【关键词】电力系统;变电运行;继电保护
在电力系统中有着各种各样的电气设备及电网线路等,若电力系统在运行过程中出现问题就会对整个电网及电气设备造成极大的危害。为了保证电力系统的安全运行,必须要采用继电保护装置进行保护,以保证电力系统的正常运行[1]。随着人们对用电安全、质量的要求越来越高,从而对继电保护装置也提出更高的要求,以保证电力系统的安全运行。在电力系统中,继电保护装置可以起到维护系统稳定与预防出现大面积停电的作用。为了更好地保证电力系统的安全运行,对继电保护装置进行优化及升级非常有必要。
1继电保护装置运行的性能要求
对于继电保护装置而言,对其运行的性能要求包括以下几点:
(1)可靠性。作为继电保护装置的基础性能,可靠性是保证充分发挥其自身优势的前提。继电保护的快速、可靠动作是避免变电运行状况恶化及保证变电安全、可靠运行的基础。据统计,有60%以上的电力系统事故都是因为继电保护不可靠动作引起的[2]。其中,继电保护可靠性主要包括正确动作率、平均无误动时间等指标。因此在进行继电保护可靠性评估时,必须要综合考虑正确动作率、保护误动频率及平均无误动时间等指标。另外,对保护装置的设计、按照、调试都必须严格按照标准进行,以保证保护装置的可靠运行。当保护装置投入运行之后,必须要做好装置的定期维护与保养工作;
(2)快速性。继电保护装置的快速性要求在发生电路故障时,保护装置能在第一时间动作,快速将故障切断,以使其他不受损坏。通过快速切断故障,从整体上提高变电运行的稳定性,有利于节省电力运营成本。
(3)灵敏性。继电保护装置的灵敏性要求在发现电路故障时,保护装置能在较短的时间内动作,并进行故障的处理。通过在短时间内切断故障,有利保证其他设备的安全。
(4)选择性。继电保护装置的选择性是要求当变电运行出现故障时,保护装置能够针对实际情况将故障点边上的断路器进行选择性切断,以保证部分无故障设备的正常运行。
2继电保护装置的选型
继电保护在变电运行中发挥不可或缺的作用,因此,在继电保护过程中,必须根据实际的变电运行情况,进行合理设置继电保护,落实继电保护装置选型工作。大多情况下,继电保护装置的设置具有独立的特征,根据保护对象,采取针对性的配置方案,就地分散布置,电流电压量直接输入,动作后继电保护装置直接操作断路器跳闸。继电保护装置和综合自动系统具有完全独立的特征,可保证整个变电运行系统的安全性、可靠性。变电运行系统中所选的继电保护装置必须引进各种先进化的技术,切实符合电力系统反事故措施的相关标准,符合继电保护和安全自动装置技术规程规定,确保现场试运行的顺利展开,继电保护装置各项性能指标均能符合变电运行标准。继电保护装置在符合相关规程要求的基础上,必须充分保障现有相关设备的技术条件,综合考虑整个变电运行系统组网功能和技术发展趋向,进行选择可靠性较为明显、性价比较高、方便维护的继电保护产品。
3在变电运行中继电保护的有效策略
变电运行中继电保护的目的就是提高继电保护的可靠性及其响应速度。而利用计算机技术与通信技术,能有效提高系统运行的安全性及可靠性。可根据线路的电压等级及其重要性,从而采取相应的继电保护方法。可在主变压器与线路保护中连接GOOSE网络作为信息传输线路。对主变压器、线路以及母线的保护方法如下:
3.1主变压器的继电保护
作为变电系统中重要组成设备,变压器在电力系统中的作用非常重要。因此必须要加强对点变压器的全面保护,以避免其出现故障。可根据电压的等级与设备的容量在高、低压侧之间的安装性能良好、可靠性较强的继电保护装置。严格按照相关的安装要求,电压应采取双套配置进行保护,也就是智能终端和合并单元共同组成的双套配置系统。在进行配置时,主、后备一体化的配置可使第一套智能终端设备对应差动保护,而使第二套智能终端与合并单元及后备保护相对应。另外,由于继电保护装置对数据的获取主要是通过检测装置而检测出的电压电流量,因此能避免因网络干扰而影响继电保护系统的运行。同时,变压器终端设备既可以连接继电保护装置,也可以连接在GOOSE网络上,以使保护装置即使是在控制信号中断下还能通过GOOSE网络实现对智能终端的控制,并进行准确无误的动作。
3.2线路的继电保护
在进行变电运行的线路保护时,测控和保护是共同完成的。线路保护可利用断路器与直接采样来实现,且与GOOSE网络进行连接,即使是在断路器失灵的情况下,系统还能有效发挥出线路保护的功能。同时,安装在各线路之间的保护装置,既可以与智能终端、合并单元进行串行相连,也可以和GOOSE网络进行连接。而主线系统与子线系统之间的电子式互感器,可对线路中的电压及电流信号进行测定,并传输至合并单元中进行数据的打包,然后利用光纤传输控制信号。
3.3母线的继电保护
母线的继电保护可采取分布式设计方法,并通过单套配置保护母线,有利于促进保护装置和测控系统的集成。通过连接智能终端与合并单元,母线保护装置就能利用继电保护系统实现对故障的检测以及自动处理。
3.4做好保护装置的巡检工作
通过对设备的全面巡检,若发现装置保护定值以及二次回路出现变更现象,必须要对这些现象进行核对及确认,并做好变更记录,在有关责任人签字确认后,及时采取有效措施进行处理。
3.5做好继电保护装置的质量检验工作
在安装于调试好继电保护装置后,还要再一次检查与验收其质量、性能,以保证保护装置运行的可靠性。在检验质量时,应进行自检,再向厂家提交检验验收单,以让厂家采用试验手段进行检验,以确保其性能的稳定性及可靠性。
3.6提高继电保护运行操作的准确性
变电运行维护人员必须要充分掌握继电保护装置的工作原则及结构,以便对保护装置进行准确的操作。在操作的过程中必须要严格按照标准执行,必须在获取调度的指令后才能进行投入或退出操作。另外,应将保证装置的相关信息编入到运行规程中,以提高投入、退出操作的准确性。
4结束语
综上所述,在通过应用继电保护装置,合理选择继电保护装置的类型,从而实现对电力系统中所有电气设备的实时监控,当出现故障时能及时、准确、可靠地将故障部位切断,并保证其他无故障设备的正常运行。通过在主变压器、线路及母线中应用继电保护技术及计算机网络技术,能有效提高继电保护的可靠性,有利于保证电力系统的安全、可靠运行。
参考文献:
[1]沈平,周磊.对变电运行中继电保护的探析[J].电源技术应用,2013(9).
[2]马宏燕,郭萍.浅析变电运行中的继电保护问题[J].科技创新与应用,2014(3).
论文摘要:继电保护技术向计算机化、网络化、智能化、保护、控制、测量和数据通信—体化方向发展。并且电力作为当今社会的主要能源,对国民经济的发展和人民生活水平的提高起着极其重要的作用,本文对继电保护发展现状、电力系统中继电保护的配置与应用、继电保护装置的维护作了详细的介绍。
电力作为当今社会的主要能源,对国民经济的发展和人民生活水平的提高起着极其重要的作用。现代电力系统是—个由电能产生、输送、分配和用电环节组成的大系统。电力系统的飞速发展对电力系统的继电保护不断提出新的要求,近年来,电子技术及计算机通信技术的飞速发展为继电保护技术的发展注入了新的活力。如何正确应用继电保护技术来遏制电气故障,提高电力系统的运行效率及运行质量已成为迫切需要解决的技术问题。
1、继电保护发展现状
电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求,电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力,因此,继电保护技术得天独厚,在40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段。
建国后,我国继电保护学科、继电保护设计、继电器制造工业和继电保护技术队伍从无到有。在大约10年的时间里走过了先进国家半个世纪走过的道路。上世纪50年代,我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术,建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍。对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。阿城继电器厂引进消化了当时国外先进的继电器制造技术,建立了我国自己的继电器制造业。因而在60年代中我国己建成了继电保护研究、设计、制造、运行和教学的完整体系。这是机电式继电保护繁荣的时代,为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。
2、电力系统中继电保护的配置与应用
2.1继电保护装置的任务
继电保护主要利用电力系统中原件发生短路或异常情况时电气量(电流、电压、功率等)的变化来构成继电保护动作。继电保护装置的任务在于:在供电系统运行正常时,安全地。完整地监视各种设备的运行状况,为值班人员提供可靠的运行依据;供电系统发生故障时,自动地、迅速地、并有选择地切除故障部分,保证非故障部分继续运行;当供电系统中出现异常运行工作状况时,它应能及时准确地发出信号或警报,通知值班人员尽快做出处理。
2.2继电保护装置的基本要求
1)选择性:当供电系统中发生故障时,继电保护除。首先断开距离故障点最近的断路器,以保证系统中其它非故障部分能继续正常运行。
2)灵敏性:保护装置灵敏与否一般用灵敏系数来衡量。在继电保护装置的保护范围内,不管短路点的位置如何、不论短路的性质怎样,保护装置均不应产生拒绝动作;但在保护区外发生故障时,又不应该产生错误动作。
3)速动性:是指保护装置应尽可能快地切除短路故障。缩短切除故障的时间以减轻短路电流对电气设备的损坏程度,加快系统电压的恢复,从而为电气设备的自启动创造了有利条件,同时还提高了发电机并列运行的稳定眭。
4)可靠性:保护装置如能满足可靠性的要求,反而会成为扩大事故或直接造成故障的根源。为确保保护装置动作的可靠性,必须确保保护装置的设计原理、整定训算、安装调试正确无误;同时要求组成保护装置的各元件的质量可靠、运行维护得当、系统简化有效,以提高保护的可靠性。
2.3保护装置的应用
继电保护装置广泛应用于工厂企业高压供电系统、变电站等,用于高压供电系统线路保护、主变保护、电容器保护等。高压供电系统分母线继电保护装置的应用,对于不并列运行的分段母线装设电流速断保护,但仅在断路器合闸的瞬间投入,合闸后自动解除。另外,还应装设过电流保护,对于负荷等级较低的配电所则可不装设保护。变电站继电保护装置的应用包括:
①线路保护:一般采用二段式或三段式电流保护,其中一段为电流速断保护,二段为限时电流速断保护,三段为过电流保护。
②母联保护:需同时装设限时电流速断保护和过电流保护。
③主变保护:主变保护包括主保护和后备保护,主保护一般为重瓦斯保护、差动保护,后备保护为复合电压过流保护、过负荷保护。
④电容器保护:对电容器的保护包括过流保护、零序电压保护、过压保护及失压保护。
随着继电保护技术的飞速发展,微机保护的装置逐渐投入使用,由于生产厂家的不同、开发时间的先后,微机保护呈现丰富多彩、各显神通的局面,但基本原理及要达到的目的基本一致。
3、继电保护装置的维护
值班人员定时对继电保护装置巡视和检查,并做好各仪表的运行记录。在继电保护运行过程中,发现异常现象时,应加强监视并向主管部门报告。建立岗位责任制,做到每个盘柜有值班人员负责。做到人人有岗、每岗有人。值班人员对保护装置的操作,一般只允许接通或断开压板,切换开关及卸装熔丝等工作,工作过程中应严格遵守电业安全工作规定。
做好继电保护装置的清扫工作。清扫工作必须由两人进行,防止误碰运行设备,注意与带电设备保持安全距离,避免人身触电和造成二次回路短路、接地事故。对微机保护的电流、电压采样值每周记录一次,每月对微机保护的打印机进行定期检查并打印。定期对继电保护装置检修及没备查评:
①检查二次设备各元件标志、名称是否齐全;
②检查转换开关、各种按钮、动作是否灵活无卡涉,动作灵活。接点接触有无足够压力和烧伤;
