小电源并网35kV城市配电网保护及安全自动装置配置
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小电源接入电网相关继电保护的配置及整定随着社会的发展和科技的进步,电力供应系统在不断完善和扩大,越来越多的小电源被接入到电网中。
然而,小电源接入电网也带来了一些安全性和稳定性的问题。
为了保证电网的可靠性和安全性,需要配置和整定相关的继电保护设备。
本文将介绍小电源接入电网相关继电保护的配置及整定方法。
一、小电源接入电网继电保护配置1. 过电流保护小电源接入电网时,过电流是一个重要的保护问题。
通过配置过电流保护装置,可实现对小电源的过电流进行监测和保护。
过电流保护装置应能灵敏地检测到小电源侧的过电流,并及时切断故障电路以保护设备的安全运行。
2. 过电压保护小电源接入电网时,过电压是另一个需要考虑的问题。
过电压保护装置的配置能够有效地监测和保护小电源侧的过电压情况。
一旦发生过电压事故,过电压保护装置应能及时切断电路,防止过电压对设备造成损坏。
3. 短路保护短路是小电源接入电网中常见的故障类型之一。
通过配置短路保护装置,能够对小电源侧的短路情况进行检测和保护。
短路保护装置应具备快速切断电路的能力,以减少短路故障对电网的影响。
4. 功率保护小电源接入电网时,功率保护是必不可少的。
通过配置功率保护装置,可以对小电源侧的功率进行监测和保护。
当功率超过设定值时,功率保护装置应能及时切断电路,以防止过载和过热导致设备的损坏。
二、小电源接入电网继电保护整定方法1. 确定保护装置参数根据小电源的特性和接入电网的要求,需要首先确定继电保护装置的参数。
例如,根据小电源的额定电流和电压,确定过电流保护的动作电流和动作时间等参数。
2. 安装继电保护装置根据保护装置的类型和要求,将继电保护装置安装在小电源接入电网的适当位置。
确保安装位置符合设计要求,并保证装置与其他设备之间的连接可靠。
3. 进行整定测试安装完成后,进行继电保护的整定测试。
通过对保护装置的参数进行调整和测试,确保保护装置的动作可靠性和准确性。
整定测试应包括正常工作条件下和故障条件下的测试。
1概述1.1继电保护的基本概念对被保护对象实现继电保护,包括软件和硬件两部分内容:(1)确定被保护对象在正常运行状态和拟进行保护的异常或故障状态下,有哪些物理量发生了可供进行状态判别的量、质或量与质的重要变化,这些用来进行状态判别的物理量,称为故障量或起动量;(2)将反映故障量的一个或多个元件按规定的逻辑结构进行编排,实现状态判别,发出警告信号或断路器跳闸命令的硬件设备。
1.2继电保护的意义和作用电力是当今世界使用最为广泛、地位最为重要的能源。
电力系统的运行要求安全可靠、电能质量高、经济性好。
但是,电力系统的组成元件数量多,结构各异,运行情况复杂,覆盖的地域辽阔。
因此,受自然条件、设备及人为因素的影响,可能出现各种故障和不正常运行状态。
故障中最常见,危害最大的是各种型式的短路。
为此,还应设置以各级计算机为中心,用分层控制方式实施的安全监控系统,它能对包括正常运行在内的各种运行状态实施控制。
这样才能更进一步地确保电力系统的安全运行。
在电力系统中,除应采取各项积极措施消除或减少发生故障的可能性以外,故障一旦发生,必须迅速而有选择性地切除故障元件,这是保证电力系统安全运行的最有效方法之一,所以说,继电保护对于电力系统的运行与维护有着重大的意义和重要的作用。
1.3继电保护的基本要求动作于跳闸的继电保护,在技术上一般应满足四个基本要求,即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。
1.3.1选择性继电保护选择性是指在对系统影响可能最小的处所,实现断路器的控制操作,以终止故障或系统事故的发展。
例如:对于电力元件的继电保护,当电力元件故障时,要求最靠近的故障点的断路器动作断开系统供电电源;而对于振荡解列装置,则要求当电力系统失去同步运行稳定性时,在解列后两侧系统可以各自安全的同步运行的地点动作于断路器,将系统一分为二,以终止振荡,等等。
