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文献综述： |
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摘要：对于继电保护在技术上一般应满足可靠性、选择性、速动性和灵敏性，这就对动作值和动作时间有相当高的要求。整定计算在继电保护工作中起到十分重要的作用，通过精细的整定计算，系统中的各保护装置才能在一起安全地进行工作。本课题要求对110kV变电站继电保护设计与整定计算进行深入研究，在此基础上，研究主接线设计，继电保护的配置，短路电流的计算以及继电保护装置的选型。本文将综合相关知识成果，对该课题进行论述。 关键字：电力系统；110KV变电站；继电保护；整定计算 1 引言 本课题是针对某110kV变电站的继电保护进行整定计算，从而最大程度上保证该变电站的稳定运行，并能适应未来经济发展中的高负荷增长的要求。电力系统在运行过程中时常会发生不正常运行状态或者故障状态，它们都有可能在电力系统中引起事故，使系统或一部分正常工作遭到破坏，并造成对用户少送电或电能质量变坏到不能允许的地步，甚至造成人身伤亡和电气设备的损坏，因此必须识别电力系统的各种不正常现象，通过自动和人工的方式消除这些现象，使系统尽快恢复到正常运行状态。电力系统是一由许多部分组合起来的整体，任何一个微小的元件出现故障都可能导致整个电力系统的运行故障，因此我们需要在极短的时间来切除故障元件，以减小故障的破坏范围[1]。继电保护除了要快速切除故障元件，还要保证整个电力系统安全可靠的运行，为了达到这个要求，整个继电保护系统需要实现资源共享，达到继电保护的系统化和网络化。在文献[2]中涉及到此方面的讨论。 2 继电保护原理概述 继电保护的动作信息来源于被保护线路或设备前后突变的电气量，当这个突变量达到某一设定值的大小时就会起动逻辑控制环节，进而发出相应的跳闸脉冲或信号。继电保护装置由逻辑部分、测量部分、执行部分组成，原理结构如图1.1所示。 故障参数量 整定值 跳闸或信号 图1.1 继电保护装置的原理结构图 3 11OkV变电站继电保护故障分析 在11OkV变电站中继电保护的故障可以分为产源故障、运行故障、隐形故障这三种类型，第一个方面的故障主要是由于继电保护设备自身存在的性能或者质量上的问题，它对于其中故障的产生有直接的影响，如果在设备的选择上与变电站继电保护的实际要求不相符，那么在日常的工作中就会比较容易有故障发生，对于电力系统整体运行的稳定与安全都是一种威胁。第二个方面的运行故障主要是工作过程中发生的故障类型，属于对继电保护的影响最大的一类，比如经常出现的开关拒合、主变差动保护误动等等，这些都与继电保护二次体系的工作效果有着重要的联系。第三个方面的隐形故障属于继电保护设备中处理起来难度比较大的故障类型，而且预防起来也比较困难，发生这种隐形故障对电力系统的运行造成的破坏也比较严重，比如在日常的运行中发生的停电事故就是因为隐性故障而形成的。所以在工作中需要对这种类型的故障进行重点的排查，以便可以在第一时间对其进行处理，其中跳闸元件的工作状态也需要进行重点的检查，这样在隐形故障发生的时候，它可以正确、决速的发出警告，降低损失。此外，在11OkV变电站中发生的继电保护方面的故障还有继电器烧毁、节点故障、继电器不运行不复位、继电器误动故障等等，这些类型的故障都应该快速的采取措施对其进行修理，以此来降低继电保护故障对电网工作运行产生的不利影响[3]。 4 某110kV电网继电保护配置现状[4] 据统计，某电网110kV线路保护装置均实现了微机化，随着继电保护技术的进步，微机保护装置硬件结构和软件开发都已达到较高的水平，装置性能稳定，技术指标先进、功能齐全，自检功能强、可靠性高、调试维护方便，多年来的运行实践证明正确动作率很高[5]。目前电网内的110kV线路保护装置均配置为三段式相间距离保护、三段式接地距离保护和四段式零序电流保护，由于实现了微机化，动作时限按0.3秒级差调整，但电网内长线与短线配合的地方很多，按规程规定:相间距离II段、接地距离II段的阻抗定值对本线路末端相间金属性故障的灵敏系数应满足如下要求:①对50km以上的线路不小于1.3；②对20-5Okm的线路不小于1.4；③对20km以下的线路不小于1.5 [6]。 5 110kV线路保护整定计算的基本原则[7] 110kV电网继电保护一般采用远后备原则，其整定计算应同时满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求，如果由于电网特殊运行方式、临时更改继电保护整定值，或装置性能等原因，不能兼顾选择性、灵敏性和速动性的要求，则应在整定时，保证规定的灵敏系数要求，同时，按照地区电网服从主系统电网；下一级电网服从上一级电网；保护电力设备安全；保重要用户供电。 6 系统及保护配置 作为例子，我们选取一个保护对象是一个110kV电网，带一台变比为110/10.5kV的主变压器，有一条分支线路。系统的主接线图如图6.1所示[8]。