③检查控制室光字牌、红绿指示灯泡是否完好;
④检查各盘柜上表计、继电器及接线端子螺钉有无松动;
⑤检查电压互感器、电流互感器二次引线端子是否完好;
⑥配线是否整齐,固定卡子有无脱落;
⑦检查断路器的操作机构动作是否正常。
根据每年对继电保护装置的定期查评,按情节将设备分为三类:经过运行检验,技术状况良好无缺陷,能保证安全、经济运行的设备为一类设备;设备基本完好、个别零件虽有一般缺陷,但尚能安全运行,不危及人身、设备安全为二类设备。有重大缺陷的设备,危及安全运行,出力降低,“三漏”情况严重的设备为三类。如发现继电保护有缺陷必须及时处理,严禁其存在隐患运行。对有缺陷经处理好的继电保护装置建立设备缺陷台帐,有利于今后对其检修工作。
随着电力系统的告诉发展和计算机通信技术的进步,继电保护技术的发展向计算机化、网络化、—体化、智能化方向发展,这对继电保护工作者提出了新的挑战。只有对继电保护装置进行定期检查和维护,按时巡检其运行状况,及时发现故障并做好处理,保证系统无故障设备正常运行,提高供电可靠性。
参考文献:
[关键词]继电保护现场标准化检验
中图分类号:M7T7文献标识码:A文章编号:1009-914X(2015)23-0263-02
通过我国电力系统多年的实践证明,继电保护装置正确动作率的高低,除了决定于设计、装置质量、安装、运行维护等因素外,还在很大程度上取决于保护检验人员的检验水平。标准规范的检验是设备安全稳定运行的基本保障。据我省电网近十年的统计证明,由检验遗留问题引起保护误动、拒动的人员责任事故已占了相当的比例,这必须引起保护管理和现场检验人员的高度重视。因此,应尽快改变现场保护装置不严格按规程(条例)进行标准化检验的现状。我们在现场检验中应严格执行新颁《继电保护和电网安全自动装置检验规程》和《继电保护和电网安全自动装置技术规程》等标准、规范,逐步完善标准化检验项目和检验方法,加强标准化检验管理,把事故消灭在发生之前,从而提高继电保护运行的可靠性。因此,规范继电保护的标准化检验是非常必要的。
一.继电保护检验种类
根据中华人民共和国电力行业标准(DL/T995-2006)《继电保护和电网安全自动装置检验规程》,检验分为三种:
1.新安装装置的验收检验。其中包括:
(1)当新安装的一次设备投入运行时;
(2)当在现有的一次设备上投入新安装的装置时。
2.运行中装置的定期检验。其中包括:
(1)全部检验;
(2)部分检验;
(3)用装置进行断路器跳、合闸试验;
(4)运行中装置的补充检验,其中包括:
①对运行中的装置进行较大的更改或增设新的回路后的检验;
②检修或更换一次设备后的检验;
③运行中发现异常情况后的检验;
④事故后检验;
⑤已投运行的装置停电一年及以上,再次投入运行时得检验。
二.标准化检验的项目及方法
所谓标准化检验,就是依据标准、规范进行的项目齐全、方法正确、结论合格的线路和元件继电保护装置的检验。其检验依据为:新颁《继电保护和电网安全自动装置检验规程》(DL/T995-2006)、原部颁《继电保护及电网安全自动装置检验条例》(87)水电电生字第108号、省电力公司2011年颁发的《微机线路保护检验规程》、《继电保护和电网安全自动装置技术规程》(DL400-91)、新颁《继电保护和电网安全自动装置技术规程》(GB/T14285-2006)、《国家电网公司十八项电网中大发事故措施》(试行)继电保护专业重点实施要求、《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》和微机保护装置的技术指标等标准、规范。
根据新颁《继电保护和电网安全自动装置检验规程》(DL/T995-2006)并结合省电力公司2011年颁发的《微机线路保护检验规程》等标准、规范,不同的检验种类有不同的检验项目,其中以新安装保护的检验项目最为齐全,其它类型保护的检验项目全部包括在其中,下面将以新安装保护为例对保护的现场标准化检验进行详细的说明。
新安装检验项目及方法:
1.装置外部检查。检查设备的完好性;检查设备技术指标;检查技术资料及备品备件;检查产品的合格证;检查有关的直流二次回路及跳、合闸回路接线,应与设计图及保护原理图相符;检合闸同期回路的电压相别及极性应与设计相符;屏内接线检查,螺丝紧固,装置插件检查,连片、切换开关、按钮等检查,电缆、标示、接地线等检查。
2.绝缘试验。装置内部的回路对地、交直流之间、强弱电之间的绝缘试验;二次电缆及二次回路的绝缘试验;用500伏兆欧表测量绝缘电阻,要求阻止均大于20兆欧。
3.上电检查。包括装置版本、型号、面板指示灯、键盘、打应机、时间等的检查。
4.逆变电源的检查。上电前准备;输出电压稳定性检查;电源自启动能力检查;电源带负荷能力检查;电源输出公共点虚地检查。逆变电源的各级输出电压值,测量结果应满足DL/527-2002要求。
5.装置的开入、开出、信号及模数变换系统的检查。可根据各种型号的装置说明书进行此项目,其中包括装置的功能检查,零漂、精度、对称度、线性度、极性等的检查,时间的整定,开入、开出回路的检查等等。检查精度时,应将电流同极性串联,电压同极性并联,加入同一电流、电压进行检查。当使用继电保护综合测试仪时,注意应外加0.5级的电流、电压表。零漂、精度、对称度、线性度、极性等的检查应满足装置技术要求,如超差应进行相应的调节(对可调节的装置)或更换相应的模数变换芯片(对不可调节的装置)。
6.整定值的整定及检验。输入并固化定值;用模拟量分别进行各种保护(包括高频保护、距离保护、零序保护、重合闸等)的定值检查。定值检查应使用冲击做法,每一点应重复三次(在三种不同的合闸角下各一次);分别检查定值的95%和105%两点,这是因为微机保护的精度保证是5%;试验时,特别注意动作信息应和检查项目相符;同时应注意在每一点试验时应考虑躲过装置整组复归时间。
7.整组试验。
1)阶梯特性试验:应对各种分别进行(分CPU进行),对有“三取二”功能的保护装置,应投入该功能;同时应在完整的运行定值下(不对定值做任何改动)进行;高频保护应将收发信机的线滤出口接至本机――负载。
距离(包括收发信机调试完毕后的高频距离;高频方向只做动作时间,没定值)阶梯试验时,多边形特性只做X轴(即φ=90度),圆特性作灵敏角处,分别对相间或接地距离一段取0、0.5Z、0.7Z、0.95Z、1.05Z,二段取0.7Z、0.95Z、1.05Z,三段取0.7Z、0.95Z、1.05Z;零序电流分别取各段的0.95、1.05、1.2倍进行试验。将各段距离的0.7倍、零序电流的1.2倍时的动作时间与定值进行比较,应满足要求。
2)使用模拟断路器进行传动试验。
该项目应严格执行检验规程。特别应注意在装置条件与1)相同时,对于线路保护,该试验应分别对重合闸切换开关在单重、三重、综重、停用位置进行保护动作功能试验。110KV以下的线路重合闸只有三重和停用两个位置,如果保护装置的重合过程只有模拟量不受开关位置开入量控制的话,可不带模拟断路器进行。对元件保护不用带模拟断路器,只须在试验保护启动断路器跳闸时,观察重合闸放电过程(对涉及重合闸回路的)。
3)带实际断路器进行传动试验。
应为带模拟断路器已作了全面试验,所以,带实际断路器则不需要进行过多的试验,只要达到全面检查保护装置至断路器机构箱等外回路的目的即可,因此,按检验规程只做重合闸切换开关在运行整定位置和停用位置时的试验。试验中应注意:首先,应进行手合、手跳试验,开关应正确动作并对重合闸放电;其次,应分别模拟A、B、C单相故障,对应分别跳开断路器A、B、C相应正确;另外,永久性故障重合闸加速功能,压力闭锁合闸、跳闸过程等保护功能应能正确实现。
8.纵联保护通道检验。
该项目应在高频收发信机调试完毕,且本侧高频通道调试完毕,保护传动正确后方可进行。
首先,应确认线路上无人工作切勿接地线(阻博器后的线路接地刀闸应在合位);其次,应将本侧收发信机线滤输出接至本机――通道,同时将对侧的收发信机设置为同样的工作状态;第三,可通过收发信机的土地交还及远方启信功能进行高频通道的传输衰耗测试,双方测试完毕后,交换数据进行相应的衰耗计算,依据计算值可整定衰耗的投退,同时可进行3DB告警整定;第四,高频通道对调完毕后,可进行高频保护的对调(在此,应注意双侧应人为地解除收发信机位置停信回路,因为该回路可实现在断路器断开状态下,远方启动将延时160毫秒发信,以避免试验时保护启动频繁发信,而不影响通道交换的功能)。打开双侧收发信机,投入远方启动功能,分别在两侧模拟线路正向区外故障,高频保护不应动作出口,否则就属于不正确动作,应查清原因并处理后方可投运。
9.交流二次回路通电试验检查。
分别在保护装置和对应的二次各相别交流回路中加入一定的电流,同时在就地端子箱中对应短接各相别,并使用钳形相位表在就地测量该相电流,应和加入电流相同,否则应查清原因。
10.抗干扰试验。
1)电源干扰试验:将保护装置及其直流二次回路恢复至运行状态,合上断路器,给上保护出口压板,加入正常三相对称额定电压及三相对称负荷电流,此时,人为多次拉合该保护直流开关,保护应无误动现象。
2)一点接地试验:注意此项试验只在新安装时做一次,投运后不再做此试验。试验时,应检查工作环境中无直流接地现象存在(对老唱机变电站直流系统不稳定,有高阻接地现象的可以免做此试验),合上断路器并给上保护出口压板,人为地瞬时将STJ、TJQ、TJR继电器线圈正电侧接地,观察断路器是否跳闸。如断路器跳闸,则应首先检查上述继电器的动作电压是否满足要求,其次应检查直流绝缘检查系统接地电阻是否满足要求,不满足要求时应改进,如均满足要求仍误动,则应记录在案。
11.用一次电流及工作电压的检验。
众所周知,此项试验是在元件或线路保护调试完毕投运时进行的。当一次设备投运充电及并网带负荷或发变组零起升压做空载短路试验时,相应的某些保护(如差动、距离、方向等保护)应进行实际负荷情况下的CT、PT极性的核对工作,以保证保护二次回路接线的正确性。
1)PT核相。PT核相的目的是核对新安装的PT一次和二次接线的对应关系(如相别、相序等)及新安装系统与运行系统相别、相序对应的正确性。
线路PT核相,应在本侧线路空在充电时活在对侧进行线路充电至本侧空母线上时进行。在线路及母线PT二次,用数字万用表交流电压档首先测量新安装PT的电压相序正确且测量AN、BN、CN、AB、BC、CA、LN电压正确(相电压应为57.7V,线电压应为100V左右,开口三角电压应基本为零)后,再对线路与母线PT之间分别进行、A-A、B-B、C-C、A-B、A-C、B-C电压差的测量,其结果应为同相为零,不同相别为100V左右。
发电机出口PT核相应特别注意:(1)PT二次多为B相接地,而系统母线PT则为N相接地。(2)发电机系统和电网系统是两个旋状系统,在旋转状态下不可能核相,必须通过特殊方式进行。一般是通过发电机带已运行过的空母线,将母线PT与发电机出口PT在同一个系统内完成核相工作。
2)六角图试验。
所谓六角图试验就是在保护装置带实际负荷时对CT、PT二次回路极性正确性的确认。
值得注意的是:保护队CT极性的要求是有差别的,差动保护是单纯的电流保护,它对CT的要求只是各侧极性一致,但对母差保护应特别注意母联CT的极性应参考各单元的CT极性并应满足装置对两者极性的要求;方向和距离保护则要求电流和电压的方向均正确,因此,在做其六角图试验时,首先应确定电流电压之间的夹角,即根据当时的有功、无功的流向及大小,计算出电流、电压的夹角,其次,才进行相应的CT、PT极性测量及判断。应严防在未确定电流、电压夹角的情况下进行方向、距离保护CT、PT极性的试验分析。
四.标准化检验的要求
根据新颁《继电保护和电网安全自动装置检验规程》(DL/T995-2006)、《继电保护和电网安全自动装置技术规程》(GB/T14285-2006)和微机保护装置的技术指标,检验中应特别注意并严格执行的要求有:1)定值误差不超过±5%;2)出口继电器动作电压应大于50%Ue,小于70%Ue;3)保护屏内部绝缘1000V摇表测量应大于10MΩ。