电力元件继电保护的选择性,除了决定于继电保护装置本身的性能外,还要求满足:①由电源算起,愈靠近故障点的故障,启动值愈小,动作时间愈短,并在上下级之间有适当的裕度。
目录摘要 (2)前言 (2)正文 (2)1.继电保护概论 (2)1.1继电保护的作用 (2)1.2对电力系统继电保护的基本要求 (2)2. 35KV线路继电保护的配置 (3)3.电网相间短路的电流保护 (3)3.1短路计算 (3)3.2瞬时电流速断保护 (4)3.3限时电流速断电流保护 (6)3.4定时限过电流保护 (7)3.5电流三段保护小结 (8)结语 (8)参考资料 (8)附表 (9)摘要电力系统继电保护是反映电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态而动作于断路器跳闸或发生信号的一种自动装置。
电力系统继电保护的基本作用是:全系统范围内,按指定分区实时地检测各种故障和不正常运行状态,快速及时地采取故障隔离或告警信号等措施,以求最大限度地维持系统的稳定、保持供电的连续性、保障人身的安全、防止或减轻设备的损坏。
随着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。
本次毕业设计的题目是35kv线路继电保护的设计。
主要任务是为保证电网的安全运行,需要对电网配置完善的继电保护装置.根据该电网的结构、电压等级、线路长度、运行方式以及负荷性质的要求,给35KV的输电线路设计合适的继电保护。
关键词:35kv继电保护、整定计算、故障分析、设计原理前言电力系统是由发电、变电、输电、供电、配电、用电等设备和技术组成的一个将一次能源转换为电能的统一系统。
电能是现代社会中最重要、也最为方便的能源。
而发电厂正是把其他形式的能量转换为电能,电能经过变压器和不同电压等级的输电线路输送并被分配给用户,再通过各种用电设备转换为适合用户需要的其他形式的能量。
再输送电能的过程中,电力系统希望线路有比较好的可靠性,因此在电力系统受到外界干扰时,保护线路的各种继电装置应该有比较可靠的、及时的保护动作,从而切断故障点极大限度的降低电力系统供电范围。
电力系统继电保护就是为达到这个目的而设置的。
关于并网小电源的保护及安全自动装置配置方案的探讨发表时间:2018-05-14T16:44:10.127Z 来源:《电力设备》2017年第35期作者:陈乐吴俊汤乐招[导读] 摘要:本文主要从变压器的保护,110kV、35kV并网线路的保护和重合闸,110kV备用电源自投装置,低频、低压解列装置和高频、高压切机装置五个方面探讨了应当如何对并网小电源进行保护以及设计安全自动装置。
(国网安徽省电力公司宣城供电公司安徽宣城 242000)摘要:本文主要从变压器的保护,110kV、35kV并网线路的保护和重合闸,110kV备用电源自投装置,低频、低压解列装置和高频、高压切机装置五个方面探讨了应当如何对并网小电源进行保护以及设计安全自动装置。
关键词:并网小电源;保护;安全自动装置;配置方案近年来,各地不断建设并投入使用了一些小电厂,同时也并入了电网。
就使得原本的110kV变电站在一定程度上成为了电厂的升压站,从而导致了电源结构的变化,这就给当前各地电网系统的正常运行带来了一定的问题和挑战。
一、变压器保护变压器保护主要包含主保护、相间后备保护、接地后备保护三个内容。
其一,主保护是指瓦斯和差动保护,其中又以后者为主要组成部分,不仅要具有较好的变压器励磁涌流躲避性能,也要有较好的针对各种引线故障的灵敏度和针对穿越性故障的正动性。
当前主要使用的为微机型。
其二,针对单侧电源的终端降压站变压器,为了保护主变和其相邻的元件,其三侧应当装设过电流保护,而中、低压侧则应配置速断保护。
其中在对各侧进行过流保护的整定动作时,低压侧计算时应当按照该侧的最大负荷电流进行操作,中、高压侧则需要装设两段过流保护。
同时,在确定单纯过流保护数值的时候,应当对事故过负荷的因素进行考虑,主要考虑的是依据N-1原则而确定的量值。
另外,为了提高高压侧、复合电压闭锁过流保护的灵敏度,在低压侧还应当再配置多一套过流保护。
其三,要进行变压器接地后备保护,首先就要设置其中性点接地系统。
