变电设计专业知识(2)

2019-05-17 17:27

K-不同敷设条件下的综合校正系数;

敷设条件不同时电缆允许持续载流量校正系数按GB50217-2007《电力工程电缆设计规范》附录D的规定计算。

2) 按短路热稳定条件计算缆芯允许最小截面。

a)固体绝缘电缆缆芯允许最小截面。计算公式如下: S≥Q/CX102

式中: S-缆芯导体截面,mm2; Q-短路电流的热效应,A2.s;

式中Q、C值的确定按照GB50217-2007《电力工程电缆设计规范》附录E的规定来确定。

b)自容式充油电缆缆芯允许最小截面。计算公式按照GB50217-2007《电力工程电缆设计规范》附录E的规定来计算。

3)按电压损失校验。

对供电距离较远,容量较大的电缆线路或电缆-架空混合线路,应校验其电压损失。

各种用电设备允许电压降如下: a) 高压电动机 ≤5%;

b) 低压电动机 ≤5%(一般);

≤10%(个别特别远的电机); ≤15%~30(启动时电压降);

c)电焊机回路≤10%;

d)起重机回路≤15%(交流); ≤20%(直流)。 计算公式为:

三相交流:△U%=173IgL(RcosΦ+XsinΦ)/U 单相交流:△U%=200IgL(RcosΦ+XsinΦ)/U 直流:△U%=200IgLR/U

式中:U-线路工作电压,三相为线电压,单相为相电压,V;

Ig-工作电流,A; L-线路长度,km; R-电阻,Ω/km;

X-电缆单位长度的电抗,Ω/km; cosΦ-功率因数。

电压损失的简化计算:当线路负荷功率因素为1时,且负荷均匀分布则:

△U%=PL/CS

P-线路总负荷,kW S-导线截面,mm2 C-电压损失计算系数

C值确定:三相四线380V,铜为70,铝为41.6; 两线380V,铜为35,铝为20.8;

两线220V,铜为11.7,铝为6.96;(交、直流)

两线110V,铜为2.94,铝为1.74;(交、直流)

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4)按经济电流密度选择。

当最大负荷利用小时大于5000且线路长度超过20米时,应按经济电流密度选择电缆截面。

S=Iz/j

式中: Iz-计算工作电流,A; j-经济电流密度,A/mm2。

11. 电缆防火与阻燃的要求

a)对电缆可能着火蔓延导致严重事故的回路、易受外部影响波及火灾的电缆密集场所,应设置适当的组火分隔,并应按工程重要性、火灾几率及其特点和经济合理等因素,采取下列安全措施: 1)实施阻燃防护或阻止延燃。 2)选用具有阻燃性的电缆。

3)实施耐火防护或选用具有耐火性的电缆。 4)实施防火构造。

5)增设自动报警与专用消防装置。

b)阻火分隔方式的选择,应符合下列规定:

1.电缆构筑物中电缆引致电气柜、盘或控制屏、台的开孔部位,电缆贯穿隔墙、楼板的孔洞处,工作井中电缆管孔等均应实施阻火封堵。

2.在隧道或重要回路的电缆沟中的下列部位,宜设置阻火墙(防火墙)。 1)公用主沟道的分支处。

2)多段配电装置对应的沟道适当分段处。 3)长距离沟道中相隔约200m或通风区段处。

4)至控制室或配电装置的沟道入口、厂区围墙处。 3.在竖井中,宜每隔7m设置阻火隔层。

12. 国家电网公司十八项电网重大反事故措施:继电保护配置部分

电力系统重要设备的继电保护应采用双重化配置(220kV及以上)。 12.1 继电保护双重化配置的基本要求

12.1.1 两套保护装置的交流电压、交流电流应分别取自电压互感器和电流

互感器互相独立的绕组。其保护范围应交叉重叠,避免死区。

12.1.2 两套保护装置的直流电源应取自不同蓄电池组供电的直流母线段。 12.1.3 两套保护装置的跳闸回路应分别作用于断路器的两个跳闸线圈。 12.1.4 两套保护装置与其他保护、设备配合的回路应遵循相互独立的原则。 12.1.5 两套保护装置之间不应有电气联系。

12.1.6 线路纵联保护的通道(含光纤、微波、载波等通道及加工设备和供

电电源等)、远方跳闸及就地判别装置应遵循相互独立的原则按双重化配置。

12.2 330kV及以上电压等级输变电设备的保护应按双重化配置。 12.3 220kV及以上电压等级线路保护应按双重化配置。

12.4 220kV及以上电压等级变压器、高抗、串补、滤波器等设备微机保护

应按双重化配置。每套保护均应含有完整的主、后备保护,能反应被

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保护设备的各种故障及异常状态,并能作用于跳闸或给出信号。