五.注意事项
1)微机线路保护开入量的控制作用。试验时应检合闸把手位置、开关跳合闸位置、KK控制把手位置,尤其是LFP-900系列保护和CSL-100系列保护,如手合开入没给上,TWJ开入未断开,则无法进行正常的试验。
2)微机保护试验中应随时检查打印报告并应与试验分析结果相同,同时与装置出口动作行为对应,发现问题及时纠正。
3)在使用微机保护测试仪情况下,当进行精度、线性度等的试验时,应外串标准比表计。做不同的试验项目,应选择对应的试验程序。
4)对WXB-11、15型、CSL-100系列微机保护,注意PT开口三角电压应与保护装置3U0电压极性端对应。
5)新安装保护应严格执行CT、PT二次回路只有一个接地点。
6)新安装保护传动二次回路时,对母差跳闸回路和失灵启动回路应注意分级进行试验,即每个断口均要求可断、合。
7)严格执行符合现场实际的标准化作业指导书和二次工作安全措施票。
六.结束语
以上结合新颁、原部颁《继电保护和电网安全自动装置检验规程(条例)》、甘肃省电力公司2011年颁发的《微机线路保护检验规程》、《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》等标准规范以及自己多年现场继电保护实际检验的经验,概括总结了继电保护现场标准化检验的必要性、种类、项目及方法、要求和注意事项,希望能给保护检验工作者的现场检验工作起到一定的指导作用。
参考文献
[1]《继电保护和电网安全自动装置检验规程》.DL/T995-2006
[2]肖骏.《微机线路保护检验规程》.甘肃省电力科学研究院.2011.5
[3]《继电保护及电网安全自动装置检验条例》(87).水电电生字第108号
[4]《继电保护和电网安全自动装置技术规程》DL400-91
[5]《继电保护和电网安全自动装置技术规程》GB/T14285-2006
[6]《国家电网公司十八项电网中大发事故措施》(试行)
[7]继电保护专业重点实施要求、《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》
[8]贺家李.《电力系统继电保护原理》天津大学编,1979.12
关键词:变压器保护;运行性能;改进措施
allocationandoperationanalysisof500kvtransformerprotection
inhuizhousubstation
abstract:thecharacteristic,demandandallocationof500kvtransformerprotectioninhuizhousubstationareintroduced.performancesofeachimportedprotectiondeviceoftransformerareanalyzed.operationproblemsofthetransformerdifferentialprotectioncurrentswitchingcircuitareproposed,andtheimprovedmeasuresarealsoputforward.
keywords:transformerprotection;operationperformance;improvedmeasure
0引言
500kv惠州变电站是广东东部电网的枢纽变电站,现已投运两台500kv主变压器,#1变压器为siemens公司生产,#2变压器为abb公司生产。两台变压器都是三相独立、自耦降压式变压器,三侧电压分别为500kv、220kv、35kv。变压器的继电保护装置采用nei-reyrolle公司的产品,每台分两面保护屏。由国产继电器构成辅助保护与变压器本体保护,另外组成主变接口屏。根据装置调试和运行情况分析,两套变压器保护能满足运行要求。由于保护装置是进口产品,而且nei公司产品在国内应用不多,有必要对此做一些介绍与分析,以提高继电保护人员的设备调试维护水平。
1500kv变压器保护的特点、要求及其配置
500kv变压器的工作电压高,通过容量大,在电网中地位重要;若变压器故障或其继电保护误动造成主变停电将引起重大经济损失,而且主变组装、拆卸工作量大,检修时间长。这就要求变压器内部故障切除时间尽可能短,以缩小损失。500kv电力变压器保护应有比220kv及以下变压器保护有更高的可靠性、灵敏度及速动性。惠州站主变保护按以上原则进行配置,采用以下各种保护的组合。
1.1主保护双重化配置
为提高保护的可靠性,500kv变压器主保护应采用双重化配置。主保护是纵联差动保护,配置了duobias-m及duobias4c21/mhj两套纵差保护。
1)差动保护必须有差电流速断功能,能检测在差动保护区内出现的大故障电流。计算表明,在变压器各侧短路最初20ms内,电流互感器不会饱和,在饱和之前差电流速断部分能可靠切除故障。
2)为提高差动保护灵敏度而设置比率制动,其动作电流随外部穿越性短路电流增大而自动增大。在内部故障时短路电流较大,虽也有制动作用,但适当选择制动系数,可以做到在有制动情况下,也能保证灵敏度。
3)为防止因变压器励磁涌流造成差动保护误动,保护装置需有谐波制动功能。在励磁涌流所含各种谐波中,以二次谐波为最大,取二次谐波作为制动,能获得较理想的制动效果。
主纵差保护ⅰ型号为duobias-m,采用数字式二次谐波制动原理纵联差动保护,保护范围为主变压器内部、套管以及开关场ct之间一段引线的相间、接地、匝间故障,保护瞬时动作跳主变三侧开关。装设于主i保护屏。
主纵差保护ⅱ型号为duobias-4c21/mhj,整流型机械式二次谐波制动原理纵联差动保护,装设于主ⅱ保护屏。保护范围、功能与主ⅰ纵差保护相同。
惠州变电站主变压器还采用高阻差动保护,交流回路采用套管ct,保护范围为主变压器高、中压侧内部线圈相间、接地故障,保护有较高灵敏度,整定值可整定在额定电流10%以内。低定值延时报警,高定值瞬时动作跳三侧断路器。元件型号为dad3。装设于主ⅱ保护屏。
1.2相间后备保护
现500kv电力变压器一般是单相变压器组,配置相间保护作为变压器引线和相邻母线相间故障的后备保护。惠州站500kv主变相间后备保护采用距离保护,型号为thr4pe2。500kv侧与220kv侧各装设一套,装设于主ⅰ保护屏。由于变压器高-低、中-低侧阻抗较大,高压侧和中压侧距离保护对低压侧相间故障灵敏度不够,低压侧应装设简单的相间故障后备保护,惠州站采用的是35kv侧过流保护,继电器型号为2dabt,装设于主ⅱ保护屏。
1.3接地后备保护
接地保护是作为变压器内部、引线、母线、线路接地故障后备保护。由于主变为自耦变压器,其高压侧与中压侧之间有电联系,并有公共接地点,当高压侧或中压侧发生单相接地故障时,零序电流可在高、中压侧之间流通。惠州站主变接地后备保护采用公共绕组零序过流保护,型号dac,装设于主ⅱ保护屏。还有高压侧与中压侧由开关场电流互感器构成的零序电流滤过器构成的两侧零序方向电流保护,采用国产许继电气公司生产的传统电磁型电流与整流型方向继电器,装设于主变接口屏。接地后备保护在动作时限上与线路后备段配合。
1.4过励磁保护
500kv变压器铁芯正常工作磁密较高,接近饱和磁密,磁化曲线较“硬”。在过励磁时,铁芯饱和,励磁阻抗下降,励磁电流增加很快,其中含有许多高次谐波,可引起铁芯、金属构件、绝缘材料过热。若过励磁倍数较高,持续时间过长,可能使变压器损坏。500kv变压器应装设过励磁保护。惠州站采用gec-alston公司生产型号为gtt的继电器,短时间报警,长时间动作跳三侧断路器,装设于主ⅰ保护屏。
2各种保护装置分析
2.1微机型差动保护duobias-m
dubias-m保护原理与通用变压器差动保护原理一致,具有差动、比率差动、二次谐波制动和无制动电流速断等保护功能。有以下特点:①具有软件式中间变流器,不须另外装设中间变流器,能以软件形式修正变压器变比与接线组别;②动作时间快,两倍整定差流动作时间为26ms,五倍无制动速断值动作时间为15ms;③集变压器主保护与其它辅助功能于一体,还可以接入主变本体保护出口;④实时显示主变各侧负荷电流、差流,记录故障时数值;⑤完善的自检功能。
2.2整流型差流继电器duobias4c21与电流速断mhj继电器
4c21继电器是一传统差动继电器,同样具有比率制动功能,其整定检验较简单,仅在面板上有一biasslope(比率制动曲线)抽头选择,动作值根据曲线来制定,谐波制动也是确定曲线,不能调整。
由于4c21无差流电流速断功能,所以设计在高压侧ct二次每相各串入一个mhj电流继电器,作为相电流速断,但其效果与差电流速断不能完全等同。由于4c21是传统式继电器,动作时间较慢,一般故障切除时间在50ms以上,严重故障可大于40ms;用硒堆整流,效率低,导致小电流下动作灵敏度也低;继电器电磁线圈较多,ct负担也重。
2.3高阻抗差动继电器dad3
dad3为集成电路型小电流继电器,具有动作快速,输入滤波器能有效滤除直流分量及消除谐波分量影响,ct二次断线报警等特点。交流输入为高压侧、中压侧及公共绕组套管电流,交流回路与主保护不同。
2.4距离保护装置thr
thr的作用相当于变压器方向过流,是晶体管型继电器。thr型号4pe2含义:4——保护有4段阻抗值;p——相间故障选择功能;e——接地故障选择功能;2——分两段出口。
作为变压器后备保护,thr有两种特性可供选择,圆形特征和变形特征。选用圆形特征,变形比为1.0。四段阻抗保护通常只采用ⅱ、ⅲ段。但ⅰ段定值应首先确定,由于z2=z1×h、z3=z1×k×n,定值单一般给出ⅱ、ⅲ段定值,同时要求ⅲ段反向偏移10%。由z3r=10%z3、z3r=1.2z1(z3r为ⅲ段反向偏移阻抗),可得出ⅰ段定值为z1=z3r/1.2=z310%/1.2,ⅳ段z4=z1r,定值相同、方向相反。
虽然ⅰ、ⅳ段定值得以确定,但运行时并不采用ⅰ、ⅳ段,特别是反向的ⅳ段。对应装置原理图,在outmodul插件中断开l9,即ptt计时回路,则ⅰ段不能出口。而ⅳ段因计时器t10无类似连触点,可将其延时置最大(9.99s),同时由于ⅳ段定值小于ⅲ段反向偏移,且ⅳ段时间定值大于ⅲ段时间,则可避免ⅳ段误动。
2.5过励磁保护继电器gtt
gtt用来保护主变压器在空载合闸瞬间所产生的冲击振荡。继电器利用v/f原理构成,即利用电压与频率比值的高低来判别是否出现过励磁,定值从1.0至1.25之间可调,以变压器厂家提供的励磁特性曲线为依据整定。输出触点有两对,第一对延时0.5~1s(内部可调整),作为报警输出,第二对延时5~30s可调,作跳闸输出。
3保护装置运行中的问题及改进
3.1两套thr保护装置电流回路设计
原设计将进口保护放置在电流回路前端,国产保护放最后。其本意是在运行中国产保护有动作时,在主变接口屏将电流回路短接,不影响进口保护正常运行。但根据thr装置原理要求,内部必需形成具有中性点(nentral)的电流回路,用作零序电流启动用,所以交流电流回路经thr装置后实际无电流输出。因此应将国产保护放置在电流回路前端,进口保护放末尾。回路修改后如果国产保护动作,只能将其对应电流回路采用跨接的方法,而不能采用短接方法,否则进口保护将无法正常工作。
3.2跳闸继电器tr212、tr213的使用
tr212为瞬动触点继电器,tr213为动作自保持继电器,另有一电动复归线圈。此类继电器为提高动作速度及可靠的断弧性能,在制造上有独到之处。动作线圈的线径较粗,匝数相应减少,励磁时电流较大,以增加线圈电动力,动作干脆可靠,且触点间隙较大,可以有效断弧。调试时须严格注意测试方法,只能以冲击电压来测试动作可靠性,(厂家规定为50%额定电压),决不能以逐渐升压方法来测其动作电压值。因为当通电时间稍长就会引致线圈过热,超过30ms就能烧坏线圈。