电网安全自动装置配置原则电网安全自动装置包括切机、切负荷装置、按频率按电压减负荷装置、失步振荡解列装置、低频低压解列装置等。
目前新疆电网的安全稳定控制装置分布在电网的部分主要电厂以及部分重要枢纽220kV变电站。
现将安全稳定控制装置配置原则如下:安全自动装置的配置应满足电力系统同步运行稳定性分级标准的要求,按照统一规划、统一设计,与电厂及电网输变电工程同步建设原则,建立起保证系统稳定运行的可靠的三道防线:1)满足电力系统运行稳定性的第一级标准要求,由系统一次网架及继电保护装置来保证,作为系统稳定运行的第一道防线。
2)满足电力系统运行稳定性的第二级标准要求,配置切机、切负荷控制装置,作为系统稳定运行的第二道防线。
3)确保电力系统运行稳定性第三级标准要求,配置适当的失步解列装置及足够容量的按频率、按电压减负荷装置,作为系统稳定运行的第三道防线。
按《电力系统安全稳定导则》和《电力系统安全稳定控制技术导则》的要求进行稳定计算,根据系统及计算结果,确定电网安全自动装置的方案配置和投资估算。
联入新疆电网现有稳控系统中,装置按双重化配置,一般变电所可配置一套设备按双CPU配置。
当采用区域型安全自动装置时,不论装置本身是双重化还是单重化配置,采用的通道都应为双重化配置,并尽量利用不同介质的通道构成通道双重化。
特殊情况需进行分析研究,做特殊说明经讨论确定。
必须单独配置,具有独立的投入和退出回路,不得与其他设备混合配置使用。
特殊情况需进行分析研究,做特殊说明经讨论确定。
一、区域稳控装置1、区域稳控装置包括(切机、切负荷装置)。
2、按照《安全稳定导则》、《国家电网公司安全稳定计算规定》的有关要求,进行稳定计算,存在稳定问题,需提高送受端能力的枢纽变电站,枢纽发电厂,需安装区域稳控装置。
(1)在送端电网的发电厂,若送端断面在N-1方式下,区域出力受阻,引起稳定问题(如热稳定、暂态稳定),不满足稳定要求的,应加装切机装置。
城市35kV配电网继电保护及安全自动装置配置1.城市35kV配电网的结构和运行方式对继电保护及安全自动装置的影响 (1)综述 (1)电网运行方式与继电保护 (1)与继电保护有关的几种典型电网结构 (2)终端线 (2)联络线 (2)T接线 (2)整定计算中计算方式的应用 (2)2.如何解决电网继电保护可靠性与选择性的矛盾 (3)可靠性 (3)选择性 (3)快速性 (4)灵敏性 (4)3.小电源并网对电力系统的影响 (4)短路容量的增大及限制措施 (4)短路容量增大的分析 (5)限制短路容量的措施 (5)结论 (6)联络线的保护配置方案 (6)35kV联络线的保护配置 (6)方案1:配置电流保护 (6)方案2:配置距离保护 (6)方案3:配置纵联差动保护 (6)结论 (7)自动装置的配置 (7)主网220kV线路重合闸 (7)联络线低频低压解列装置 (8)联络线重合闸 (8)结论 (8)4.35kV线路继电保护及安全自动装置实用配置方案及通用整定规则 (8)实用保护配置 (8)终端线 (8)联络线 (9)通用整定规则 (10)终端线原则 (10)联络线原则 (10)城市35kV配电网继电保护及安全自动装置配置1.城市35kV配电网的结构和运行方式对继电保护及安全自动装置的影响综述在中性点不接地系统中,当系统发生单相接地故障时,系统仍可在故障状态下继续运行一段时间,有供电连续性高的优点。
因此,在九五规划中,威海市城市电网中取消了110kV 电压等级,220kV变电站采用了220/35/10kV电压等级,以35kV配电网作为城市电网主供网架。
经过十几年的发展,形成了以三座城市220kV变电站为中心,支撑起二十几座互相关联、错综复杂的35kV城市配电网。
近几年来,为节能降耗,改善环境,威海市大力发展了城市集中供热,市区三座小型热电联产电厂相继并网,容量不断增大。
地方小电源通过多条并网线路,并入220kV主网变电站的中压侧35kV侧,对220kV变电站中压侧的短路容量带来较大的影响,电源联络线的继电保护配置问题也越来越突出。
