变电站继电保护分析 - 图文(3)

2020-02-20 22:56

在TV回路断线时距离保护将无法正常工作,装置设置了TV断线闭锁功能,将距离保护自动退出,保留相电流保护。因此当出现TV回路异常时应尽快处理以恢复距离保护及其它相关的保护。 1.1.2 零序保护

零序保护是反应中性点接地系统发生接地故障时零序电流增大而动作的保护。零序保护原理构成简单,可靠,受过渡电阻影响小,不受系统振荡影响,因而得到了广泛的应用。零序保护受系统运行方式影响较电流保护小,只有零序网络稳定,零序保护的保护范围就很稳定,在110kv网络中现在大多采用环网结构开环运行,可提高零序保护的性能。

110kv电网一般配置III段或IV段式零序保护,作为中性点直接接地系统的接地故障的保护。对III段式零序保护而言,其I段和II段作为本线路主保护,III段为相邻线路远后备;IV段式同III段式相比,增加了一段不考虑对本线末端有规定灵敏度的零序保护,其余同III段式零序保护。

对全网配置了微机型相间和接地距离保护的,则可仅配置一段用于切除高阻接地的零序保护即可。这将大大简化零序的整定计算。

在TV断线时,由于微机型的零序保护均采用自产3U0,所以带方向的零序保护将退出零序方向保护,仅保留不带方向的零序保护。 1.2 电压电流保护

对于35kv及以下电网的线路保护主要以电流保护为主,作为各种相间故障(包括两相短路,三相短路,两相接地及不同线路的异名相的两相接地故障)的保护,对多电源的较复杂电网则可考虑配置电压电流保护或距离保护,必要时可配置光纤电流差动保护作为主保护,带时限的过电流保护为后备保护。。 1.2.1 电流保护

电流保护仅反应电流增大而动作,一般适合于35kv或10kv的单电源网络。 对终端线路可装设两段过电流保护,第一段为不带时限的电流速断保护;第二段为带时限的过电流保护,保护可采用定时限或反时限特性。 串供线路则可装设III段式电流保护,其中I段和II段作为本线路主保护,III段为定时限或反时限过流保护作为相邻线路后备。对很短的单电源网络可考虑采用电压电流保护,否则退出I短运行。

电流保护原理简单,动作可靠,但受系统运行方式影响较大。需注意定时限过流保护和下一级用户的定时限或反时限保护的灵敏度和时间配合问题。 1.2.2 电压电流保护

电压电流保护一般用于多电源或较复杂的电网。电压电流保护按照选用的测量元件的不同可分为,电压闭锁电流保护、电流闭锁电压保护及电压电流联锁保护等。

根据不同的电网结构可考虑选用不同的电压电流保护。需注意的是对带方向的电流保护在TV断线时将失去方向性成为电流保护。方向电流保护的方向元

0

件一般采用90接线,即Ia和Ubc,Ib和Uca,Ic和Uab进行相位比较。微机性电压电流保护的方向元件可通过控制字进行投退,同时由于采用了记忆电压所以不存在电压死区问题。

当采用电压电流保护仍不能满足要求时可考虑采用距离保护或光纤纵差保护。

1.4 低周减载/低压减载

低频减负荷或低压减负荷是保证系统稳定性的基本措施。低频减载的作用是在当系统由于扰动失去部分电源(如切除发电机,系统解列等)而引起频率降低时,将频率降低限制在短时允许范围内,并使频率在允许时间内恢复至长时间允许值。低压减载则是防止当由于系统扰动导致系统无功无足或不平衡,某些节点电压可能降至不允许的范围,甚至电压崩溃。这两种自动装置均属于系统的频率或电压异常的紧急控制措施。