图6.1 系统主接线图 10kV线路的过电流保护通常采用阶段式配合的方式配备[9]。无时限电流速断护只能保护本级线路的一部分，带时限电流速断保护能保护本级线路全长，但不能作为下一级线路的后备保护，过电流保护可以作为本级线路和下一级线路的后备保护[10]。由无时限电流速断保护、带时限电流速断保护与定时限过电流保护相配合构成一整套输电线路阶段式电流保护。在实际应用中，阶段式保护可以根据系统的不同状况灵活地组合配套，不一定三段完全配备。对于10kV系统，本文采用I段和III段构成的两段式电流保护[11]。 变压器是进行电能变换的元器件，在电力系统中起到相当重要的作用。对变压器配备差动保护作为主保护，过电流保护作为后备保护。用带制动特性的差动保护，可以消除灵敏度要求不满足的问题。采用低电压起动的过电流保护有效改善过电流保护的灵敏度[12]。 对于110kV线路，需要兼顾速动性和选择性两方面的要求，因此配备了三段式距离保护[13]。距离保护也叫作低阻抗保护，它同时考虑电压和电流两个因素[14]，电压和电流的比值反应了故障点到保护安装处的距离，将它与整定值比较，如果小于整定值，就判断为故障而跳闸[15]。 7 总结 在实际的单侧电源系统中，通常包含不同的元件，并且在一般情况下各部分元件所处的电压等级不同，对其分别采用不同动作原理的保护，它们动作所依据的电气量不同，需要把整定值之间用统一的电气量标准进行协调[16]。各级保护之间从电流或阻抗定值上配合，并且在动作时间上与所配合的相邻级元件的保护配合。依据这种方法整定出的保护定值，在某元件发生故障时既优先考虑本级保护动作，又能使以不同的电气量为动作定值的上级保护有效地作为下级保护的后备保护[17]。 参考文献 [1]张保会，尹项根.电力系统继电保护[M].北京：中国电力出版社，2010. [2]张素军，路红伟. 110kV变电站微机保护整定计算[J].科技创业月刊，2011， （01）：197-199. [3]任启金，邢建浩，孟庆江，张志强 .110kV变电站继电保护故障及 措施探讨[J].电力科技，2015, 36:219. [4]唐玲宏.110kV电网距离保护整定方案设计[J].电气开关，2012，（4）：49-52. [5]潘仁军，彭俊勇，唐怡密.110kV环网运行继电保护整定存在的问题及对策[J].湖南电气，2011，31（5）：30-33. [6]符良震. 基于110kV电网继电保护整定计算的探讨[J].企业家天地，2010，（9）：250-250. [7]龙玲. 110kV线路保护整定计算的几点思考[J]. 安徽水利水电职业技术学院学报,2014,14(4):50-52. [8]张如义.110kV电网继电保护的整定[J].技术与应用，2013，（3）：49-51. [9]唐瑞佳.基于500kV线路继电保护配置整定的仿真计算[J].电力与能源 ,2013,34（2）：164-166. [10]杨辉，姚斌.咸宁地区110kV微机线路保护整定计算原则的优化[J].湖州电力，2010, 34(3):24-26. [11]张勇志.110kV变电站继电保护要点分析[J].技术与市场,2013， 20(11):57-59. [12]陈曙. 110kV大容量变压器继电保护配合的整定计算[J].供用电，2008，25（4）：46-48. [13]黄健聪. 110kV变电站继电保护中的问题与措施分析[J].科技创新， 2011, 9:162. [14]袁桂华，张瑞芳，郭明洁 .110kV变电站继电保护整定方案的优化[J].中国造纸，2010, 29(7):53-55. [15]夏勇军，蔡勇，陈宏，陶骞，胡刚.110kV智能变电站继电保护若干问题研究[J].湖北工业大学学报，2011, 26(1). [16]邓文祥.论顺昌片区110kV电网继电保护整定计算方案[J].电力系统保护与控制，2008, 36(18):78-80. [17]朱晓华，张葆红，曾耿晖. 220kV电网的继电保护整定计算探讨[J].继电器，2005，33（21）：9-13. |