tr213继电器在构造上类似国产电动复归掉牌信号继电器,但其动作速度、触点容量则完全是按跳闸继电器要求而设计,是专为永久性故障而设置的跳闸出口继电器。
3.3主变差动保护ct切换回路运行存在的问题
500kv惠州站的220kv电气接线采用双母线带旁路形式。在220kv旁路开关带主变变中开关运行时,为避免出现差动保护范围缩小,主变差动保护中压侧电流回路取旁路开关ct回路。如#1主变开入差动保护电流回路切换采用自动切换形式,随变中开关出线侧刀闸22014与旁路母线侧刀闸22013自动切换,见图1。#2主变保护与此类似。但当500kv主变差动保护ct自动切换回路失去直流电源时,其启动继电器3yqj(a)、(b)、4yqj(a)、(b)失磁,触点返回,迫使多个ct切换继电器(双位置继电器,95c-1a、b、c、d)返回,见图2。其后果将造成运行中变压器差动保护的220kv侧电流被短接,使主变差动保护失去一侧电流而误动跳闸。按惠州站主变差动保护原设计,ct自动切换启动回路电源并接于主变间隔刀闸位置指示器电源(9rd,10rd),而刀闸位置指示器电源涉及的回路较多,容易引起短路造成9rd、10rd熔断,致使ct自动切换启动回路失去电源。主变保护在运行时曾发生过#2主变纵差保护动作出口跳主变三侧的事故,由于当时#2主变中压侧ct切换启动控制正电源保险9rd烧断,致使电流切换中间继电器3yqj(a)、3yqj(b)失磁,继电器返回,纵差保护中压侧电流消失,纵差保护动作出口跳主变三侧。为此,必须将差动保护ct自动切换回路电源改造成独立保险供电,以满足主变保护的可靠性要求。
改造后ct自动切换回路需满足:保证其ct自动切换功能不变;当ct自动切换回路失去电源时,不会引起差动保护误动;当ct自动切换回路失去电源时,应有告警信号。
3.4ct自动切换回路改造的实施及新问题的处理
1)将ct自动切换启动回路3yqj(a)、(b)、4yqj(a)、(b)从刀闸位置指示器电源(9rd、10rd)中分离出来,独立接于控制电源小母线2km上,使用专用的保险11rd、12rd,称为主变差动保护ct切换电源,见图3。
2)将原接于第一套差动保护电源的“主ⅰ差动保护ct切换回路”(95c-1a、95c-1b、95c-1c、95c-1d)改接到11rd、12rd上;即当3yqj(a)、(b)、4yqj(a)、(b)因11rd、12rd保险熔断失电时,ct切换继电器95c-1同时失电,由于95c-1是双位置继电器,失电后自保持在原来状态不切换,保证ct切换回路的正确性。
3)在主变差动保护ct切换电源11rd、12rd失电后复电操作时,ct切换回路还是存在有瞬间误切换的可能。因为11rd、12rd失去电源后,95c-1虽机械自保持,但3yqj(a)、(b)、4yqj(a)、(b)失磁,其触点接通了95c-1的返回线圈。当装入保险11rd、12rd时,95c-1将有可能比3yqj(a)、(b);4yqj(a)、(b)动作快而瞬间返回,将差动保护中压侧电流回路瞬时短接,随后3yqj(a)、(b)、4yqj(a)、(b)动作才将95c-1励磁使回路恢复正常。由于ct切换回路在失电复电操作过程中出现继电器yqj与95c-1“触点竞赛”,有可能引起保护误动作。因此在11rd、12rd熔断后,装入保险前,应先人工断开ct回路切换直流空气开关mcb26,保证95c-1不能动作,然后才给上11rd、12rd保险,使3yqj(a)、(b)、4yqj(a)、(b)恢复正常状态,最后才给上mcb26开关。按此操作直流电源,才能确保差动保护安全运行。主变第二套差动保护电源的“主ⅱ差动保护ct切换回路”(95c-2a、95c-2b、95c-2c、95c-2d)也改接到11rd、12rd上,其问题处理与主变第一套差动保护相同。
4)在“主变差动保护ct切换电源”回路上,装设一个中间继电器,用于监视“主变差动保护ct切换电源”,在电源消失时发告警信号。
4结语
本文对惠州变电站500kv变压器继电保护的配置、装置的原理及运行作了介绍与分析。主变保护既有国产设备又有进口设备。nei公司主变保护所用继电器形式多样,从电磁型、整流型、晶体管型、集成电路型到微机型都有,性能也较复杂。只有深入了解保护装置性能,熟悉保护原理,才能做好设备调试、维护工作。
参考文献
关键词:配电变压器;熔断器;负荷开关;断路器
中图分类号:TM41文献标识码:A
文章编号:1009-0118(2012)09-0278-01
变压器是配电网的主要设备,应用面广量大,其安全运行直接影响整个系统的可靠性。目前,配电变压器保护配置方面还存在许多问题,其中配电变压器与保护不匹配或存在动作死区,造成越级跳闸、拒动导致的事故相当多,因此,加强配电变压器保护优化配置,合理选择保护方案,可以提高配电变压器保护动作可靠性,有效防止主线路出口断路器保护误动。
一、配电变压器采用熔断器作为保护
熔断器是配电变压器最常见的一种短路故障保护设备,它具有经济、操作方便、适应性强等特点,被广泛应用于配电变压器一次侧作为保护和进行变压器投切操作用。所以一般配电变压器容量在400kVA以下时,采用熔断器保护,高压侧使用跌落式熔断器作为短路保护,低压侧使用熔断器作为过负荷保护。
使用跌落式熔断器确定容量时,既要考虑上限开断容量与安装地点的最大短路电流相匹配,又要考虑下限开断容量与安装地点的最小短路电流的容量关系。目前,户外跌落式熔断器分为50A、100A、200A三种型号,200A跌落式熔断器的开断容量上限是200MVA,下限是20MVA,其选择是按照额定电压和额定电流两项参数进行,也就是熔断器的额定电压必须与被保护配电变压器额定电压相匹配,熔断器的额定电流应大于或等于熔体的额定电流,可选为额定负荷电流的1.5-2倍,此外,应按被保护系统三相短路容量,对所选定的熔断器进行效验,保证被保护设备三相短路容量小于熔断器额定开断容量上限,但必须大于额定开断容量的下限。笔者曾经参与过事故调查,发现部分配电变压器所配置熔断器的额定开断容量(一般指上限)过大,或者在线路末段T接的配电变压器,选定熔断器造未经过短路容量效验,造成被保护变压器三相短路熔断器熔断时难以灭弧,最终引起容管烧毁、爆炸,导致主线路跳闸事故。
二、配电变压器采用负荷开关加熔断器组合电器作为保护
负荷开关加熔断器组合电器可以开断至31.5kA的短路电流,其基本特征是依赖熔断器熔断触发撞针动作于负荷开关。配电变压器短路有单相、两相、三相短路,无论哪种故障,任意一相熔断后,撞针触发负荷开关的脱扣器,负荷开关三相联动,及时隔离故障点,防止缺相运行,顺序是先熔断熔丝,后断负荷开关。采用负荷开关加熔断器组合电器作为配电变压器保护,经济实用,既可以开断负荷电流,实现安全操作需要,还可以在10ms内开断短路电流,切除故障并限制短路电流,能够有效保护配电变压器短路故障。
采用负荷开关加熔断器组合电器,广泛应用于1000kVA以下配电变压器保护配置上,熔断器额定电流一般为负荷电流的2-3倍,按照这种配置方案,设计人员一般都不需要进行具体的设计和对短路电流和继电保护整定计算,可以直接选用成套设备,设计人员大部分喜欢此种配置方案。但是这种保护配置方案也有一定局限性,例如,对于短路故障电流的开断均以牺牲熔断器为代价,且动作电流、动作时间无法人为控制,对于轻微相间短路故障,动作时间较长,对于大用户或专线用户,配电变压器台数较多或配电变压器容量较大时,若采用负荷开关作为进线开关,则无法作为母线短路保护及出线负荷开关——熔断器组合电器的后备保护,因为当用户母线短路或熔断器保护不配合时,会导致上级出线开关动作,影响供电可靠性,在这种情况下,应选用断路器加继电保护装置作为进线保护比较可靠。
三、配电变压器采用断路器加继电保护装置作为保护
断路器开断容量大、分断次数多,具备操作功能,配合继电保护装置作为大容量配电变压器主要短路保护开关,应用很广泛,但价格相对较高。
《继电保护和安全自动装置技术规程》(标准GB?14285-1993)规定,当容量等于或大于800kVA的油浸变压器时,应配置瓦斯继电器作为变压器内部故障保护,应选用继电保护装置与断路器相配合的保护方案,可以有效地保护配电变压器。近年来,干式配电变压器得到广泛应用,按照要求应配置温度跳闸保护,对于干式变压器也应选用继电保护装置与断路器相配合的保护配置方案。对于Yyno、Dyno接线形式的配电变压器,高低压侧三相四线均采用断路器控制,可以选用两相或三相过电流保护,继电器为反时限型。根据GBJ62—1983《工业与民用电力装置的继电保护和安全自动装置设计规范》规定。应采用下列保护之一:(一)利用高压侧的过流保护,保护装置宜采用三相式以提高灵敏性;(二)接于低压侧中性点的零序电流保护;(三)接于低压侧的三相式电流保护。
目前,部分单位对Yyno接线的配电变压器低压侧中性线配置零序电流保护的认识还不够,认为在变压器高压侧安装了三相式电流保护就能满足要求,其实不然,笔者发现部分配电变压器虽然配置三相式过电流保护装置来防止配电变压器低压侧单相接地短路,但在进行继电保护整定计算时发现,往往有时也满足不了灵敏度要求,这时必须按照规程规定在低压侧另装设保护装置,或在低压侧中性线上安装零序过电流保护。笔者还经过大量计算发现对于Dyno接线的配电变压器,在低压侧发生单相接地或短路故障时,高压侧三相式过电流保护灵敏度能满足要求。因此,在对配电变压器选择保护配置时,应当考虑变压器接线形式:对于Yyno接线的变压器保护配置,应采用高压侧三相式过电流保护作为相间短路或低压侧接地短路保护,如果低压侧单相接地故障时灵敏度不满足要求,还应在低压侧中性线上安装零序过电流保护;对于Dyno接线的变压器保护配置,只在高压侧安装三相过电流保护就能满足灵敏度要求。
四、结语
配电变压器保护配置应根据实际情况考虑熔断器、负荷开关加熔断器、断路器加继电保护装置等多种方案,根据变压器容量和接线形式合理选择保护配置方案,优化配置,确保配电变压器安全可靠运行。
参考文献:
关键词:10kV系统零序电流保护三段式过电流保护继电保护装置
110kV系统的继电保护装置
2.1继电保护装置的设置要求
按照工厂企业10kV供电系统的设计规范要求,在10kV的供电线路、配电变压器和分段母线上一般应设置以下保护装置:
(1)10kV线路应配置的继电保护
10kV线路一般均应装设过电流保护。当过电流保护的时限不大于0.5~0.7s,并没有保护配合上的要求时,可不装设电流速断保护;自重要的变配电所引出的线路应装设瞬时电流速断保护。当瞬时电流速断保护不能满足选择性动作时,应装设略带时限的电流速断保护。
(2)配电变压器应配置的继电保护
①当配电变压器容量小于400kVA时:一般采用高压熔断器保护;
②当配电变压器容量为400~630kVA,高压侧采用断路器时,应装设过电流保护,而当过流保护时限大于0.5s时,还应装设电流速断保护;对于车间内油浸式配电变压器还应装设气体保护;
③当配电变压器容量为800kVA及以上时,应装设过电流保护,而当过流保护时限大于0.5s时,还应装设电流速断保护;对于油浸式配电变压器还应装设气体保护:另外尚应装设温度保护。
(3)分段母线应配置的继电保护
对于不并列运行的分段母线,应装设电流速断保护,但仅在断路器合闸的瞬间投入,合闸后自动解除:另外应装设过电流保护。如采用的是反时限过电流保护时,其瞬动部分应解除;对于负荷等级较低的配电所可不装设保护。
1.2继电保护装置的设置
1.2.1主保护和后备保护
10V供电系统中的电气设备和线路应装设短路故障保护。短路故障保护应有主保护、后备保护,必要时可增设辅助保护。当在系统中的同一地点或不同地点装有两套保护时,其中有一套动作比较快,而另一套动作比较慢,动作比较快的就称为主保护:而动作比较慢的就称为后备保护。即:为满足系统稳定和设备的要求,能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护,就称为主保护;当主保护或断路器拒动时,用以切除故障的保护,就称为后备保护。后备保护不仅可以起到当主保护应该动作而未动作时的后备,还可以起到当主保护虽己动作但最终未能达到切除故障部分的作用。为了使快速动作的主保护实现选择性,从而就造成了主保护不能保护线路的全长,而只能保护线路的一部分。也就是说,出现了保护的死区,这一死区就必须利用后备保护来弥补不可。