小电源并网对继电保护及安全自动装置的要求分析摘要:本文着重对小电源并网继电保护以及安全自动装置的要求进行研究,从一继电保护、二重合闸、三备自投装置三个方面的原理和运行情况为着手点,根据继电保护的整体要求,并将电网的实际情况结合其中,从整体上对小电源并网对以上所提到的三方面影响进行论述,希望能够对相关电力部门取得些许借鉴意义。
关键词:小电源并网;继电保护;安全自动装置当前,我国正处在经济与科技飞速发展的时代,资源的紧缺对两者产生出制约性,为谋求新资源,我国电力部门正积极开发与利用新型的环保能源进行发电,新型环保可再生能源包括小水电、风电、光伏发电、冶炼厂水泥厂等工业设备产生的低温余热发电,垃圾焚烧发电等,而小电源的不断增多,以及新能源的运用,对系统的影响都是双向的,小电源的在接入变电站后,若继电保护装置没有达到合理的配置,必然会影响到电网的安全运行,并且还会影响到电网内继电保护装置的安全运行。
因此,如何有效的将这些问题进行解决,便成为当前所面临的挑战,同时也是本文研究的重点。
一、小电源并网对继电器的影响和措施(一)继电保护原理继电保护装置主要是通过电气量的变化来进行工作的,电气量包括四个方面,一电压、二电流、三功率、四频率。
当元件发生异常或短路的情况时,电气量会随之发生变化,继电保护装置就通过检测电气量特征,实现快速、灵敏、选择、可靠的隔离故障点。
小电源接入前,馈线网络是无源网络,继电保护装置只需要安装在电网测,小电源接入后,原本负载侧变成电源,所以继电保护装置需重新配置和整定。
(二)应对措施在小电源投入应用之前,1DL、4DL保护本身作为进线开关是一直保持退出状态的,如今小电源的应用,电网主供线L2一旦发生故障,则开关1DL--4DL会有故障电流从其中通过。
所以,开关1DL和4DL保护需投入其中,为有效防止1DL--4DL和B变电站保护反方向存在的故障发生误动的情况,需投入电力保护方向功率元件,此方向是由母线指向变压器和线路。
一、引言小电厂并网发电在我国很普遍,因为它可以减少基建投资,减少供电线损,增加供电能力,对负荷的调峰起到积极的作用。
但小电厂的并网运行给配电网继电保护配置带来很大困难,特别是直接通过在110kV变电站并网的方式对系统的影响更大。
采用这种方式的小发电厂一般处在负荷中心,容量只有几兆瓦,并网线路短,加上配网保护配置简单,继电保护整定工作尤其困难。
采用自前常用的保护配置方案,运行结果往往是一方面用户侧电能质量下降,另一方面并网线上故障又造成小电厂解列甚至停机的几率高。
二、小电厂并网对继电保护带来的问题(一)小电厂接人配电网的方式目前,小电厂通过110kV终端变电站并网,一般是在110kV变电站的35kV母线上接入,图1为小电厂在110kV变电站并网的典型接线图。
(二)小电厂并网常用的继电保护配置对并网联络线MN故障,M侧保护A动作于断路器1QF跳闸,来完全隔离故障,并且保证并网联络线M侧断路器1QF具备检线路无压重合闸的条件。
并网联络线MN 上一般不会有纵差保护,因为在小电厂并网前,配电网内是单电源辐射型的线路。
小电厂并网后,断路器1、2的保护A、B配有2~3段过流保护一般增加方向,断路器1的重合闸采用检线路无压方式,断路器2的重合闸采用检线路同期方式。
但由于运行方式变化大,实际整定的断路器2的无时限速断段(Os段)保护范围极小甚至只能停用,限时保护(时间一般整定为0.3s)灵敏度也不高。
并网变与小发电厂之间的联络线,即图1中的线路34一般很短,作为新线路,为能够实现保护配合,线路34一般在施工同时敷设通信线路,因此断路器3、4可以配有电流纵差保护。
同时以2段(方向)过流保护作为后备,重合闸一般停用。
(三)小电厂并网保护配置存在的问题在小电厂接入之前,配电网为单电源辐射状结构,为了提高线路首端零序电流保护的灵敏度,图I中110kV并网变电站中三绕组变压器的中性点一般不接地运行,即使接地运行,其中性点的零序电流保护也不必运行。
浅谈小电源并网对继电保护及安全自动装置的要求作者:刁德森来源:《中国高新技术企业》2011年第22期摘要:文章从继电保护装置、重合闸装置、备自投装置以及故障解列装置的原理及运行情况分析了小电源并网对电网的影响,根据继电保护的整定要求,结合电网的实际运行情况,分析了小电源并网对这些装置的影响,并提出了积极有效的改进措施,从而保障了小电源并网系统的安全可靠的运行。
