營企業應強化微機母差技術的深入研究,以滿足繼電保護需求為基礎加快微機母差技術的應用、保障電力系統的安全穩定運行。
2.2以微機母差技術為基礎的繼電保護設備應用
隨著我國繼電保護技術及微機母差技術的發展,我國繼電保護設備廠家加快了設備的研究與應用。通過高集成的單片機應用實現繼電保護職能,以母差技術為核心、提高繼電保護能力。針對現代電力技術改革發展需求,繼電保護裝置生產企業應加快研究與開發,運用微機母差技術提高繼電保護的運行效能,并通過高集成度、齊全配置、強抗干擾能力、低功耗等優勢,滿足現代電力能源輸送中繼電保護工作需求。
2.3以繼電保護需求調研為基礎,應用微機母差技術
在微機母差技術應用中,需要根據繼電保護需求及實際供變電需求為基礎,選擇相應的微機母差技術與設備。因此,在以微機母差技術為基礎的繼電保護應用中,系統設計與設備選擇中應注重繼電保護需求的調研。根據輸變電過程中電力負荷、電流電壓實際情況,選擇相應的繼電保護設備,并對機電保護設備中的微機母差技術情況進行分析與評價,以評價結論為結果確保設備選型及輸變電設計的科學性,保障微機母差技術在繼電保護裝置中的應用效果。在繼電保護設計與應用中,還應明確母線保護作用。以母線保護需求、相鄰元器件保護目標為重點,進行母差技術在繼電保護裝置中的應用設計。遵循《繼電保護和安全自動裝置技術規程》對母線保護需求及微機母差保護技術進行設計應用,實現母線保護及故障快速切除目標。
常見微機母差技術應用
繼電保護裝置在我國多年的微機母差技術應用中,形成了一定的行業規范及特點。目前,我國微機母差技術應用繼電保護裝置主要由WMZ-41型、WMH-800型、BP-2B型、RCS-915型母線,還有深圳、南京自動化研究所研制出的BP-2A、BP-2B微機母差保護裝置構成,這幾類微機母差技術應用的繼電保護裝置在借鑒國外先進經驗的基礎上,分析了我國國內電力供應設備的實際情況。現介紹BP-2A微機母差保護應用分析及應注意的問題:
BP-2A微機母差保護適用于500kV及以下電壓等級的各種主接線方式,充分發揮了微機保護的智能優勢,并能與變電站綜合自動化系統相聯。
B P - 2 A 微機母差保護不像傳統的母差保護那樣要求CT變比必須一致,也就不需要安裝中間變流器。該裝置將CT變比像定值那樣進行設置,母線上各單元變比輸入CPU后,程序以其中的最大變比為基準,進行電流折算,使求差流時各CT變比一致。此時的差電流門檻定值的計算以及差電流的顯示,都以最大變比為基準。因此,在整定定值時,沒有用到的單元所設的CT變比一定不能大于投入運行的單元中的最大變比,否則計算出的電流門檻值及差電流值就是錯誤的,會導致母差保護拒動。因此在整定定值時一定要注意沒有用到的單元的CT變比整定是否正確。
BP-2A微機母差保護有其自身的優點,但也存在不足之處。例如各單元刀閘輔助接點接觸的好壞就直接影響了母差保護動作的可靠性和選擇性,在該裝置中當刀閘輔助節點出現問題時就只有通過發告警通知值班人員強行置刀閘位置。在該裝置的改進版本BP-2B中就采用各支路電流和電流分布來校驗刀閘接點的正確性。當發現刀閘輔助接點狀態與實際不符,即發出“開入異常”告警信號,在狀態確定的情況下自動修正錯誤的刀閘接點。另外,BP-2A微機母差保護裝置判斷C T 是否飽和是通過判斷差動動作與故障發生是否同步來實現的。當差動動作與故障發生是同步的則認為是區內故障,如果相差5ms以上則認為是CT飽和造成的存在閉鎖差動保護。因為當發生區外故障時,在初始階段和線路電流過零點附近存在一個線性傳變區,差動保護不會動作。但現在質量不是很好的CT在嚴重區外故障時1.5ms就會達到飽和,還是會造成母差誤動作的。該裝置的抗CT飽和能力就沒有中阻抗類型的母差保護強,還需要加以改進。
結束語