1.2.2辅助保护
为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护,称为辅助保护。10kV系统中一般可在进线处装设电流保护;在配电变压器的高压侧装设电流保护、温度保护;高压母线分段处应根据具体情况装设电流保护等。
210kV线路的过电流保护
2.1零序电流保护
电力系统中发电机或变压器的中性点运行方式,有中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和中性点直接接地三种方式。10kV系统采用的是中性点不接地的运行方式。系统运行正常时,三相是对称的,三相对地间均匀分布有电容。在相电压作用下,每相都有一个超前90°的电容电流流入地中。这三个电容电流数值相等、相位相差120°,其和为零.中性点电位为零。假设A相发生了一相金属性接地时,则A相对地电压为零,其他两相对地电压升高为线电压,三个线电压不变。这时对负荷的供电没有影响。按规程规定还可继续运行2h,而不必切断电路。10kV中性点不接地系统中,当出现一相接地时,利用三相五铁心柱的电压互感器的开口三角形的开口两端有无零序电压来实现绝缘监察。它可以在PT柜上通过三块相电压表和一块线电压表看到“一低、两高、三不变”。接在开口三角形开口两端的过电压继电器动作,其常开接点接通信号继电器,并发出预告信号。采用这种装置比较简单,但不能立即发现接地点,因为只要网络中发生一相接地,则在同一电压等级的所有工矿企业的变电所母线上,均将出现零序电压,接有带绝缘监视电压互感器的电力用户都会发出预告信号。为了查找接地点,需要电气人员按照预先制定的“拉路序位图”,依次拉路查找,并随之合上未接地的回路,直到找到接地点为止。
零序电流保护一般使用在有条件安装零序电流互感器的电缆线路或经电缆引出的架空线路上。当在电缆出线上安装零序电流互感器时,其一次侧为被保护电缆的三相导线,铁心套在电缆外,其二次侧接零序电流继电器。当正常运行或发生相间短路时,一次侧电流为零。二次侧只有因导线排列不对称而产生的不平衡电流。当发生一相接地时,零序电流反映到二次侧,并流入零序电流继电器,使其动作发出信号。在安装零序电流保护装置时,特别注意的一点是:电缆头的接地线必须穿过零序电流互感器的铁心。这是由于被保护电缆发生一相接地时,全靠穿过零序电流互感器铁心的电缆头接地线通过零序电流起作用的。因此,为了保证动作的选择性,在整定时,保护装置的启动电流Iop(E)应大于本线路的电容电流,即:
Iop=Krel×3Up×Co=Krel×Io
式中:Iop―――保护装置的启动电流;
Krel――可靠系数,如无延时,考虑到不稳定间歇性电弧所发生的振荡涌流时,取4~5:如延时为0.5s时,则取1.5~2;
Up――相电压值;
Co――被保护线路每相的对地电容;
Io――被保护线路的总电容电流。
按上式整定后,还需校验在本线路上发生一相接地时的灵敏系数,Sp由于流经接地线路上的零序电流为全网络中非接地线路电容电流的总和,可用3Up×(Cs-Co)表示,因此灵敏系数为:
Sp=3Up×Cs-Co)/Krel3UpωCo
=(Cs-Co)/KrelCo
上式可改写成:
Sp=Ios-Io/KrelIo=Ios-Io/Iop
式中:Cs――同一电压等级网络中,各元件每相对地电容之和;
Ios――与Cs相对应的对地电容电流之和。对电缆线路取大于或等于1.25;架空线路取1.5;对于架空线路,由于没有特制的零序电流互感器,如欲安装零序电流保护,可把三相三只电流互感器的同名端并联在一起,构成零序电流过滤器,再接上零序电流继电器。其动作电流整定值中,要考虑零序电流过滤器中不平衡电流的影响。
2.2三段式过电流保护装置
由于瞬时电流速断保护只能保护线路的一部分,所以不能作为线路的主保护,而只能作为加速切除线路首端故障的辅助保护:略带时限的电流速断保护能保护线路的全长,可作为本线路的主保护,但不能作为下一段线路的后备保护;定时限过电流保护既可作为本级线路的后备保护,还可以作为相临下一级线路的后备保护,但切除故障的时限较长。为了对线路进行可靠而有效的保护,也常把瞬时电流速断保护和定时限过电流保护相配合构成两段式电流保护。
对于第一段电流保护,究竟采用瞬时电流速断保护,还是采用略带时限的电流速断保护,可由具体情况确定。如用在线路一一变压器组接线,以采用瞬时电流速断保护为佳。因在变压器高压侧故障时,切除变压器和切除线路的效果是一样的。此时,允许用线路的瞬时电流速断保护,来切除变压器高压侧的故障。这时的第一段电流保护可以作为主保护;第二段一般均采用定时限过流保护作为后备保护,其保护范围含线路一变压器组的全部。
实际中还常采用三段式电流保护。就是以瞬时电流速断保护作为第一段,以加速切除线路首端的故障,用作辅助保护:以略带时限的电流速断保护作为第二段,以保护线路的全长,用作主保护;以定时限过电流保护作为第三段,以作为线路全长和相临下一级线路的后备保护。对于10kV供电线路今后宜选用两段式或三段式电流保护。因为这种保护的设置可以在相临下一级线路的保护或断路器拒动时,本级线路的定时限过流保护可以动作,起到远后备保护的作用;如本级线路的主保护拒动时,则本级线路的定时限过电流保护可以动作,以起到近后备的作用。
310kV系统继电保护的综合评价
10kV系统中的上、下级保护之间的配合条件必须考虑周全,考虑不周或选配不当,则会造成保护的非选择性动作,使断路器越级跳闸。保护的选择性配合主要包括上、下级保护之间的电流和时限的配合两个方面。应该指出,定时限过电流保护的配合问题较易解决。由于定时限过电流保护的时限级差为0.5s,选择电网保护装置的动作时限,一般是从距电源端最远的一级保护装置开始整定的。为了缩短保护装置的动作时限,特别是缩短多级电网靠近电源端的保护装置的动作时限,其中时限级差起着决定的作用,因此希望时限级差越小越好。虽然反时限过电流保护也是按照时限的阶梯原则来整定,其时限级差一般为0.7s。反时限过电流保护随着短路电流与继电器动作电流的比值而变,因此整定反时限过电流保护时,所指的时间都是在某一电流值下的动作时间。通过分析可以看出,目前10kV新建及在建工程中,应以配置三段式或两段式定时限过电流保护、瞬时电流速断保护和略带时限的电流速断保护为好。
4结束语
本文对10kV电力系统中继电保护的现状进行了分析。对10kV系统中应配置的继电保护及过电流保护装置进行了说明,并提出了采用零序电流保护来进行单相接地保护。为了确保10kV供电系统的正常运行,必须正确的设置继电保护装置。
【关键词】供电系统继电保护装置应用维护发展趋势
供电系统是我国国民经济发展的重要支撑,为工业生产和居民生活提供必须的电力保障,故维持供电系统的安全稳定运行具有重要意义。随着配电网络结构日趋复杂,现代化技术在供电系统的应用日趋广泛,在供电系统中配置继电保护装置成为维持供电系统正常运转,当供电系统发生故障时可以及时发出警报信号,快速切除故障,消除不正常运行状态的一种重要手段。
1继电保护装置概述
继电保护装置是一种被广泛应用于电力系统中的电气设备,其装置组成可以分为三个部分:测量部分、逻辑部分以及执行部分。测量部分的主要工作是采集和测量被保护元器件的相关电气量,将该测量值与整定值作对比,根据对比结果确定是否应该启动继电保护。逻辑部分的主要工作是对多个测量结果按照其属性、逻辑状态、启动顺序等制定相应的工作规则,确保指令的正确性。执行部分的主要工作就按照逻辑部分的输出指令进行动作,实现对供电系统的继电保护。
继电保护装置的工作原理如下:当系统中某一部分发生故障或将要发生故障时,会产生相关电气参数特征的变化,如电流电压间的相位角发生变化、电流增大、电压增大等,继电保护装置检测到这种变化后与预设整定值进行比较,若变化超出正常范围则保护功能启动,对应上述故障分别表现为方向保护、过流保护、低压保护等。
继电保护装置被应用到供电系统的目标为:一,对于供电系统中出现故障的电路部分通过相关电路器自动跳开的方式将其及时分离,使其与供电系统断开连接,降低故障元器件或者设备的对自身和其他连接设备的损坏,控制故障为供电系统带来的经济损失;二,对于供电系统中的设备或装置进行状态监控,一旦出现不正常运行状态,根据状态情况向相关人员发出报警信号,消除或减小故障设备或装置对系统造成影响。应用于供电系统的继电保护装置应该具有可靠性、灵敏性、选择性以及速动性等特点。
2继电保护装置的应用
继电保护装置应用于高压供电系统以及变电站中可以根据应用位置和保护内容等分为线路保护、主变保护、电容器保护等。
其中,继电保护装置在高压供电系统的具体应用表现为:对于不并列的分段式母线按照其电路结构加装电流速断保护,该保护工作于断路器合闸的瞬间,断路器合闸完毕后保护自动解除。此外,为保证相关配电所的正常运转和安全,应该在较为重要或运行负荷等级较高的配电所配置过流保护装置。
继电保护装置在变电站中的应用可以从以下几方面讨论:首先是线路保护。对于供电线路的保护可以根据实际环境采用二段式或三段式电流保护,其中第一段保护为电流速断保护,第二段保护为限时电流速断保护,第三段保护为过流保护。其次是主变保护,即对主变压器的保护。该保护可分为主保护和后备保护两种,其中主保护由差动保护和重瓦斯保护组合实现,后备保护由过负荷保护和复合电压过流保护组合实现。再次为对电容器的保护。该保护的实现主要通过过压保护、失压保护、过流保护、零序电压保护等功能装置实现。此外还有母联保护,该保护的实现通过在相关位置增装限时电流速断保护装置和过流保护装置实现。
通过上述不同位置、不同环节的保护装置的应用可以有效提高整个供电系统的安全性和可靠性,降低整个供电系统故障所带来的经济损失。
3继电保护装置的维护
继电保护装置对整个供电系统具有重要作用,故应该在日常工作中做好对相关继电保护装置的维护和检测工作。
一是要对继电保护装置的连接部位以及其机械性能进行检测,确保其处于健康状态,消除保护拒动、误动等现象的出现。二是要对保护装置的插件进行检测和巩固,确保每个功能配件之间的连接牢固。三是做好继电保护装置的清洁工作。四是对继电保护装置的工作状态做好记录工作。随着微机型继电保护装置的逐步成熟和投入应用,这部分工作可以通过相关软件自动完成。
4未来供电系统中的继电保护技术发展前景分析
继电保护装置的发展经历了多个时期和阶段,其发展过程是与现代信息技术相匹配的。随着计算机技术和网络技术的发展,其在各领域的应用更加广泛,体现在供电系统中的安全性和可靠性保护方面就是微机保护相关装置和技术的应用。配合使用网络技术可以有效的推动现有的继电保护装置和技术向自动化、智能化的方向发展;在功能方面,继电保护的功能也会随着可检测故障数据的增多而增多;在检测准确度方面,高性能硬件设备的投入使用必然会提升故障位置判断的准确度和精确度,进而进一步提升供电系统的可靠性和安全性。
总之,未来的供电系统中的继电保护技术的发展必将以硬件革新为基础,配合使用先进的软件技术,整体实现以终端单元、微机保护装置等为主的完整的、功能强大的、智能化的、自动化的计算机保护系统,提升保护效果、降低设备和资源投入、提高二次系统的可靠性。
5结语
供电系统功能繁多,结构复杂,需要较高的运行可靠性和安全性。应用继电保护装置对供电系统进行安全保护对维持供电系统的正常运转具有非常重要的实用意义。在应用继电保护装置对供电系统进行运行可靠性保护时,需要根据应用位置、被保护装置的工作属性等进行实际配置和确定,以保证整个系统处于有序、可控运行状态。
参考文献:
[1]李志红,刘建刚.电力系统继电保护装置运行可靠性探讨[J].中国科技博览,2012(24).