关键词:小电源并网;继电保护;重合闸;备自投;故障解列中图分类号:TM774 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2011)33-0149-03目前全球的资源处于日渐紧缩的窘迫中,各国都为谋求长远发展在刻不容缓的开掘新的可用资源。
我国电力部门也在积极开发和利用新型的环保的能源来进行发电,这些新型环保的可再生资源包括小水电、冶炼厂设备产生的低温余热发电以及垃圾焚烧发电等,但是这些小电源接入变电站后如果不合理配置安全可靠的继电保护及安全自动装置,那么它们对于电网的安全运行必将造成一定的影响,对电网内的继电保护及安全自动装置的正常运行也会造成一定的影响。
一、小电源并网系统的现状在电力系统不断扩大的过程中,小电源往往通过弱联络线与大电网即区域电网联接。
数目众多的小电源通过联络线与大系统并网,可缓解电网供电紧张和提高电网供电可靠性,但一些安全因素也需要考虑在内,因为小电源具有小型化、分散式的特点,会给电力系统的稳定运行、继电保护装置的配置带来压力,这对小电源和区域电网的安全运行不利。
并且在电网中由于不断有大机组并网,系统往往仅重视大容量机组和主网网架,对小电源的安全问题则估计不足甚至很少考虑。
在系统中靠近小电源侧大的事故冲击会使小电源的稳定运行遭受到严重破坏,因为小电源多是通过弱联络线与区域电网互联的。
二、小电源并网运行方式国家能源政策一直在不断的调整,为了能够充分的利用自然资源,一些与主电网系统并网的地方小电源(如小水电厂、自备电厂等)日益增多。
小电源接入系统二次相关问题分析摘要:小电源线路一般接入变电站的110kV或35kV高压母线并网运行。
对比于高压母线上其他负荷线路,小电源线路向大电网系统输送潮流,需对并网运行小电源系统相关的继电保护装置进行改造或配置故障解列等安全自动装置。
鉴于此,本文对并网运行的分布式小电源系统继电保护装置进行了分析探讨。
关键词:小电源;接入系统;继电保护;装置一、典型的小电源并网系统保护配置1、110kV系统并网如果某一变电站是110kV终端变,并且与系统比较大的电源进行连接,同时在这个变电站的110kV母线上引出了110kV线路,并且将其连接到用户自备的发电厂110kV升压变。
在对其进行线路保护配置的过程中,配置光纤差动、高频距离保护,并且在小型的发电机中由10kV系统接地,对发电机配置匝间、接地等进行保护。
此外还应该配置低周低压减载装置。
2、35kV系统并网如果某一变电站是110kV终端变,并且与系统比较大的电源进行连接,这样用户自备的发电机经升压变,并且由35kV线路进行引入直接与该变电站并网。
其中对35kV系统并网进行保护配置时,要对失磁、复压过流以及过压进行保护。
二、分布式小电源并网运行的影响1、对线路重合闸的影响对于中性点不接地系统中送终端变电站的线路,仅在线路大电源侧有线路保护并配置重合闸,且线路电压互感器安装于A相。
当该线路发生瞬时单相(B相或C相)接地故障时,线路保护动作跳电源侧开关,由于小电源的存在使终端变电站中性点电压发生偏移,A相和C相(或B相)电压升高至相电压的√3倍,使终端线路A相电压升高,如果此电压高于电源侧开关重合闸判无压定值,则此开关重合闸失败。
当终端线路发生BC相间故障时,在跳开电源侧开关后,小电源也会在终端线路A相上产生较高的残压,此残压往往高于电源侧开关重合闸判无压定值,从而导致重合闸失败。
2、对变压器的影响对于并有小电源的终端变电站,其主变压器中性点不接地运行。
当终端线路发生故障时,电源侧线路保护动作跳开开关,由于小电源并未解列,在终端变电站形成中性点不接地系统单相接地故障,非故障相电压升高至√3倍,中性点电压升高为相电压,将会影响中性点的绝缘水平和寿命。
小电源接入电网相关继电保护的配置及整定小电源接入电网相关继电保护的配置及整定雍丽华(宁夏中卫供电局电网调控中心,宁夏中卫 755000)[摘要] 小电源接入电网使得电网结构更加复杂,介绍典型小电源并网系统保护的配置及其整定。
