35?kV降壓變電所繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)

何文元

摘 要：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置是保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵。安全自動(dòng)裝置對(duì)于繼電保護(hù)安全性、穩(wěn)定性以及靈活性上達(dá)到相應(yīng)要求。在計(jì)算過(guò)程中，運(yùn)行方式的選擇、短路電流的計(jì)算等，都給繼電保護(hù)的結(jié)果產(chǎn)生很大的影響。該文根據(jù)變電站原始材料數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)現(xiàn)階段變電站中存在的安全問(wèn)題進(jìn)行討論，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)35 kV變電站內(nèi)部安全設(shè)備進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，優(yōu)化現(xiàn)階段35 kV變電站中的繼電保護(hù)措施，以及變電站安全自動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)與使用問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：35 kV變電所 繼電保護(hù) 配置選擇 圖紙?jiān)O(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU856 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）05（a）-0084-01

1 35 kV降壓變電站繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置規(guī)劃

1.1 變壓器保護(hù)配置

電力變壓器在整個(gè)電力系統(tǒng)中的作用尤為重要，它發(fā)生故障時(shí)會(huì)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來(lái)很大影響，所以了確保電力系統(tǒng)在運(yùn)行中的可靠性，在電力系統(tǒng)中的變壓器使用時(shí)，應(yīng)根據(jù)變壓器自身電力容量為其安裝配套的保護(hù)裝置。電力變壓器故障區(qū)域主要為內(nèi)部區(qū)域故障與外部區(qū)域故障，外部區(qū)域故障是由變壓器引出線短路以及變壓器外部線路套管損毀造成的；內(nèi)部區(qū)域故障主要由變壓器內(nèi)部油箱損壞、內(nèi)部繞組線短路以及貼心損毀造成的。

變壓器在運(yùn)行中的故障表現(xiàn)可分為：變壓器外部外接線短路以及接地線短路造成的電流超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)象；變壓器內(nèi)部油箱損壞造成的油壓降低以及超負(fù)荷現(xiàn)象，這些都為變壓器使用中的安全與可靠性受到很大考驗(yàn)。

根據(jù)對(duì)變壓器故障類(lèi)型的分析，在變壓器實(shí)際運(yùn)行中應(yīng)加以下幾點(diǎn)安全措施：

（1）變壓器內(nèi)部應(yīng)安裝瓦斯保護(hù)設(shè)備

當(dāng)變壓器因繞組線短路、油箱損壞以及鐵心損壞等原因造成內(nèi)部故障時(shí)，由于內(nèi)部故障區(qū)域受到電弧與電流作用影響，使變壓器內(nèi)部部分絕緣物體受到電解作用產(chǎn)生氣體，而且產(chǎn)生的氣體相對(duì)較輕，所以他們會(huì)從油箱位置流動(dòng)到油枕區(qū)域上部。當(dāng)變壓器內(nèi)部故障較為嚴(yán)重時(shí)，變壓器內(nèi)部產(chǎn)生的氣體量相對(duì)較大，所以氣體在流向油枕時(shí)會(huì)相對(duì)較為劇烈，瓦斯保護(hù)設(shè)備就是可以有效利用變壓器內(nèi)部故障產(chǎn)生氣體這一現(xiàn)象，對(duì)變壓器內(nèi)部故障可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)與反映。當(dāng)變壓器因輕微故障產(chǎn)生少量氣體時(shí)，瓦斯保護(hù)設(shè)備會(huì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，當(dāng)變壓器因嚴(yán)重故障產(chǎn)生大量氣體時(shí)，瓦斯保護(hù)設(shè)備在預(yù)警的同時(shí)，也會(huì)做出自動(dòng)打開(kāi)兩側(cè)斷路器截?cái)嚯娫矗苊庾儔浩魇艿礁訃?yán)重的破壞。

（2）變壓器外部線路組應(yīng)安裝縱差保護(hù)設(shè)備

變壓器外部故障主要區(qū)域在于引出線與套管部分，所以應(yīng)安裝縱差保護(hù)設(shè)備與瓦斯保護(hù)設(shè)備互相配合補(bǔ)充，當(dāng)變壓器外部故障時(shí)可迅速將內(nèi)部設(shè)備與引線相隔離，將變壓外部故障對(duì)內(nèi)部故障產(chǎn)生的連鎖故障影響將至最低。變壓器縱差保護(hù)是通過(guò)比較變壓器兩側(cè)電流的相位及大小，來(lái)判別發(fā)生的是保護(hù)區(qū)內(nèi)還是保護(hù)區(qū)外的故障，從而迅速切除保護(hù)區(qū)內(nèi)的故障，具有很高的靈敏度。