在現代輸變電技術中,母線的保護是保障輸變電線路安全穩定運行的關鍵、是保障變電站設備安全的關鍵。在現代電力系統建設與技改工作中,微機母差技術應用能夠提高繼電保護能力、縮小母線故障造成的設備損失。在現代計算機技術高速發展的今天、在單片機技術快速發展的今天,微機母差技術在繼電保護裝置的應用,提高了繼電保護可靠性。以微機母差技術為基礎的繼電保護裝置的應用,還能夠促進集中控制、遠程控制技術運用,實現電力運行綜合成本的降低。目前,我國電網繼電保護裝置正在逐步進行微機母差技術改造,多數地區已經完成了微機化技改,這一現象預示了微機母差技術在我國電力電網中巨大的應用發展前景。
參考文獻:
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關鍵字:站用電 保護整定 計算
中圖分類號: TM411 文獻標識碼: A 文章編號:
1站用電系統
站用電系統是向變電站內電氣一、二次設備、站內生活設施、照明設備等提供安全可靠的交流工作電源的動力系統,其負荷主要是:主變壓器的冷卻風扇、蓄電池組的充電設備、站內采暖通風、斷路器操作機構加熱、照明及檢修用電等。
1.1站用電系統接線
1.1.1站用電系統采用三相四線制,系統中性點直接接地,系統額定(標稱)電壓380/220V。站用電母線采用單母線分段型式接線,最終變電站為2臺站用變。
1.1.2站用變壓器容量
新建變電站要求每臺站用變按全站計算負荷選擇。
1.1.3運行方式:正常情況下,由1臺站用變供站內全部動力電源,分段或聯絡斷路器合閘位置。當運行的站用變故障或失壓時,由互投裝置自動投切到另一站用變低壓側。
1.1.4供電方式
1.1.4.1站用電負荷宜由站用配電屏(柜)直配供電,對重要負荷應采用分別在兩段母線上的雙回路供電方式;
1.1.4.2強油風(水)冷主變壓器冷卻裝置、有載調壓裝置及帶電濾油裝置,宜共同設置互為備用的雙回路電源進線。并只在冷卻裝置控制箱內自動切換。
1.1.4.3330~500kV變電站的控制樓、通信樓,可根據負荷需要,分別設置專用配電屏向樓內負荷供電。專用屏宜采用單母線接線。
1.1.4.4斷路器、隔離開關的操作及加熱負荷,可采用按配電裝置區劃分的、分別在兩段站用電母線上的回路供電方式:
1)各區域分別設置環行供電網絡,并在環網中間設置刀開關以開環運行;
2)各區域分別設置專用配電箱,向各間隔負荷輻射供電,配電箱電源進線一路運行、一路備用。
1.2站用變壓器運行方式
根據《220kV~500kV變電所所用電設計技術規程(DL/T5155-2002)》中,第4.1.1條:所用變壓器“兩臺容量相同,互為備用(分列運行)”、“每臺工作變壓器按全所計算負荷選擇”。在《35kV~110kV無人值班變電所設計規程(DL/T5103-1999)》第6.3.1條也有同樣規定。
根據《220kV~500kV變電所所用電設計技術規程(DL/T5155-2002)》條文說明中,第4.1.1條,1992年調查結果:“兩臺站用工作變壓器分列運行相互備用”與“一臺工作一臺明備用”方式比較,全停事故明顯降低,全停事故率分別為和;1983年的調查資料,“一臺工作一臺明備用”方式下全停事故率高達,平均3~4年就一次。調查結果證明,變電站裝設兩臺容量相同且分列運行相互備用的站用工作變壓器,保證了站用電系統的可靠性和靈活性。
所以,建議110kV變電站的站用變應采用兩臺容量相同、互為備用的站用變壓器。而目前,實際設計中,站用變壓器一臺容量為50kVA,供站內正常動力、電熱、照明等負荷;另一臺容量為100kV,用于檢修主變時的真空濾油及其冬季加熱。
1.3站用電系統保護及整定計算
對高壓側采用斷路器的站用變,高壓側配置電流速斷保護和過電流保護,同時,利用高壓側的過電流保護兼作單相短路保護。
計算用站用變壓器接線圖,見圖2.