[2]王莉娟.继电保护装置在电力系统中的应用研究[J].科技传播,2012(19).
【关键词】电力系统微机继电保护应用研究
1继电保护技术概述
近年来,电力系统得到了飞速的发展。提高系统的运行效率和运行质量成为需要迫切解决的技术问题。而继电保护技术是解决问题的核心技术之一。继电保护技术是指在系统正常用电过程中,可以对电路故障发出警报信号,并能够有效防止事故发生的一种自动化技术。继电保护技术的原理是通过检测系统中电气元件发生异常情况时电气量(频率、电压、电流)的变化,并完成继电保护动作。其核心是继电保护装置。近些年,继电保护装置从原来的机电整流式向集成微机式发展。将计算机技术融入到继电保护装置,使继电保护技术得到进一步的发展,同时使继电保护性能进一步的增强(如图1)。
微机继电保护技术的主要特点:(1)提高运行正确率,计算机的数据处理技术使得继电保护装置具备十分强的记忆能力,同时运用自动控制等技术,使继电保护装置可以更优的完成故障保护功能,提高了系统运行的正确率。(2)良好的监控管理操作性,该技术中运用的一些核心器件不受外在环境的影响,可以带来良好的功效。而且保护装置利用计算机保护装置,具备了可监控性,从而大大降低了成本。(3)增强辅助功能和兼容性,继电保护装置在制造上采用通用兼容的原理,易于统一标准,而且保护装置的体积较小,可以减少盘未的数量,在此基础上可以扩展其他辅助功能。
2继电保护技术的历史与现状
20世纪中期,基于晶体管的继电保护技术得到蓬勃发展和广泛应用。随后,专家学者对基于集成运算放大器的集成电路保护技术进行了研究,到80年代末集成电路保护技术趋于成熟,逐渐替代了晶体管保护技术。直到90年代,基于集成电路的保护技术一直占据着主导地位。在此期间,我国对基于计算机的保护技术开始了研究,取得了辉煌的成果。相继研制了不同型式、不同原理的微机保护装置。在主设备方面,关于微机相电压补偿方式高频保护、微机线路保护装置、发电机保护和发电机-变压器组保护技术都获得巨大进展。至此,不同原理和机型的微机保护装置为电力系统提供了性能优良、可靠地继电保护装置。同时,在微机保护算法等方面也取得了大量的理论成果。我国继电保护技术进入微机化时代。
3继电保护技术的配置和应用
3.1继电保护装置的任务
继电保护装置利用系统中电子器件发生短路等异常情况时电气量的变化完成继电保护的动作。其主要任务在于:(1)供电系统正常运行时,安全地监视各个设备的运行状况,为工作人员提供可靠的运行依据;(2)在系统发生故障时,快速。自动地选择性屏蔽故障部分,从而保证系统其它部分继续正常运行。(3)供电系统出现异常运行工作时,能准确地及时发出警报,通知工作人员进行处理。
3.2继电保护装置的基本要求
(1)可靠性。保证装置能够反应正确的动作,且随时处于监控状态。不具备可靠性的保护装置或许成为直接造成故障或矿大事故的根源。为保障保护装置具备可靠性,要求组成装置的各个元件质量可靠,运行维护得到。同样要求装置的设计原理、整定计算和安装调试正确无误。保护系统应尽可能简单有效,提高系统保护的可靠性。
(2)选择性。指当供电系统发生故障时,保护装置能够有选择的将发生故障部分切除。即保护装置首先断开离故障点最近的断路器,保障系统中非故障部分可以继续正常运行。
(3)速动性。指保护装置能够快速地切除电路故障部分。缩短故障的切除时间,可以减轻短路电流对设备的损坏程度,加快系统的恢复,为电气设备自启动创造有利条件,同时提高了发电机并列运行的稳定性。
(4)灵敏性。指继电保护装置对异常工作的反应能力。保护装置的灵敏度用灵敏系数衡量。在装置的保护范围之内,不管短路性质如何,不管短路点位置如何,保护装置应都能够实现保护动作。但在保护区外,该装置不应该构成任何错误动作。
3.3继电保护技术的应用
在电力系统建设与运行中,高压线路、低压网络及各种电气设备均装载了相应的微机继电保护装置,其主要用于高压线路保护、主变保护、电容器保护等。高压供电系统应用包括母线继电保护装置的应用,对非并列运行的分段母线装载电流速断保护。另外,还需装置过电流保护。对等级较低的配电所可以不装设电流保护。
继电保护装置在变电站中的应用包括:(1)主变保护:包含主保护和后备保护,主保护通常是差动保护和瓦斯保护,后备保护通常是过负荷保护或过流保护;(2)母线保护:需同时装载限时电流速断保护和过电流保护;(3)电容器保护:其主要包括过压保护、失压保护以及过流保护;(4)线路保护:通常采用二段或三段式电流保护,其中一段是速断电流保护,二段是速断限时电流保护,三段是过电流保护。微机继电保护技术的快速发展推动了继电保护装置的广泛使用。根据不同的需求,研发出不同原理、不同机型的保护装置。
4继电保护技术的发展方向
4.1智能化
随着计算机技术在电力系统继电保护领域中的广泛应用,许多新的计算机控制方法不断被应用于继电保护当中。比如专家系统、人工神经网络、遗传算法、小波理论、模糊逻辑等人工智能技术,从而对继电保护的研究向智能化方向发展。如利用人工神经网络来实现故障的类型判别;或将过渡电阻短路归为非线性问题。人工智能技术的不断发展推动了继电保护技术的智能化发展。结合不同的智能技术,分析不确定因素对系统的影响,以提高系统的可靠性,是智能保护的主要方向。
4.2计算机化
系统运行中微机继电保护装置的动作准确率明显高于其他保护装置。继电保护装置的计算机化是绝对的发展优势。微机继电保护装置以中央处理器为核心,依据数据采集系统到的系统的实时状态数据,根据选定算法来检测系统是否发生故障以及故障的范围、性质等,做出是否切断或报警等判断。微机继电保护由计算机程序实现,其中CPU是计算机系统自动控制的指婚中心,计算机程序运行在CPU上。所以CPU的性能在很大程度上决定了计算机系统性能的好坏。
4.3网络化
网络型继电保护是一种新型的继电保护技术,是微机保护技术发展的趋势。它建立在网络技术、计算机技术、通信技术基础之上,利用计算机网络实现各种保护功能,包括线路保护、母线保护、变压器保护等。网络型继电保护的优点是共享数据,能够实现本来由光纤保护、高频保护才可以实现的纵联保护。此外,通过分站保护系统采集到所有断路器的电流量、母线电压量。所以易于实现母线保护,且不需要其他的母线保护装置。网络保护系统的拓扑结构采用简单的环形结构、星型结构、总线结构。因为继电保护的重要性,需要采取可靠的网络安全控制策略,来确保网络保护系统的安全。
4.4自动化
现代网络技术、计算机技术为改变电力系统监视、保护、控制提供了系统集成和优化组合的技术基础。高压变电站经历着技术创新,即实现自动化和继电保护的结合。其体现在远程控制与信息共享、集成与资源共享。以远方终端单元、微机保护装置为核心,将变电所的控制、测量等融入计算机系统,提高系统的可靠性。综合自动化系统打破传统二次系统设备划分原则,克服了常规保护装置不能与控制中心通信的缺陷,赋予了变电所自动化新的含义和内容。
5结语
微机继电保护技术在电力系统中发挥着重要的作用。继电保护装置为提高电力稳定性与安全性、保护电力设备提供了技术保障,为电力需求提供技术支持。随着电力系统的发展和计算机技术、通信技术的进步,继电保护技术向着智能化、计算机化、自动化、网络化方向发展,进一步提高保护装置的性能。
参考文献:
[1]刘静.发电机组继电保护技术应用[J].电力科技,2010.5.