中低压微机型线路保护大多集成了低周减载或低压减载功能,并且能实现更灵活的控制功能,形成所谓的分布式控制。

低周减载的基本原理是通过检测系统电压的频率下降到整定的动作值时经延时切除本线路。实际构成时有相关的闭锁条件防止其它情况误切线路。一般有滑差闭锁、电压闭锁、无流闭锁等条件。所谓滑差闭锁指装置检测电压频率下降的速度,当下降的速度df/dt超过整定值时闭锁低周保护以防止频率下降过快(非失去稳定导致)导致的误动;低压闭锁指系统电压下降到整定值时闭锁低周,以防止某些情况由于频率降低而误切,而这种频率降低在重合闸后可恢复;无流闭锁指当检测到本线路的电流很小,认为线路不在运行状态,自动退出低周。低周动作后同时对自动重合闸放电。在进行变电站的低周减载方案设计时,通过对不同线路的频率值及动作时间的设定来分轮次切除负荷,一般先切除不重要的负荷,再切除重要的负荷。需注意的是在TV断线时由于不能检测系统频率会闭锁低周,有些装置当出现负序电压(认为短路)时亦会闭锁,作试验时应加三相对称电压,还有一些装置在频率异常如低于45HZ会退出低周,或低周投入时系统频率偏离正常系统频率均会退出低周。在进行低周的运行调试时应注意上述相关的闭锁条件。

低压减载的基本原理是检测系统电压降到整定动作值时延时动作。低压减载同样有许多闭锁条件。电压变化率闭锁,当电压变化率超过整定值(故障)时闭锁低压减载;TV断线闭锁;负序电压闭锁;无流闭锁等。运行调试时需注意相关闭锁条件

2 并联补偿电容器组保护 2.1 概述

并联补偿电容器组用于变电站的无功补偿,通常装设在中、低压侧。通过并联补偿电容器对无功的补偿可达到提高电压质量,降低网络损耗,提高系统的电压稳定性。

并联补偿电容器组的构造不同对应的保护方式亦不同,应了解其构造。并联补偿电容器组可接成单星型或双星型及三角型。另在容量较大的电容器组中,为了限制高次谐波对电容器的损坏,在每相电容器组中可串接小电抗器。 2.1.1 并联补偿电容器组的故障及异常运行方式

a.电容器组和断路器之间连接线短路; b.电容器内部故障及其引出线短路;

c.电容器组中,某一故障电容器切除后所引起剩余电容器的过电压; d.电容器组的单相接地故障; e.电容器组过电压; f.所联接的母线失压。

g.中性点不接地的电容器组,各组对中性点的单相短路。 2.2 并联补偿电容器组保护配置

并联补偿电容器组针对上述故障一般配置以下保护:

a.限时电流速断保护和过电流保护

b.内部故障过电压主保护:不平衡电流、电压保护,电压差动保护,开口三角电压保护,差流保护等 c.外部过电压保护 d.低电压保护 f.过负荷保护 2.3各保护基本原理

2.3.1 电流速断和过电流保护

电流速断和过电流保护用于反应电容器组和断路器之间连接线的短路,一般采用限时电流速断以躲过电容器充电涌流。过电流保护作后备,躲过长期工作最大负荷。

2.3.2 内部故障过电压保护

当电容器组中的故障电容器被切除到一定数量后,引起剩余电容器端电压超过110%额定电压时,保护应将整组电容器断开。为此,可采用下列保护之一: a.中性点不接地单星形接线电容器组,可装设中性点电压不平衡保护; b.中性点接地单星形接线电容器组,可装设中性点电流不平衡保护; c.中性点不接地双星形接线电容器组,可装设中性点间电流或电压不平衡保护;

d.中性点接地双星形接线电容器组,可装设反应中性点回路电流差的不平衡保护。

e.电压差动保护;

f.单星形接线的电容器组,可采用开口三角电压保护。

不平衡保护动作带有短延时,防止电容器组合闸、断路器三相合闸不同步、外部故障等情况下误动作,延时一般取0.5s。 2.3.3 电容器外部过电压保护

用于反应外部引起的电容器端电压过压,一般按电容器端电压不长时间超过1.1倍电容器额定电压的原则整定。过电压保护延时动作,发信号或跳闸,一般采用定时限,也有采用反时限的。需要注意的是该保护是反应外部引起的对称性过电压,与2.3.2中的由于内部一部分电容器被切除,造成内部电压不均压产生的过电压其作用和原理是不同的。 2.3.4 低电压保护