关键词小电源并网运行方式非同期备自投间隙保护0 引言随着用户对供电可靠性要求的提高,越来越多的用户采用了双电源,如小发电机组接入电网。
而小电源并网会使电网结构更加复杂,给系统保护的正确动作带来诸多影响,因此本文就小电源接入电网后相关继电保护的配置及整定作介绍。
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1 典型的小电源并网系统保护配置(1)110kV系统并网。
A变电站(双电源带备自投)有系统大电源连接的110kV终端变,在此变电站110kV母线上引出110kV线路至用户自备发电厂110kV 升压变,该线路配置有光纤差动保护、距离保护、零序保护,升压变配置有差动保护、高压侧复压过流保护、零序保护和间隙保护;小型发电机(总计60MW)由10kV系统接入,发电机配置有匝间保护、失磁保护、接地保护、复压过流和过压保护;发变组配置有差动保护;厂内还配有低周低压减载装置。
(2)35kV系统并网。
B变电站(双电源带备自投)有系统大电源连接的110kV终端变。
用户自备发电厂发电机(总计42MW)经升压变由35kV线路引入与该变电站连接并网。
110kV终端变配置有差动保护、复压过流保护;35kV线路配置有复压方向过流保护;发电机配置有比率差动保护、失磁保护、复压过流保护、负序过流保护、接地保护、过压保护。
(3)与系统连接的联络线所装设的保护配置。
110kV线路一般装设有距离保护、零序保护、接地保护,大多还装设有光纤差动保护;35kV或10kV线路装设有电流、电压保护;超短线路或电缆装设有光纤差动保护。
2110kV系统并网小电源定值整定(1)与并网小电源相连的110kV线路除了需正常投入光纤差动保护外,还需考虑线路两侧开关的距离保护带方向,此时应以母线指向线路为正方向。
小电源并网35kV城市配电网保护及安全自动装置配置城市35kV配电网继电保护及安全自动装置配置1.城市35kV配电网的结构和运行方式对继电保护及安全自动装置的影响 (1)综述 (1)电网运行方式与继电保护 (2)与继电保护有关的几种典型电网结构 (3)终端线 (4)联络线 (4)T接线 (4)整定计算中计算方式的应用 (4)2.如何解决电网继电保护可靠性与选择性的矛盾6可靠性 (6)选择性 (7)快速性 (8)灵敏性 (9)3.小电源并网对电力系统的影响 (10)短路容量的增大及限制措施 (11)短路容量增大的分析 (11)限制短路容量的措施 (12)结论 (14)联络线的保护配置方案 (14)35kV联络线的保护配置 (14)方案1:配置电流保护 (15)方案2:配置距离保护 (15)方案3:配置纵联差动保护 (15)结论 (16)自动装置的配置 (16)主网220kV线路重合闸 (17)联络线低频低压解列装置 (18)联络线重合闸 (19)结论 (19)4.35kV线路继电保护及安全自动装置实用配置方案及通用整定规则 (20)实用保护配置 (20)终端线 (20)联络线 (21)通用整定规则 (24)终端线原则 (24)联络线原则 (24)城市35kV配电网继电保护及安全自动装置配置1.城市35kV配电网的结构和运行方式对继电保护及安全自动装置的影响综述在中性点不接地系统中,当系统发生单相接地故障时,系统仍可在故障状态下继续运行一段时间,有供电连续性高的优点。
因此,在九五规划中,威海市城市电网中取消了110kV电压等级,220kV变电站采用了220/35/10kV电压等级,以35kV配电网作为城市电网主供网架。
经过十几年的发展,形成了以三座城市220kV变电站为中心,支撑起二十几座互相关联、错综复杂的35kV城市配电网。
近几年来,为节能降耗,改善环境,威海市大力发展了城市集中供热,市区三座小型热电联产电厂相继并网,容量不断增大。
地方小电源通过多条并网线路,并入220kV主网变电站的中压侧35kV侧,对220kV变电站中压侧的短路容量带来较大的影响,电源联络线的继电保护配置问题也越来越突出。
在这个复杂的网络中,最常见的不正常的运行状态是过负荷。
此外,由于系统中出现功率短缺而引起的频率降低、发电机突然甩负荷引起的过电压以及电力系统振荡等均属不正常运行状态。