论文摘要:文章简要说明配电变压器各种保护配置类型,通过分析比较,提出加强配电变压器保护优化配置,合理选择保护方案,可以提高配电变压器保护动作可靠性。
变压器是配电网的主要设备,应用面广量大,其安全运行直接影响整个系统的可靠性。目前,配电变压器保护配置方面还存在许多问题,其中配电变压器与保护不匹配或存在动作死区,造成越级跳闸、拒动导致的事故相当多,因此,加强配电变压器保护优化配置,合理选择保护方案,可以提高配电变压器保护动作可靠性,有效防止主线路出口断路器保护误动。
一、配电变压器采用熔断器作为保护
熔断器是配电变压器最常见的一种短路故障保护设备,它具有经济、操作方便、适应性强等特点,被广泛应用于配电变压器一次侧作为保护和进行变压器投切操作用。所以一般配电变压器容量在400kva以下时,采用熔断器保护,高压侧使用跌落式熔断器作为短路保护,低压侧使用熔断器作为过负荷保护。
使用跌落式熔断器确定容量时,既要考虑上限开断容量与安装地点的最大短路电流相匹配,又要考虑下限开断容量与安装地点的最小短路电流的容量关系。目前,户外跌落式熔断器分为50a、100a、200a三种型号,200a跌落式熔断器的开断容量上限是200mva,下限是20mva,其选择是按照额定电压和额定电流两项参数进行,也就是熔断器的额定电压必须与被保护配电变压器额定电压相匹配,熔断器的额定电流应大于或等于熔体的额定电流,可选为额定负荷电流的1.5~2倍,此外,应按被保护系统三相短路容量,对所选定的熔断器进行效验,保证被保护设备三相短路容量小于熔断器额定开断容量上限,但必须大于额定开断容量的下限。笔者曾经参与过事故调查,发现部分配电变压器所配置熔断器的额定开断容量(一般指上限)过大,或者在线路末段t接的配电变压器,选定熔断器造未经过短路容量效验,造成被保护变压器三相短路熔断器熔断时难以灭弧,最终引起容管烧毁、爆炸,导致主线路跳闸事故。
二、配电变压器采用负荷开关加熔断器组合电器作为保护
负荷开关加熔断器组合电器可以开断至31.5ka的短路电流,其基本特征是依赖熔断器熔断触发撞针动作于负荷开关。配电变压器短路有单相、两相、三相短路,无论哪种故障,任意一相熔断后,撞针触发负荷开关的脱扣器,负荷开关三相联动,及时隔离故障点,防止缺相运行,顺序是先熔断熔丝,后断负荷开关。采用负荷开关加熔断器组合电器作为配电变压器保护,经济实用,既可以开断负荷电流,实现安全操作需要,还可以在10ms内开断短路电流,切除故障并限制短路电流,能够有效保护配电变压器短路故障。
采用负荷开关加熔断器组合电器,广泛应用于1000kva以下配电变压器保护配置上,熔断器额定电流一般为负荷电流的2~3倍,按照这种配置方案,设计人员一般都不需要进行具体的设计和对短路电流和继电保护整定计算,可以直接选用成套设备,设计人员大部分喜欢此种配置方案。但是这种保护配置方案也有一定局限性,例如,对于短路故障电流的开断均以牺牲熔断器为代价,且动作电流、动作时间无法人为控制,对于轻微相间短路故障,动作时间较长,对于大用户或专线用户,配电变压器台数较多或配电变压器容量较大时,若采用负荷开关作为进线开关,则无法作为母线短路保护及出线负荷开关——熔断器组合电器的后备保护,因为当用户母线短路或熔断器保护不配合时,会导致上级出线开关动作,影响供电可靠性,在这种情况下,应选用断路器加继电保护装置作为进线保护比较可靠。
三、配电变压器采用断路器加继电保护装置作为保护
断路器开断容量大、分断次数多,具备操作功能,配合继电保护装置作为大容量配电变压器主要短路保护开关,应用很广泛,但价格相对较高。
《继电保护和安全自动装置技术规程》(标准gb14285-1993)规定,当容量等于或大于800kva的油浸变压器时,应配置瓦斯继电器作为变压器内部故障保护,应选用继电保护装置与断路器相配合的保护方案,可以有效地保护配电变压器。近年来,干式配电变压器得到广泛应用,按照要求应配置温度跳闸保护,对于干式变压器也应选用继电保护装置与断路器相配合的保护配置方案。对于yyno、dyno接线形式的配电变压器,高低压侧三相四线均采用断路器控制,可以选用两相或三相过电流保护,继电器为反时限型。根据gbj62—1983《工业与民用电力装置的继电保护和安全自动装置设计规范》规定。应采用下列保护之一:(1)利用高压侧的过流保护,保护装置宜采用三相式以提高灵敏性;(2)接于低压侧中性点的零序电流保护;(3)接于低压侧的三相式电流保护。
目前,部分单位对yyno接线的配电变压器低压侧中性线配置零序电流保护的认识还不够,认为在变压器高压侧安装了三相式电流保护就能满足要求,其实不然,笔者发现部分配电变压器虽然配置三相式过电流保护装置来防止配电变压器低压侧单相接地短路,但在进行继电保护整定计算时发现,往往有时也满足不了灵敏度要求,这时必须按照规程规定在低压侧另装设保护装置,或在低压侧中性线上安装零序过电流保护。笔者还经过大量计算发现对于dyno接线的配电变压器,在低压侧发生单相接地或短路故障时,高压侧三相式过电流保护灵敏度能满足要求。因此,在对配电变压器选择保护配置时,应当考虑变压器接线形式:对于yyno接线的变压器保护配置,应采用高压侧三相式过电流保护作为相间短路或低压侧接地短路保护,如果低压侧单相接地故障时灵敏度不满足要求,还应在低压侧中性线上安装零序过电流保护;对于dyno接线的变压器保护配置,只在高压侧安装三相过电流保护就能满足灵敏度要求。
四、结语
配电变压器保护配置应根据实际情况考虑熔断器、负荷开关加熔断器、断路器加继电保护装置等多种方案,根据变压器容量和接线形式合理选择保护配置方案,优化配置,确保配电变压器安全可靠运行。
参考文献
[1]交流熔断器组合电器(gb16926-1997)[s].北京:中国标准出版社,2001.
[2]工业与民用电力装置的继电保护和自动化装置设计(gb
j62-1983)[s].
【关键词】电力变压器;继电保护装置;故障分析;设计
前言
伴随着我国电力工业的快速发展,电网的范围也愈来愈广泛,电网分布情况也是相当紧密:作为电力系统的主要部件―变压器也不断地遭到外界负荷的影响。电力变压器在正常工作中,有时会突发各种类型的毛病,比如超高压输电建设,它的建设根本离不开大型的电力变压器,一旦变压器出现了故障,那么就会直接导致整个电力系统无法正常运转。所以,想要使供电稳定有序,就要控制好电力变压器继电保护装置的功能和作用以及可靠性,并且做出相应的严格设置。
1电力变压器的故障类型
电力系统运行中,电力变压器作为重要的设备之一,一旦发生故障则会导致电力系统正常的运行受到影响。通常情况下,变压器油箱内部和外部是电力变压器故障易发地区。外部故障通常是由于绕组引出线和绝缘套管发生相间短路或是接地短路所导致的。而内部故障具有较大的危害性,由于短路和线损过程中会有电弧产生,同时油箱内油在受热情况下会有较多气体产生,气体与电弧接触极易导致爆炸的发生。所以一旦电力变压器发生故障,则需要继电保护装置能够快速的反应,准确的排除故障,避免危险的发生。
2电力变压器继电保护装置配置原则
继电保护装置在电力系统运行过程中发挥着极其重要的作用,一旦电力系统运行过程出现异常情况或是有故障发生,则断电保护装置则会在第一时间内进行动作,将故障部位或是线路进行快速的切断,确保将故障控制在最小范围内,减少由于故障而对电力系统运行所带来的影响。所以加强对继电保护装置进行配置是十分必要的,具体配置原则包括以下几个方面。
2.1根据变压器的运行情况来采取保护装置
对于6.3MV・A及以上的常用工作变压器和并列运行的变压器,10MV・A及以上厂备用变压器和单独运行的变压器,以及2MV・A及以上用电流速断保护灵敏性不满足要求的变压器,应装设差动保护装置。对高压侧电压为330kV及以上的变压器,可装设双重差动保护装置。
2.2变压器需要安装瓦斯保护装置
变压器故障时危害最大的即是油箱内部故障,往往是由于匝间短路或是绝缘受到破坏而导致的电弧电阻的接地短路,在这种情况下,故障点则会受到电流和电弧的双重作用,从而导致变压器油与其他绝缘材料在相互作用下会有大量的气体分解出来,而这部分气体会流向油枕的位置,一旦故障点扩大,则会导致油迅速膨胀,从而对油枕上部带来强烈的冲击,在这种情况下,需要对变压器进行瓦斯保护装置的安装。
2.3采取过电流保护
在对变压器采取过电流保护时有许多种保护选择,具体选择时则需要在外部相间短路引发变压器过电流采取必要的保护,采取哪种过电流保护作为后备保护,则需要根据变压器运行情况、容量及灵敏度的不同来进行。
3电力变压器继电保护装置设计方案
3.1差动保护设计
变压器差动保护动作电流设计原则是将变压器两侧的电流互感器二次侧按正常时的“环流接线”,当变压器正常运行时,差动继电器中的电流等于两侧电流互感器(CT)的二次电流之差,它近于0,差动继电器不动作,保护也不会动作。即在电流互感器二次回路端线且变压器处于最大符合时,差动保护不应动作。由于高性能计算机芯片的出现,在变压器1套保护装置中包含主保护、各侧全部后备保护的2套主变压器微机型保护装置已开发,并得到广泛应用。因此,为反应电力变压器引出线、套管及内部短路故障,对高压侧电压为330kV及以上的变压器,可装设双重差动保护,达到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的目的。双重差动保护装置的设计中,当变压器正常运行或外部故障时,差动继电器中的电流等于两侧电流互感器的二次电流之差接近于0(实际为由多种原因引起的不平衡电流,由于不平衡电流小,因此接近于0)差动保护不动作,保护也不会动作。当变压器内部(包括变压器与电流互感器之间的引线)任何一点故障时,差动继电器中的电流等于两侧电流互感器的二次电流之和为故障点短路电流,大于继电器动作电流,继电器动作,跳变压器各侧断路器切除故障,同时发动作信号,起到保护作用。
3.2瓦斯保护
变压器瓦斯保护的设置可以有效的实现对变压器油箱内的故障情况进行反应,所以对于0.8MVA及以上的油浸式变压器则需要进行瓦斯保护装置的安装,实现对变压器的保护,虽然瓦斯保护可以对于油箱内的一切故障都可以有效的反映出来,但却无法对油箱外部的电路故障进行反应,而且一旦外部干扰因素较严重,则瓦斯保护也不能正确的动作,所以为了确保变压器的安全,则瓦斯保护装置需要配合其他保护装置一起来实现对变压器装置的保护作用。
3.3过电流保护设计
过电流保护是变压器绕组过电流及差动保护和瓦斯保护的后备保护,所以必须进行装设,其设计时是需要按照变压器启动电流按照最大的负荷电流来进行整定,作为一种保护装置,其主要在各侧母线故障时能够有效的发挥作用。
3.3.1低压变压器过电流保护设计
变压器低压侧一般采用三相式三卷变压器,高、中压侧的阻抗保护很可能对压侧短路起不到保护作用,不能满足作为相邻元件后备保护的要求,这时可以同时在其高、中压侧均装设复合电压闭锁过流保护及零序方向过电流保护与间隙保护,低压侧装设复合电压闭锁过流保护。
3.3.2高压变压器的保护设计
过电流保护装置通常可以设置在变压器低压侧断路器和高压侧短路器上,这样可以有效的保证高压侧的过电流保护对低压侧母线规定的灵敏系数的实现。在这种情况下,一旦低压侧母线保护停运或是故障,则过电流保护装置则会成为低压侧母线的主保护和后备保护。但对于非金属性短路发生时,由于无法达到要求的灵敏度,而且整定也会延时,在这种情况下,则需要设置反时限过流保护,保护变压器具有良好的热稳定性。同时还需要在低压侧或是低压侧的中性线上进行零序电流保护的装设,动作电流设计不宜超过变压器额定电流的百分之二十五。
3.3.3负序过电流保护设计