电容器的低电压的作用是考虑当母线失压后将连接在母线上的所有并联补偿电容器切除,防止当电容器因电源消失在放电过程中恢复供电造成暂态过电压而损坏电容器。

并联补偿电容器的低电压保护一般整定为0.15~0.4倍额定电压。保护的动作时间与本侧出线后备保护时间配合。 2.4 电容器的其它保护及功能

数字式并联补偿电容器除了以上保护外,往往还带有自动投切功能或低压自投功能。这些功能可通过控制字或压板投退。

所谓自动投切功能指当电压偏高时自投切除电容器组,电压偏低时自动投入电容器组以调节母线电压。低压自投则是仅在电压偏低时投入电容器组以升高母线电压。

有些大容量并联电容器组当带有串联电抗器时,若为油浸式自冷式电抗器则带有气体瓦斯等非电量,电容器组保护则提供了非电量的开入端供相关的非

电量跳闸或发信号。 3 备用电源自动投入装置 3.1 概述

备用电源自动投入装置用于变电站有备用电源的情形,在主电源因故障断开后,自动迅速的投入备用电源恢复供电,以提高供电可靠性。

备用电源的工作方式不同其备自投的工作方式亦不同。一般备用电源有明备用和暗备用两种方式,所谓明备用指主电源工作,备用电源不工作;暗备用指主备电源一起分列运行互为备用。按照接线方式分进线备自投(一般桥型接线)和低压单母分段的备自投。 3.2 要求

a.工作电源确实断开后,备用电源才允许投入。 b.备用电源自投切除工作电源断路器必须经延时 c.手动跳开工作电源时,备自投装置不应动作 d.应具有闭锁各自投装置的功能。

e.备用电源不满足有压条件,备用电源自投装置不应动作。 f.备用电源自投装置只允许动作一次。 3.2 工作方式

典型的降压站按照进线和低压分段来考虑工作方式 3.2.1 桥型进线的备自投

若正常运行时,一条进线带两段母线并列运行,另一条进线作为明备用。采用进线备自投;若正常运行时,每条进线各带一段母线,两条进线互为暗备用,采用分段备自投。

3.2.2 低压单母分段备自投

若正常运行时,一台主变带两段母线并列运行(如1DL和3DL在合位,2DL在分位),另一台主变作为明备用,采用进线(变压器)备自投;若正常运行时,两段母线分列运行(1DL和2DL在合位,3DL在分位),每台主变各带一段母线,两段母线互为暗备用,采用分段备自投。

3.3 原理

备用电源备自投的工作过程首先是判断是否满足工作条件(主备电源是否正常工作,断路器正常等),满足条件后经设定时间充电完毕,当主电源因故障消失,检查相关投入条件,满足则合上备用电源,下面根据3.2的几种方式分别介绍。

备自投的充电条件一般可简单归纳为:“有压有位”,“有压”即各段母线均有电压,进线还需检测线路电压;“有位”即3个断路器在规定的分合闸位置。满足有压有位,同时没有其它备自投闭锁信号则经15秒左右充电完毕。需要说明的是微机型备自投是靠软件延时来模拟常规备自投的靠电容进行充放电过程。

备自投充电后,可能由于工作条件发生变化会闭锁备自投,需对备自投进行瞬时放电。备自投放电的条件一般有:手跳相关的断路器、断路器位置异常、备用电源无压、其它外部闭锁(如变压器后备跳闸)等。一些装置通过断路器的控制开关的合后位置进行手跳闭锁。

对3.2.1的进线(线路)备自投,如1#进线运行,2#进线备用,充电完成后,Ⅰ母、Ⅱ母均无压(说明主电源消失),Ux2 有压(备用电源工作正常),I1 无流(证明1#进线确实失压),延时跳开1DL,确认1DL 跳开后,合2DL,完成备用电源的自动投入。如1#进线备用,2#进线运行的工作过程类似。 对3.2.1的分段备自投,1#和2#进线分列运行,充电完成后,若Ⅰ母无压(主电源1消失)、1# 进线无流(证明电源确实失压),Ⅱ母有压(暗备用的电源工作正常),则经T延时后,跳1DL,确认1DL 跳开后合3DL,完成备用电源的自动切换。II母失压电源切换过程类似。

对3.2.2的进线(变压器)备自投,其工作过程基本同3.2.1的进线,只是无需检查Ux2电压。对3.2.2的分段备自投则工作过程完全同3.2.1的分段备自投的工作过程。

归纳起来,一般工作过程是通过检测主电源侧母线无压和无流来判断是否失去主电源,然后检测备用电源是否有压来判断备用电源是否工作正常,跳开主电源侧开关,防止主电源重新恢复造成冲击,经确认主电源断开后,则合上备用电源,完成电源的自动投入或切换。

在进行电源的切换过程中,如分段备自投,可能由于负荷的转移导致分段过负荷等,因此分段备自投还配置了相关的过负荷联切等功能。备自投对分段开关也配置了简单的两段式电流保护和重合闸等。


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