系统中发生故障或出现不正常运行状态时,可破坏系统的稳定运行,以致造成停电或少供电,甚至毁坏设备。
长期流过电力设备的负荷电流超过其额定值,使载流设备和绝缘材料的温度升高,从而加速绝缘老化或使设备遭受损坏,直至发展成故障。
由于35kV系统为中性点不接地系统,当故障发生时,会在瞬间波及到整个电力系统,特别是系统中异点、异相同时发生单相接地故障的情况也时有发生,因此必须迅速而有选择地切除故障设备,缩小事故的范围和影响。
以确保电力系统非故障部分继续安全运行,避免事故扩大。
电网运行方式与继电保护电网运行方式与继电保护关系密不可分。
就全局而论,继电保护应当为电力系统的安全稳定运行服务,因而必须服从电力系统安全稳定的要求。
现在,可以认为,继电保护及相关技术已经发展到可以充分地实现保护电网的任务。
但是另一方面,长期的国内外运行经验和大事故教训充分说明,一个结构合理的电网,是电网安全稳定运行最重要的物质基础。
所谓结构合理的电网,在220kV电压及以上的各级,是适当地分散了外接远方电源,加强了受端系统和系统间联络线构成的大电网。
复杂的是网络密集的、线路距离较短的、集中了大量电源与负荷的受端系统。
对于110kV及以下电压电网,无论如何,应当尽可能以辐射状网络方式运行,地区电源也应当以辐射线路接入联络变电站。
电网实行环网或双回线布置,开环或线路变压器组方式运行,这是结构合理的电网应当遵循的基本原则。
辐射状接入远方电源与辐射状配出负荷,可以从根本上简化继电保护的配置和整定,同样也十分有利于全电网的安全稳定运行。
电网结构清晰简单,继电保护的配置与整定也简单,继电保护装置本身愈简单,整定愈方便,愈有利于继电保护的正确动作,因而也有利于电网的可靠运行。
从这个意义上来说,电网运行方式与继电保护是相辅相成的关系,而非相互制约。
与继电保护有关的几种典型电网结构在实际工作中,我们体会到,整定规程所规定的是整定计算中必须考虑的基本原则,而不是所有原则;每条整定规则都有一定的应用条件,比如相邻线路/变压器的保护配置情况,电网的结构和运行方式等。
这些应用条件影响着具体某条整定原则是否采用,采用时如何应用;同时每条整定规则中都有一些系数,比如可靠系数、灵敏系数等,这些系数的确定也与应用条件相关。
终端线由于整定原则的应用与电网结构有关,最明显的属线变组情况。
辐射状配出负荷,结构清晰,继电保护的配置与整定也简单。
继电保护整定计算按终端线原则。
联络线城市配电网具有网络密集、线路短、电源与负荷集中的特点,最常见的就是联络线了。
各级串供线路间的保护配合就尤为重要。
与相邻线路保护进行配合整定时,比如II段先与相邻I段配合,然后对得到的定值进行灵敏度校验,若灵敏度不满足要求,就与II段进行配合。
继电保护整定计算按联络线原则。
T接线对于T接线的电网结构,要进行认真分析。
除了特殊电网结构的T接线要兼顾联络线以外,一般都可等同于终端线。
继电保护整定计算按终端线原则。
整定计算中计算方式的应用把整定计算中实际采用的电网方式称为计算方式,它包括电网的运行方式及设备检修设置。
运行方式又分为供电方式和系统方式,其中供电方式是指电网的供电情况,比如35kV的变电站可以由不同的220kV站供电,每一种供电情况可以定义为一种供电方式;系统方式是指厂站的大、小方式,主要包括等值电源的大/小运行方式、变压器等设备停运情况。
设备检修设置是指除供电方式和运行方式中已停运的设备外,再设置一些设备检修的情况。
整定计算中实际采用的计算方式是供电方式、系统方式和设备检修设置的组合。
因为供电方式的选择可以避免对大量不相关的供电方式进行计算,同时计算值的性质决定了采用的系统方式和系统方式组合。
总结整定规则可以发现,需要通过故障分析进行计算的量主要有相电流、分支系数、助增系数以及电流电压保护中的系统等值阻抗。
这些量都要求计算最大/最小值。
由于分支系数和助增系数间只是倒数关系,系统等值阻抗计算与线路出口三相短路时的相电流计算类似,所以只需讨论相电流、分支系数计算时的计算方式。
另外,故障点的位置不仅影响着计算量的大小,也影响着计算方式的选择。