圖2.110kV變電站站用變短路電流計算接線圖
1.3.1原始參數
1.3.1.1高壓系統電抗
站用變壓器容量:100kVA;
站用變壓器電壓比:10.5/0.4kVA;
正序和負序電抗:
正序和負序電阻:,系統電阻忽略不計。
站用變壓器
正序和負序阻抗:
正序和負序電阻:
正序和負序電抗:
查看《工廠配電設計手冊》得站用變壓器零序電抗、電阻近似參數(使用100kVA鋁芯站用變壓器):
零序電阻:
零序電抗:
1.3.1.3電力電纜
1) 電力電纜型號選擇
站用變低壓側額定電流:;
工作電流:;
根據查得的資料,的空氣敷設中載流量為157.9A、埋土敷設中載流量為185.5A,可以采用。
電纜長度:。
2)阻抗計算
查《工廠配電設計手冊》,得站用電力電纜單位電抗、電阻:
單位正序和負序電阻:
單位正序和負序電抗:
單位零線零序電阻:
單位相線零序電抗:
單位零線零序電抗:
得當時,電力電纜阻抗
正序和負序電阻:
正序和負序電抗:
相線零序電阻:
零線零序電阻:
相線零序電抗:
零線零序電抗:
電纜零序電阻:
電纜零序電抗:
1.3.2短路計算
1.3.2.1點三相短路
注意:除本條采用、的計算條件,進行標么值計算,用于高壓側保護裝置整定計算外,其余均折算到400V側,有名值計算。
站用變壓器低壓側短路時折算到高壓側穿越電流的換算關系見《工廠配電設計手冊》。
1)根據最新整定計算書,得10kV母線的系統參數:
10kV母線系統最大運行方式下正序阻抗標么值:
10kV母線系統最小運行方式下正序阻抗標么值:
2)站用變阻抗標么值:
最大運行方式下三相短路
標么值:
有名值:
最小運行方式下二相短路
標么值:
有名值:
最大負荷電流:
1.3.2.2點三相短路(400V側)
系統至短路點總阻抗
正序總電阻:
正序總電抗:
正序總阻抗:
得三相短路電流:
換算到10kV側:
1.3.2.3點單相短路(400V側)
系統至短路點總阻抗
零序總阻抗:
得單相短路電流:
換算到10kV側:不接地相
接地相
1.3.3靈敏度效驗
根據孟慶炎等編著水利電力出版社1993年《電力系統繼電保護與安全自動裝置整定計算》第391頁,“6~10kV電力變壓器繼電保護整定計算”,得
電流速斷保護定值:
過電流保護定值:
站用變壓器低壓側點兩相短路時,過電流保護靈敏度:
速斷:,不滿足,保護范圍不能至站用變壓器低壓側出口,必須靠近后備過電流保護補救。
過電流:,滿足。
電纜L末端點兩相短路時,過電流保護靈敏度:
,滿足。
電纜L末端點單相短路時,過電流保護靈敏度:
非接地相:,不滿足;
接地相:,滿足。
1.3.4結語
通過上述整定計算,在常規變電站站用變壓器(接線)低壓側進線電力電纜末端(點,電纜長度,電纜型號)短路時高壓側保護裝置的靈敏度基本滿足要求。因為單相接地在三相內各相均可能發生,所以,利用高壓側過電流保護兼作單相短路保護時,必須三相配置。
存在的問題是:由于數據查找困難,計算精度較粗略。所以,為保證靈敏度,可以采取增加電力電纜截面或降低過電流保護定值等措施。
參考文獻
[1]《220kV~500kV變電所所用電設計技術規程(DL/T5155-2002)》.中華人民共和國國家經濟貿易委員會,2002