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摘要:35kV变电站智能化变电站系统,涉及到众多电力设备及电力元件,一旦这些电力设备、元件发生故障,会对电网运行安全造成很大的影响。智能继电保护装置是确保35kV变电站安全运行的重要的电力二次设备,研究35kV变电站的继电保护配置及其整定计算具有重要一、35kV变电站继电保护配置实际应用意义。
关键词:35kV变电站;继电保护装置;配置;整定计算
1.135kV变电站概述
智能化是当前35kV及以下的中小型变电站功能提升的主要方向,计算机网络技术的发展使35kV变电站智能水平不断提高,信息共享也已经初步成为现实。变电站应用数字化技术进行信息采集、处理,工作效率更高,事故分析更加精准在电力系统中发挥的作用也更大。通俗来讲,智能化后的变电站停电事故的可能性将大大降低,电力设备出现故障的频率也将大大降低。继电保护装置便是变电站智能化的典型代表,可实现自动识别故障类型,保护出口动作于报警或跳闸等都可编程定义,发展前景广阔。
35kV变电站智能化系统主要包括间隔层、网络层及站控层。间隔层主要由微机自动装置组成,包括继电保护装置、备自投装置、切换装置、多功能表计等。网络层主要由站内现场总线、站外光纤以太网、交换机、通讯管理机等组成。站控层主要由电力监控软件、操作员站等组成,以完成数据采集和监控。
1.235kV变电站微机继电保护功能分析
1.2.1线路保护
线路保护十分重要,对于35kV系统,线路的继电保护配置主要是无时限/带时限电流电压速断保护、过电流保护、单相接地保护等。还可以和35kV变压器组成线变组纵联光纤差动保护。线路继电保护装置可以将所有的线路参数、动作过程等信息上传到电力系统智能监控后台,并实现上下级变电站数据同步,并进一步实现远程遥控和自动重合闸等功能。
1.2.2变压器保护
针对35kV油浸式电力变压器,瓦斯保护和温度保护是电力变压器的主保护,同时纵联差动保护、过电流保护、零序电流保护和过负荷保护也是35kV电力变压器的常用保护。变压器的保护测控装置除了变压器继电保护功能以外,还可以实现保护装置闭锁、告警功能,同时具备遥控、遥测、遥信功能,并可以根据故障发生的时间顺序作出事件顺序记录,以方便故障分析模拟。
1.2.3电力电容器保护
电力电容器是35kV变电站无功补偿的重要设备,对整个电力系统的功率因数影响非常大。根据电容器容易出现的故障,电力电容器需要配置带时限的电流速断保护及过电流保护、不平衡电压/电流保护、过电压保护、低电压保护及接地故障保护。电容器保护测控装置还能实现遥控、遥测、遥信功能,实现电力系统后台的实施监控。
1.2.4母线保护
根据35kV变电站的主接线系统的形式,对于不并列运行的分段母线,需要设置专用母线保护,主要是电流速断保护和过电流保护。对于单母线分段系统,应设置备用电源的自动投入装置。母线保护在一组母线充电合闸时,应能快速、有选择性的断开故障母线。
二、35kV变电站继电保护整定计算
2.135/10kV电力变压器保护整定计算
以单母线接线的主接线35kV变电站为例,35kV电力变压器可以配置纵联差动保护、电流速断保护、过负荷保护等。
纵联差动保护需要解决躲开流过差动回路中不平衡电流的问题。这里的不平衡电流既有变压器内部的励磁涌流,也有变压器外部两侧电流相位不同引起的不平衡电流。整定计算时需要分别计算出两者的之间的较小值。当主变压器躲过外部故障和变压器涌流时,会产生不平衡电流,估算时依据主要通过电压值恢复瞬间产生的励磁电流,同时还可以根据变压器容量进行估算Kk,通常情况下Kk以额定电流的3~5倍为基准,也就是小容量变压器取5倍,大容量变压器取3倍,具体而言,计算公式为Idz=KkIeb。变压器外部短路时的最大不平衡电流公式为Idz=KkKbpIbpmax=Kk(KfzqKtxfi+△U+△fmax)Idmax。上述两个Idz值需要比较后取较小值进行灵敏度计算,灵敏检验度也是在进行整定计算时必要的步骤,具体求值公式为KIm=0.8666-Idmin/Idz,通过灵敏度检验,验证两种之间的配合关系。并考虑通过时限配合确保选择性。
对于过电流保护,在进行主变压器整定计算时,需要根据变压器额定电流计算出过电流保护值,保护装置的动作电流应躲过低压侧短路时,过流保护装置的最大短路电流。具体公式为Idz=Kk/Kf×Ie,通过公式计算,更好的满足配合关系。
对于过负荷保护,保护装置的动作电流应躲过变压器额定电流,并且保护装置的动作时限应躲过允许的短时工作过负荷时间,如电动机启动或者自启动的时间,一般时限取值为9~15s。
2.235kV线路保护的整定计算
一般来说,35kV变电站的电源线路需要配置纵联差动保护、差动速断保护、电流速断保护、过电流保护、过负荷保护及零序过电压保护。差动保护的最小动作电流是按照躲过正常运行时最大不平衡电流来整定,同时,差动保护的制动电流应大于外部短路时差动回路的不平衡电流。可以按照Iunb=(K1+K2+K3)Ikmax计算,其中Ikmax取值为变压器低压侧三相短路时流过保护装置的最大短路电流,差动整定电流可以在Iunb的基础上通过制动电流计算校验、谐波制动系统校验、灵敏度校验确定差动速断值和差流越线定值。
35kV线路的速断保护和过电流保护,与电力变压器的整定计算过程很类似,主要计算步骤就是线路的额定电流。特别是时限的上下级配合,是确保保护装置选择性的重要参数。
三、结语
继电保护是变电站运行中的确保电力元件避免伤害、提高元件使用寿命的重要手段,因此在变电站建设过程中考虑机电保护的设计开发十分关键。众所周知,继电保护自身对的原理也不是十分复杂的,也是存在着一定对的规律的。继电保护的原理,主要是利用系统预警机制,将电力系统故障预警与电力保护、信号预警等动作相连贯,从而使得电力系统得到保障的过程。因此,对于变电站运行中继电保护的研究也就有着重要对的作用。本文主要是对于变电站运行中继电保护配置进行研究,探讨变电站运行中继电保护计算策略,希望可以为变电站在继电保护方面提供可行性的思路。
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