12.4.1 充分考虑电流互感器二次绕组合理分配,对确无法解决的保护动作

施加以解决。

12.4.2 双母线接线变电站的母差保护、断路器失灵保护应经复合电压闭锁。 12.5 变压器、电抗器宜配置单套本体保护,应同时作用于断路器的两个跳

闸线圈。未采用就地跳闸方式的变压器本体保护应设置独立的电源回路(包括直流空气小开关及其直流电源监视回路)和出口跳闸回路,且必须与电气量保护完全分开。非电量保护中开关场部分的中间继电器,必须由强电直流起动且应采用起动功率较大的中间继电器,其动作速度不宜小于10ms。

12.6 100MW及以上容量发电机变压器组应按双重化原则配置微机保护(非

电气量保护除外)。大型发电机组和重要发电厂的启动变保护宜采用双重化配置。每套保护均应含有完整的主、后备保护,能反应被保护设备的各种故障及异常状态,并能作用于跳闸或给出信号。 12.6.1 发电机变压器组非电量保护按照14.2.5执行。

12.6.2 发电机变压器组的断路器三相位置不一致保护应启动失灵保护。 12.6.3 200MW及以上容量发电机定子接地保护宜将基波零序保护与三次谐

波电压保护的出口分开,基波零序保护投跳闸。

12.6.4 200MW及以上容量发电机变压器组应配置专用故障录波器。 12.6.5 200MW及以上容量发电机应装设起、停机保护。

12.7 继电保护设计

12.7.1 采用双重化配置的两套保护装置应安装在各自保护柜内,并应充分

考虑运行和检修时的安全性。

12.7.2 有关断路器的选型应与保护双重化配置相适应,必须具备双跳闸线

圈机构。

12.7.3 断路器三相位置不一致保护应采用断路器本体三相位置不一致保

护。

12.7.4 纵联保护应优先采用光纤通道。

12.7.5 主设备非电量保护应防水、防油渗漏、密封性好。气体继电器至保

护柜的电缆应尽量减少中间转接环节。

12.7.6 新建和扩建工程宜选用具有多次级的电流互感器,优先选用贯穿(倒

置)式电流互感器。

12.7.7 差动保护用电流互感器的相关特性应一致。 12.7.8 对闭锁式纵联保护,“其它保护停信”回路应直接接入保护装置,而

不应接入收发信机。

13. 电压互感器N600接地问题:

经控制室零相小母线(N600)连通的几组电压互感器二次回路,只应在控制室将N600一点接地,各电压互感器二次中性点在开关场地接地点应断开;为保证接地可靠,各电压互感器地中性线不得接有可能断开的断路器或接触器等。

原因:当N600分别在开关场地接地和控制室接地时,如果系统发生故障,变电站地网将流过大故障电流,这时N600两端会出现电位差,它将造成中性

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点的电压相位偏移,进而影响相电压与零序电压的幅值与相位。从而可能导致距离保护、零序方向保护拒动或误动作。如果N600接触不良,也会造成中性点的电压相位偏移,所以各电压互感器地中性线不得接有可能断开的断路器或接触器,在控制室的电压互感器转接屏上,二次绕组的接地必须各自引线接到屏柜的接地铜排上,而不能采用串接的方法。

已在控制室一点接地的电压互感器二次绕组,如认为必要,可以在开关场将二次绕组中性点经氧化锌阀片接地,其击穿电压峰值应大于30ImaxV(220kV及以上系统中击穿电压峰值应大于800V)。其中Imax为电网接地故障时通过变电所地可能最大接地电流有效值,单位为kA。对网内220kV及500kV电压等级的PT中性点安装的标称电压380V以下(不含380V)的放电间隙或避雷器立即更换为标称电压380V或以上的低压避雷器。 说明:

已在控制室一点接地的电压互感器二次绕组,如认为必要,可采取在开关场将二次绕组中性点经氧化锌避雷器接地的方法避免一次过电压入侵二次回路与设备。但必须保证避雷器的击穿电压必须同时满足几个要求:

① 于系统故障时,开关场任意两点地电位差的最大值,确保在关键时刻不出现不允许的N600回路两点接地。

② 于充任二次绕组的绝缘保护,即低于对它规定的耐压水平(2千伏、1分钟)。

③如果安装氧化锌避雷器,必须加强巡视,定期检查发现异常马上更换。 ④不宜安装放电间隙,防止放电间隙击穿引起的N600回路两点接地。

14.电流互感器接地问题:

电流互感器的二次回路必须分别并且只能有一点接地。独立的、与其他互感器二次回路没有电的联系的电流互感器二次回路,宜在开关场实现一点接地。 说明:

电流互感器的二次回路也可在控制室一点接地,但考虑到运行安全,建议在开关场实现一点接地。

1)而电流互感器二次绕组接地它是保证二次绕组及其所接回路上保护装置、测量仪表等设备和人员安全的重要措施。由于电流互感器一次绕组接在系统电压上,这电压通过一、二次绕组间耦合电容引入到二次设备上,当人员与这些设备接触时,会造成触电危险,令二次回路直接接地就可以避免高电压引入。此外,接地点越接近电流互感器本体,受到一次感应电压的侵袭就越少,因此独立的、与其他互感器二次回路没有电的联系的电流互感器二次回路,宜在开关场实现一点接地。

2)同一电流回路存在两个或多个接地点时,可能出现 ①部分电流经大地分流,

②因地电位差的影响,回路中出现额外的电流,

③加剧电压互感器的负载,导致互感器误差增大甚至饱和。

上述情况可能造成保护误动或拒动。因此电流互感器的二次回路必须有并且只能有一点接地。

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15. 电压互感器接线问题:

来自开关场的电压互感器二次回路的4根引入线和互感器开口三角绕组的2根引入线均应使用各自独立的电缆,不得公用。 说明:

以往传统电压互感器的传统接线是将二次绕组的中性线与三次绕组的N线合用一芯电缆并接地。这样当线路出口发生单相(A)短路接地时,二次绕组电压Ua应为0伏,但实际不为零,如当三次侧负载阻抗较小时,加上3U0的电压较高,那么在三次绕组中流过电流也大,则N线上会产生电压降,使Ua不为零,直接后果影响保护的正确测量。另外二次绕组的中性线与三次绕组的N线合用一电缆芯,在现场的保护接线时也容易把3U0N与3U0L错接,造成保护不正确动作。所以二次绕组的中性线与三次绕组接地线必需分开,并把二次绕组的4根线与三次绕组2根线使用各自独立的电缆,使三次绕组的接线不影响二次绕组电压回路,这种接线才正确。

16.开关场到控制室的电缆线抗干扰要求: 1)对于单屏蔽层的二次电缆,屏蔽层应两端接地,对于双屏蔽层的二次电缆,外屏蔽层两端接 地,内屏蔽层宜在户内端一点接地。以上电缆屏蔽层的接地都应连接在二次接地网上。

2)用于集成电路型、微机型保护的电流、电压和信号接点引入线,应采用屏蔽电缆,屏蔽层在开关场与控制室同时接地;各相电流线、各相电压线及其中性线应分别置于同一电缆内。

3)不允许用电缆芯两端同时接地的方法作为抗干扰措施。

4)高频同轴电缆应在两端分别接地,并靠近高频同轴电缆敷设界面不小于100mm2两端接地的铜导线。

5)动力线、电热线等强电线路不得与二次弱电回路共用电缆。 说明:

a、对于双屏蔽层的二次电缆,由于外屏蔽层本身为导体,外界干扰一般在该层感应,应两端接地,较好的隔离了磁的影响。对于内屏蔽层,经外屏蔽层屏蔽后,可能因为地电位的不平衡产生差模干扰,为求对电的屏蔽效果,宜在户内端一点接地,如此,内屏蔽层中保护端干扰电压较低,由于电容效应,对内导体影响也较小。值得注意的是:铠装铅包不能视为屏蔽层。 b、应特别强调中性线也应置于同一电缆内,因为若中性线中因干扰出现零序分量,很可能使保护感受的各相电气量均产生偏移,从而引起保护不正确动作。 c、从原理上讲,电缆芯两端同时接地也有一定的抗干扰作用。但与前述类似,若开关场的地与控制室的地电位不同,可能在接地芯上产生环流,从而对信号芯产生差模干扰。

d、当线路出口或母线发生故障时,开关场地中可能流过很大故障电流,此故障电流很可能在同轴电缆的两端形成地中电流,若只有一端接地,则可能在另一端出现一个对地干扰电压,因此应两端分别接地。此时,为了避免烧毁屏蔽层,应在同轴电缆两端接地处,靠近高频同轴电缆敷设界面不小于100mm2两端接地的铜导线。

e、若动力线、电热线等强电线路与二次弱电回路共用电缆,则当动力负载不对称时,将产生不对称零序磁通,可能在弱电回路感应出电势,影响弱点

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