35kV_110kV变电站电气主接线设计(7)

2019-04-04 22:56

两相一继电器式接线能反应各种相间短路故障,灵敏度有所不同,有的甚至相差一倍,因此不如两相两继电器式接线。但是它少用一个继电器,较为简单经济。

3.三相三继电器式接线

三相三继电器式接线方式是将3只电流继电器分别与3只电流互感器相连接,,它能反映各种短路故障,流入继电器的电流和电流互感器二次绕组的电流相等,其接线系数在任何短路情况下均等于1。这种接线方式主要用于高压大接地电流系统,保护相间短路和单相短路。

继电保护装置的操作电源,有直流操作电源和交流操作电源两大类由于交流操作电源具有投资少、运行维护方便及二次回路简单可靠等优点,因此它在中小工厂中应用广泛。

交流操作电源供电的继电保护装置主要有以下两种操作方式: 1、直接动作式

利用断路器手动操作机构内的过流脱扣器(跳闸线圈)YR作为直动式过流继电器,接成两相一继电器式或两相两继电器式。正常运行时,YR通过的电流远小于其动作电流,因此不动作。而在一次电路发生相间短路时,YR动作,使断路器QF跳闸。这种操作方式简单经济,但保护灵敏度低,实际上较少应用。

2、“去分流跳闸”的操作方式

正常运行时,电流继电器KA的常闭触点将跳闸线圈 YR短路分流,YR无电流通过,所以断路器 QF不会跳闸。当一次电路发生相间短路时,电流继电器KA动作,其常闭触点断开,使跳闸线圈YR的短路分流支路被去掉(即所谓“去分流”),从而使电流互感器的二次电流全部通过YR,致使断路器QF跳闸,即所谓“去分流跳闸”。这种操作方式的接线也比较简单,且灵敏可靠,但要求电流继电器KA触点的分断能力足够大才行。现在生产的 GL-15、16、25、26等型电流继电器,其触点容量相当大,短时分断电流可达150A,完全能满足短路时“去分流跳闸”的要求。因此这种去分流跳闸的操作方式现在在工厂供电系统中应用相当广泛。

6.3 主变压器保护规划与整定

现代生产的变压器,虽然结构可靠,故障机会较少,但实际运行中仍有可能发生各种类型故障和异常运行。为了保证电力系统安全连续地运行,并将故障和异常运行对电力系统的影响限制到最小范围,必须根据变压器容量的大小、电压变压器保护的配置原则。

变压器一般应装设以下保护: 1. 短路保护。 2. 后备保护。 3. 过负荷保护。

4. 变压器油箱内部故障和油面降低的瓦斯保护。

5. 中性点直接接地电网中的变压器外部接地短路时的零序电流保护。 变压器的过电流保护,电流速断保护和过负荷保护。

1)变压器过电流保护的组成,原理,无论是定时还是反时限均与线路过电流保护相同。变压器过电流保护的动作电流整定公式也于线路过电流保护基本相同。

其动作时间按阶梯原则整定,与线路电流保护完全相同。变压器过电流保护的灵敏度,按变压器低压侧母线在系统最小运行方式下发生两相短路时的高压侧的穿越电流值来检验,要求 ,如果达不到要求,可采用低电压闭锁的电流保护。

2)变压器的电流速断保护。

变压器的电流速断保护,其原理,组成与线路的电流速断保护完全相同,变压器的电流速断保护动作电流的整定公式与线路电流速断保护的基本相同。

只是-其中应该取低压母线的三相短路电流周期分量有效值换算到高压侧的穿越电流值,也就是变压器电流速断保护的动作电流应按躲过低压母线三相短路电流周期分量有效值来整定。变压器电流速断保护的灵敏度,按其装设的高压侧在系统最小运行方式下发生两相短路的短路电流来检验,要求

考虑到变压器在空载投入或突然恢复电压时将出现一个冲击性的励磁涌流,为了避免电流速断保护误动作,可在速断电流整定后,将变压器空载试投若干次,以检验速断保护是否误动作。

电流速断保护带时限的过电流保护,有一个明显的缺点,就是越靠近电源的线路过电流保护,其动作时间越长,而短路电流则是越靠近电源越大,其危害也更加严重。因此,根据

GB50062—1992规定,在过电流保护动作时间超过0.5~0.75时,应装设瞬动的电流速断保护装置(current quick - break protector)。

电流速断保护的组成及速断电流的整定电流速断保护就是一种瞬时动作的过电流保护。对于采用 DL 系列电流继电器的速断保护来说,就相当于定时限过电流保护中抽去时间继电器,即在起动用的电流继电器之后,直接接信号继电器和中间继电器,最后由中间继电器触点接通断路器的跳闸回路。

电流速断保护的“死区”及其弥补

由于电流速断保护的动作电流躲过了线路末端的最大短路电流,因此靠近末端的相当长一段线路上发生的不一定是最大短路电流(例如两相短路电流)时,电流速断保护不会动作。这说明,电流速断保护不可能保护线路的全长。这种保护装置不能保护的区域,叫做“死区” ( dead band ) ,为了弥补死区得不到保护的缺陷,所以凡是装设有电流速断保护的线路,必须配备带时限的过电流保护,过电流保护的动作时间比电流速断保护至少长一个时间级差 ,而且前后的过电流保护的动作时间又要符合“阶梯原则”,以保证选择性。