因此,整定计算实际上就是在系统大/小方式下,配合设备的任意点设定任意故障,来进行相电流、分支系数的计算。
2.如何解决电网继电保护可靠性与选择性的矛盾众所周知,对电网继电保护的基本性能要求,包括了可靠性、选择性、快速性和灵敏性四项。
这些要求之间,有的相辅相成,有的相互制约,需要针对不同的使用条件,分别进行协调。
可靠性可靠性,是要求所配置的继电保护装置只能在事先规定需要它动作的情况下动作,而在其他一切不需要它动作的情况下都不动作。
即需要保护动作时必须动作,不能拒动;不需要保护动作时必须不动作,不能误动。
保证不误动和不拒动,对同一套保护装置说来,是不可调合的矛盾。
从大概念来看,处理矛盾的技巧在于如何根据不同的情况,突出不同的侧面。
例如,在已经相当发达的220kV电网中,网络联系相当紧密,是大电源与大负荷的集散中心,在220kV电网中配置和整定的继电保护,应当以防止拒绝动作为重点。
因为继电保护系统的拒动,会比个别保护装置的误动作给整个电网带来远为严重的后果。
实际运行中,在误动方面主要存在以下问题:①过负荷问题:由于运行方式提供的负荷不准,或对负荷预测不准,尤其在特殊运行方式下,由过负荷引起保护动作;②方式和保护不协调:方式安排时未考虑保护是否满足配合要求;③需要停用保护或需要说明的注意事项未交代清楚,运行人员误投;④微机保护控制字取错。
在拒动方面,主要是保护软硬压板投错或漏投。
选择性对继电保护的选择性要求,是期望能在电力元件发生故障时,由最靠近故障元件的继电保护装置动作断开故障。
实现选择性的整定原则是,愈靠近故障点的保护装置的动作灵敏度应愈大,动作时间应愈短,两者缺一不可。
实现继电保护选择性的手段,是在已经配置的继电保护装置的基础上,进行合理的整定配合。
这看似简单的整定原则,在复杂网络情况下,由于运行情况多变,实现起来颇不容易,它既为电网运行方式所左右,又受配置的继电保护系统的制约。
由于系统上下级保护不配合,造成扩大停电面积的系统事故时有报道,大面积停电事故均属系统事故,对社会造成很大影响,带来很大的经济损失。
因此,选择性是继电保护四性的灵魂,关键在于解决越级跳闸问题。
在实际工作中,往往有在方式安排上只考虑了正常方式的保护配合问题,而未考虑特殊方式下的保护配合问题造成越级跳闸,或者只考虑了相邻两级相同元件的保护配合问题,而忽视了相邻两级在任何运行方式下的真正配合。
城市电网因多级串供线路级数多,按常规后备保护时间逐级配合,在末级线路会出现过流保护动作时间很短的情况,使用户保护无法配合。
在实际上不可能要求在所有情况下有完全选择性,这就需要根据实际情况灵活处理,在规程允许的情况下合理取舍。
因此,需要按照不同的电网情况与继电保护的配置,对选择性的整定原则作出某些必要的规定,比如:①在保护灵敏度满足的前提下,可适当在某一级退出后备段,以节省时间级差;②上下级线路保护动作的范围重叠,采用重合闸补救的方法。
如果任选一种方法不能满足要求,可采用两种方法相结合。
快速性动作的快速性,对电网继电保护系统说来,是一个特别重要的性能要求,关键不在于一般意义的快速跳闸(可以减轻故障设备的损坏程度),重要的还在于快速跳闸对提高电网暂态稳定的特殊作用。
跳闸愈快,稳定裕度愈大,其影响远非其他稳定措施所能比拟。
对于极易引起稳定破坏的多相短路如两相短路接地与三相短路故障,跳闸时间的细小差别,有可能成为系统稳定与不稳定的分水岭。
由于保护装置本身动作快速性与动作可靠性间的矛盾,同样存在的另一个客观事实是,略为延长一点动作时间,却往往可以显著地提高保护装置的动作可靠性。
因之,只有在可靠动作的前提下实现的快速动作,才应是在实际运行中可以接受的快速动作;同时,对继电保护系统的速动要求(不是一般意义的快速动作),只有在确实的系统暂态稳定需要的前提下才是合理的,而非无条件的愈快愈好。
在这一点上,要与运行方式密切配合,取其理论计算结果,积累实际运行经验。
灵敏性灵敏性要求,是出于保护装置可靠动作的需要。
电网运行条件多变,故障也有轻重不同,设计和配置的继电保护的动作性能,除了考虑最为严重的故障之外,还必须计及实际可能发生的较轻但不易与正常情况相区别的故障。