断路器在进行合闸时,其三相在合闸的时间上并不是一致的,是分开进行的,这样就会在电力系统起动时有较大的负序电流产生,负序电流主要是由于起动时大电流、过流过程导致的电流互感器不平衡及相邻设备相间短路故障所导致的,为了有效的防治这种情况珠发生,则需要利用延时来避开。这就需要在负序过电流保护设计时,要将其动作时间设置大于其相邻设备的速断保护动作时间与断路器的分闸时间之和,当作为相间短路后备保护时,动作时间也在大于相邻设备及本设备的相间后备保护动作时间。
4结束语
总而言之,继电保护装置运行的可靠性,需要防止拒动和误动作,由于电力系统中各种电气设备都是由电气线路联系在一起的,任何一个设备出现故障都会对整个系统的运行带来影响,所以需要准确地对继电保护装置进行设置,并对其各项相关定值进行整定,确保其能够在故障发生的第一时间内准确动作,确保系统运行的安全,确保电厂能够正常、可靠的运行,为人们提供良好、稳定的电能供应。
参考文献:
【关键词】继电保护;影响因素;现场调试
电力系统继电保护是在电力系统发生故障或者出现非正常工作状态时,用来报警、消除故障从而达到保护电力系统目的的保护措施。继电保护装置是由若干逻辑元件和保护元件组成的一个具有特定保护功能的设备。他的发展经历过机电、整流、晶体管和集成电路几个阶段,目前继电保护已经进入了微机时代,微机型继电保护装置已经得到了十分广泛的应用。一套完整合格的继电保护装置须经历设计、生产、安装、运行几个过程,在设计之后的几个过程都是须对继电保护装置进行调试。装置的调试是根据相关要求,定期按照规定调试检查设备的运行状态是否正常,这是继电保护装置运行周期比较重要的环节,直接关系到保护装置的正常运行和电力系统的安全。
因此,对于从事电力系统继电保护方面工作的人员,加强对继电保护装置调试工作相关知识的培训非常必要。
然而,在继电保护装置的调试过程中会有一些因素的出现,来影响保护系统的可靠性。
总结影响因素,主要可以归结为三方面:
(1)硬件问题
继电保护装置和继电保护的辅助装置,如数字量输入、输出模块,中央处理模块,以及三相操作继电器箱、交流电压切换箱。
(2)软件问题
例如,目前微机保护中常会遇到的问题,会有软件的程序编译有误、测试或编码有误、定值的输入出现失误等。
(3)操作人员
比如,安装人员对保护装置的接线不了解从而造成装置在安装和运行的时候出现问题。人为因素可以主管的避免,但是在故障产生因素中不能忽视,因为根据资料显示,人员的操作不对而引起的故障在故障的发生中占有一定的比例。
针对微机造成故障的因素,操作人员一定要为故障查找并提供支持,同时要检验保护装置的保护性能,确定保护方案的合理性,同时也要对不确的操作行为总结经验,吸取教训,防止以后有类似的故障发生。
在分析故障的基本方法的过程中,工作人员可以利用故障录波报告进行分析研究,故障后须检验,检验过程中其它的系统相关数据也要充分利用,在对信息的综合分析中,来有效的解决保护装置发生的故障,避免类似问题的再发生。故障查找一般有顺序查找、逆序查找、整组传动等方法可以使用。
定值和电源问题一直以来是继电保护装置调试过程中经常会遇到的问题。定值问题是指在继电保护调试中由于使用了新的设备,但是尚未被工作人员所了解和掌握,调试操作时会使得继电保护装置的定值不容易定准,如果差异过大,在故障发生时保护装置不能及时准确的反应故障。所以在实际运行中,保护装置相关技术人员要向操作人员提供准确的数据参数和定值,操作人员也要及时主动地了解、熟悉设备的性能参数、定值和操作方法。电源问题一般体现在逆变稳压电源、直流电源操作插件和直流熔丝配置等方面。继电保护调试过程,将直流电源经开关变成方形波交流,再经逆变器变成用户所需的电压。过程中常会遇到电源输出功率不够或者稳定性不好的问题,这些问题都会损害到电力系统继电保护装置。
这些问题需要得到我们继电保护人员的充分重视,在继电保护装置的调试过程中选择满足负荷要求的保护装置、较高的精度和较好的使用性能的直流设备等。
虽然进行年制造的距离保护装置通常会有良好的性能的电压回路断线闭锁装置,但是电压互感引起的故障常有发生。主要原因是该故障会引起保护装置的误动作。电压互感器二次侧应在开口三角绕组和各自相试验芯上配置保护用的自动开关或者熔断器。
开口三角形绕组在正常的运行条件下没有电压,就可以不设置保护设备。为了缩小保护死区,自动开关或熔断器最好装在电压互感器端子箱内,端子箱应最大限度的靠近电压互感器的位置。开口绕组零线与星型绕组零线从开关场到主控室应该分芯、分缆。电压的二次回路只能有一个点接地。
如果操作不当,造成两个或多个点接地,系统就会发生故障,地电网会有电流经有电压差的两接地点流过,电压互感器二次回路会产生压差,这个压降会影响到电压互感器二次电压的准确性,极端情况下还会对保护装置的动作造成不利的影响。
当一台电压互感器停止运行时,二次回路允许联络的前提是停运电压互感器的一次隔禳开关分开,同时二次电压总开关12KK或2ZKK断开。
在电压互感器停运或者二次联络以后需要停止运行一个互感器时,第一步要做的是断开二次空气开关,这样可以避免二次回路的电压送至一次侧,电压互感器的波动较大,二次回路的电压会由于一次电容电流而产生过载,从而造成电压互感器的总空气开关跳闸,对计量及保护装置的正常运行造成一定的影响。
接线错误导致的保护误动也是调试过程中应该注意的问题,这问题在新建站和改扩建站保护装置的调试中应该得到充分的重视,这个需要调试人员的细致和认真,更需要验收人员的积极负责。
总之,在提高继电保护装置的安全、可靠性的问题中,操作人员须做好相关工作的学习,掌握继电保护装置的正确调试方法,以及对在调试中会遇到的故障的正确处理有比较清晰的认识和正确的处理;保护装置在选择的时候一定要做好质量方面的检查工作,选择寿命长、故障率低的元器件;继电保护装置需要定期的检查和维护,工作人员也要不段的学习和改进反事故措施,使得保护装置的可靠性大大提高;相关部分须对保护装置的调试工作做好监督工作,确保保护装置的调试及运行得以正常有效。
参考文献
关键字:继电保护;电力;维护
中图分类号:TM77文献标识码:A文章编号:
1前言电力作为当今社会的主要能源,对国民经济的发展和人民生活水平的提高起着极其重要的作用。现代电力系统是一个由电能产生、输送、分配和用电环节组成的大系统。电力系统的飞速发展对电力系统的继电保护不断提出新的要求,近年来,电子技术及计算机通信技术的飞速发展为继电保护技术的发展注入了新的活力。如何正确应用继电保护技术来遏制电气故障,提高电力系统的运行效率及运行质量已成为迫切需要解决的技术问题。
2继电保护发展的现状上世纪60年代到80年代是晶体管继电保护技术蓬勃发展和广泛应用的时期。70年代中期起,基于集成运算放大器的集成电路保护投入研究,到80年代末集成电路保护技术已形成完整系列,并逐渐取代晶体管保护技术,集成电路保护技术的研制、生产、应用的主导地位持续到90年代初。与此同时,我国从70年代末即已开始了计算机继电保护的研究,高等院校和科研院所起着先导的作用,相继研制了不同原理、不同型式的微机保护装置。1984年原东北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过鉴定,并在系统中获得应用,揭开了我国继电保护发展史上新的一页,为微机保护的推广开辟了道路。在主设备保护方面,关于发电机失磁保护、发电机保护和发电机-变压器组保护、微机线路保护装置、微机相电压补偿方式高频保护、正序故障分量方向高频保护等也相继通过鉴定,至此,不同原理、不同机型的微机线路保护装置为电力系统提供了新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。
3电力系统中继电保护的配置与应用
3.1继电保护装置的任务继电保护装置的任务在于:在供电系统运行正常时,安全地。完整地监视各种设备的运行状况,为值班人员提供可靠的运行依据;供电系统发生故障时,自动地、迅速地、并有选择地切除故障部分,保证非故障部分继续运行;当供电系统中出现异常运行工作状况时,它应能及时、准确地发出信号或警报,通知值班人员尽快做出处理。
3.2继电保护装置的基本要求选择性。当供电系统中发生故障时,继电保护装置应能选择性地将故障部分切除。首先断开距离故障点最近的断路器,以保证系统中其它非故障部分能继续正常运行。灵敏性。保护装置灵敏与否一般用灵敏系数来衡量。在继电保护装置的保护范围内,不管短路点的位置如何、不论短路的性质怎样,保护装置均不应产生拒绝动作;但在保护区外发生故障时,又不应该产生错误动作。速动性。是指保护装置应尽可能快地切除短路故障。缩短切除故障的时间以减轻短路电流对电气设备的损坏程度,加快系统电压的恢复,从而为电气设备的自启动创造了有利条件,同时还提高了发电机并列运行的稳定性。可靠性。保护装置如不能满足可靠性的要求,反而会成为扩大事故或直接造成故障的根源。为确保保护装置动作的可靠性,必须确保保护装置的设计原理、整定计算、安装调试正确无误;同时要求组成保护装置的各元件的质量可靠、运行维护得当、系统简化有效,以提高保护的可靠性。
4继电保护装置的维护值班人员定时对继电保护装置巡视和检查,并做好各仪表的运行记录。在继电保护运行过程中,发现异常现象时,应加强监视并向主管部门报告。建立岗位责任制,做到每个盘柜有值班人员负责。做到人人有岗、每岗有人。值班人员对保护装置的操作,一般只允许接通或断开压板,切换开关及卸装熔丝等工作,工作过程中应严格遵守电业安全工作规定。做好继电保护装置的清扫工作。清扫工作必须由两人进行,防止误碰运行设备,注意与带电设备保持安全距离,避免人身触电和造成二次回路短路、接地事故。对微机保护的电流、电压采样值每周记录一次,每月对微机保护的打印机进行定期检查并打印。定期对继电保护装置检修及设备查评:①检查二次设备各元件标志、名称是否齐全;②检查转换开关、各种按钮、动作是否灵活无卡涉,动作灵活。接点接触有无足够压力和烧伤;③检查控制室光字牌、红绿指示灯泡是否完好;④检查各盘柜上表计、继电器及接线端子螺钉有无松动;⑤检查电压互感器、电流互感器二次引线端子是否完好;⑥配线是否整齐,固定卡子有无脱落;⑦检查断路器的操作机构动作是否正常。
5电力系统继电保护发展趋势随着计算机硬件的飞速发展,电力系统对微机保护的要求也在不断提高,除了保护的基本功能外,还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间,快速的数据处理功能,强大的通信能力,与其他保护、控制装置和调度联网以共享全系统数据、信息和网络资源的能力,高级语言编程等,使微机保护装置具备一台PC的功能。为保证系统的安全运行,各个保护单元与重合装置必须协调工作,因此,必须实现微机保护装置的网络化,这在当前的技术条件下是完全可行的。在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下,保护装置实际上是一台高性能,为了测量、保护和控制的需要,室外变电站的所有设备,如变压器、线路等的二次电压、电流都必须用控制电缆引到主控室。所敷设的大量控制电缆投资大,且使得二次回路非常复杂。但是如果将上述的保护、控制、测量、数据通信一体化的计算机装置,就地安装在室外变电站的被保护设备旁,将被保护设备的电压、电流量在此装置内转换成数字量后,通过计算机网络送到主控室,则可免除大量的控制电缆。
结论。随着电力系统的告诉发展和计算机通信技术的进步,继电保护技术的发展向计算机化、网络化、一体化、智能化方向发展,这对继电保护工作者提出了新的挑战。只有对继电保护装置进行定期检查和维护,按时巡检其运行状况,及时发现故障并做好处理,保证系统无故障设备正常运行,提高供电可靠性。
参考文献
[1]王翠平.继电保护装置的维护及试验[J].科苑论坛.