在电流速断的保护区内,速断保护为主保护,过电流保护作为后备;而在电流速断保护的死区内,则过电流保护为基本保护。

电流速断保护的灵敏度

电流速断保护的灵敏度按其安装处(即线路首端)在系统最小运行方式下的两相短路电流 作为最小短路电流 来检验。因此电流速断保护的灵敏度必须满足的条件为

Sp= ≥1.5~2

按GB50062 —1992,Sp≥ 1.5 ;按JBJ6 —1996,Sp≥2。

3)变压器的过负荷保护。

变压器的过负荷保护的组成,原理与线路过负荷保护完全相同,其动作电流的整定计算公式也与线路过负荷保护基本相同。

只是应用变压器的额定一次电流,动作时间一般取 S

图6.1 定时限过电流,电流速断保护与过负荷保护的综合电路。

4)变压器的瓦斯保护

容量为800KVA级以上的油浸式变压器,均应装设瓦斯保护,当有内部故障时产生经微瓦斯后油面下降时保护应瞬时动作于信号,当产生大量瓦斯时,瓦斯保应动作与断开变压器各电源侧断路器。

瓦斯保护装置及整定:

瓦斯继电器又称气体继电器,瓦斯继电器安装在变压器油箱与油枕之间的连接管道中,油箱内的气体通过瓦斯继电器流向油枕。

目前,国内采用的瓦斯继电器有浮筒挡板式和开口杯式两种型式。在本设计中采用开口杯式。 瓦斯保护的整定:

(1)、一般瓦斯继电器气体容积整定范围为250—300m,变压器容量在10000KVA以上时,一般正常整定值为250cm,气体容积值是利用调节重锤的位置来改变。

(2)、重瓦斯保护油流速度的整定

2

重瓦斯保护动作的油流速度整定范围为0.6—1.5m/s,在整定流速时均以导油管中的流速为准,而不依据继电器处的流速。

根据运行经验,管中油速度整定为0.6—1.5时,保护反映变压器内部故障是相当灵敏的。但是,在变压器外部故障时,由于穿越性故障电流的影响,在导油管中油流速度约为0.4—0.5。因此,本设计中,为了防止穿越性故障时瓦斯保护误动作,可将油流速度整定在1S左右。 图6.2 气体保护的原理图

5)纵联差动保护

瓦斯保护只能反应变压器油箱内部的故障,而不能反应油箱外绝缘套管及引出线的故障,因此,瓦斯保护不能作为变压器唯一的主保护,对容量较小的变压器可以在电源侧装设电流速断保护。但是电流速断保护不能保护变压器的全部,故当其灵敏度不能满足要求时,就必须采用快速动作并能保护变压器的全部绕组,绝缘套管及引出线上各种故障的纵联差动保护。

瓦斯保护职能反应变压器油箱内部的故障,而不能反应油箱外绝缘套管及引出线的故障,因此,瓦斯保护不能作为变压器唯一的主保护,对容量较小的变压器可在电源侧装设电流速断保护,但是电流速断保护不能保护变压器的全部,故当灵敏度不能满足要求时,就必须采用快速动作并能保护变压器全部绕组,绝缘套管及引出线上各种故障的纵差动保护。

为了防止外部短路引起的过电流和作为变压器差动保护、瓦斯保护的后备,变压器应装设后备保护。后备保护的方案有过电流保护、负荷电压起动的过流保护、负序过电流保护和低阻抗保护等。目前,已广泛采用复合电压起动的过流保护作为变压器的后备保护。

图6.3 纵联差动保护原理图

变压器的接地保护:

在中性点直接接地的变压器上,一般应装设反应接地短路的保护作为变压器的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护。如果变压器中性点直接接地运行,其接地保护一般采用零序电流保护,保护接于中性点引出线的电流互感器上。所以在变压器的接地保护采用零序电流保护。为了

防止外部短路引起的过电流和作为变压器差动保护、瓦斯保护的后备,变压器应装设后备保护。后备保护的方案有过电流保护、负荷电压起动的过流保护、负序过电流保护和低阻抗保护等。目前,已广泛采用复合电压起动的过流保护作为变压器的后备保护。故在本设计也采用复合电压起动的过流保护。

变压器的过负荷保护:

过负荷保护反应变压器对称负荷引起的过流保护。保护用一个电流继电器接于一相电流上,经延时动作于信号。对于两侧有电源的三绕组降压变压器,三侧均应装设保护。过负荷保护的动作电流按躲过变压器额定电流整定。

在本设计中,采用由BCH-2继电器起动的纵联差动保护。 主变压器整定计算

1.(1)变压器 侧与变压器 侧 变压器 侧

额定电压为110KV,额定电流为 =31500/( )=165.3KA。 的接线方式为 型,计算变比为 = = 实际变比 =200/5=40, 差动臂电流为 A 变压器 侧

额定电压为35KV,额定电流为 =31500/( )=491KA。 的接线方式为 型,计算变比为 = = 实际变比 =400/5=80, 差动臂电流为 A

由于 ,则选择35KV为基本侧,平衡线圈 放于35KV侧,平衡线圈 放于110KV侧。 (2)确定动作电流

躲过变压器的励磁涌流: =1.3 165.3=214.89A 躲开电流互感器二次断线: =1.3 546=709A =1.3 (0.1 1+0.05+0.05) 546=709.8A 所以继电器的动作电流: (3)确定线圈接法和匝数


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