（3）變壓器外部應(yīng)安裝復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)設(shè)備

為反應(yīng)變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過(guò)電流，以及在變壓器內(nèi)部故障時(shí)，做為差動(dòng)保護(hù)和瓦斯保護(hù)的后備保護(hù)，變壓器應(yīng)該裝設(shè)過(guò)電流保護(hù)。變壓器在保護(hù)設(shè)備安裝時(shí)應(yīng)根據(jù)其自身容量與線路電流水平而定，當(dāng)變壓器線路中電流超過(guò)預(yù)定使用值，復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)設(shè)備可以對(duì)線路起到有效保護(hù)。應(yīng)用復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)設(shè)備的35 kV變電站在繼電保護(hù)上有以下幾項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)：可以有效提升電壓元件的靈敏度，避免其在不對(duì)稱(chēng)短路時(shí)受到損壞；當(dāng)變壓后面區(qū)域發(fā)生短路現(xiàn)象時(shí)，電壓援建可以與變壓器進(jìn)行后備線路連接方式運(yùn)行；在三相短路時(shí)，如果由于瞬間出現(xiàn)負(fù)序電壓，靈敏系統(tǒng)能提高KLm（=1.15～1.2）倍。

（4）接地保護(hù)（也稱(chēng)短路保護(hù)）

接地變采用零序電流保護(hù)；不接地變采用零序電壓保護(hù)和間隙零序電流保護(hù)。

1.2 變電站自動(dòng)裝置配置

（1）35 kV備用電源自動(dòng)投入裝置

為保證變電站某一路進(jìn)線發(fā)生故障，進(jìn)線斷路器跳閘時(shí)，變電站進(jìn)線斷路器的內(nèi)橋DL3斷路器能立即合閘，保證變電站兩臺(tái)主變正常供電，故斷路器DL3需要加裝備用電源自動(dòng)投入裝置，簡(jiǎn)稱(chēng)“BZT”。

（2）10 kV母分開(kāi)關(guān)備用電源自動(dòng)投入裝置

當(dāng)兩臺(tái)變壓器運(yùn)行，而變電站10kV母線分段斷路器DL6在分閘狀態(tài)時(shí)，任一臺(tái)變壓器發(fā)生故障被切除，DL6能立即合閘，保證變電站對(duì)外正常供電，提高供電可靠性，斷路器DL6應(yīng)裝設(shè)備用電源自動(dòng)投入裝置“BZT”。

（3）自動(dòng)重合閘裝置

為保證輸電線路因“瞬時(shí)故障”時(shí)繼電保護(hù)裝置動(dòng)作切除故障后能快速恢復(fù)送電，同時(shí)考慮系統(tǒng)穩(wěn)定要求，在出線斷路器上應(yīng)裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置簡(jiǎn)稱(chēng)“ZCH”，同時(shí)為防止“ZCH”裝置重合在線路永久性故障上而造成對(duì)設(shè)施的危害，采用一次重合的重合閘后加速方式。

（4）頻減載自動(dòng)裝置

為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和重要負(fù)荷的正常工作，必須在10 kV出線上加裝低頻減載自動(dòng)裝置。在系統(tǒng)發(fā)電出力不足或發(fā)生系統(tǒng)故障時(shí)，系統(tǒng)頻率發(fā)生下降，為防止發(fā)生系統(tǒng)頻率崩潰，必須立即按照事先的規(guī)定減少供電量即自動(dòng)跳開(kāi)部分次要負(fù)荷線路開(kāi)關(guān)，從而避免發(fā)生系統(tǒng)的頻率崩潰。

（5）電流接地選線裝置

用來(lái)查找小電流系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)的故障線路。采用微機(jī)式接地檢測(cè)裝置或帶接地檢測(cè)功能的微機(jī)式線路保護(hù)選出接地線路，發(fā)出信號(hào)，由運(yùn)行人員采取措施（如轉(zhuǎn)移負(fù)荷）后再切除故障回路，可保障正?；芈饭╇姷倪B續(xù)性。

（6）35 kV，10 kV線路保護(hù)裝置

用來(lái)保護(hù)線路系統(tǒng)產(chǎn)生的故障，減少故障區(qū)域。輸電線路保護(hù)在繼電保護(hù)中具有重要地位，且隨著超高壓、長(zhǎng)距離輸電線路的發(fā)展，對(duì)輸電線路保護(hù)的功能提出了更新更高的要求，加之輸電線路保護(hù)本身具有復(fù)雜功能和邏輯，使微機(jī)保護(hù)在輸電線路保護(hù)這一領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。

（7）差動(dòng)保護(hù)，高低后備保護(hù)裝置

作為主變壓器的內(nèi)部故障及外部故障的保護(hù)。當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時(shí)，兩側(cè)（或三側(cè)）向故障點(diǎn)提供短路電流，差動(dòng)保護(hù)感受到的二次電流和的正比于故障點(diǎn)電流，差動(dòng)繼電器動(dòng)作。

2 結(jié)語(yǔ)

變電所繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)是綜合系統(tǒng)的工程，即包含了電力電子、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等的融合。在對(duì)裝置的設(shè)計(jì)過(guò)程中，不僅考慮到其經(jīng)濟(jì)性，而且考慮到裝置的穩(wěn)定性和可靠性。這些技術(shù)是我今后的不斷學(xué)習(xí)的內(nèi)容，也是工作必備知識(shí)。本人完成此文也是多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及結(jié)合理論知識(shí)結(jié)果。

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