110kV變電所繼電保護自動化設計分析

戴天龍

北京航空航天大學，江蘇鹽城224001

摘要 本設計以110kV降壓變電所為主要設計對象，分析變電站的原始資料，同時完成變電所繼電保護配置設計。

關鍵詞 電氣自動化；變電所；繼電保護；配置設計

中圖分類號TM6 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）61-0119-01

1 原始資料分析

1.1 設計電壓等級

根據(jù)設計任務本次設計的電壓等級為：110/35kV。

1.2 電源負荷地理位置情況

1）電源分析。連接的系統(tǒng)電源共有3個，其中110kV兩個，35KV一個。具體情況如下：（1）110kV系統(tǒng)變電所。該所電源容量(即110kV系統(tǒng)裝機總容量)為200MVA(以火電為主)。在該所等電壓母線上的短路容量為650MVA，該所與廠區(qū)的距離為9km。以一回路連接；（2）110kV火電廠。該廠距離廠區(qū)12km，裝有3臺機組和兩臺主變，以一回線路連接；（3）35kV系統(tǒng)變電所。該所距廠區(qū)7.5kM，以一回線路相連接，在該所高壓母線上的短路容量為250MVA。以上3個電源，在正常運行時，主要是由兩個110kV級電源來供電給廠區(qū)。35kV變電所相連的線路傳輸功率較小，為聯(lián)絡用。當3個電源中的某一電源出故障，不能供電給時，系統(tǒng)通過調整運行方式，基本是能滿足重要負荷的用電，此時35kV變點所可以按合理輸送容量供電。2）負荷資料分析：（1）35kV負荷

（2）10kV遠期最大負荷；（3）本變電所自用負荷約為60kVA；（4）一些負荷參數(shù)的取值：負荷功率因數(shù)均取cosφ=0.85，負荷同期率Kt=0.9c，年最大負荷利用小時數(shù)Tmax=4800小時/年，表中所列負荷不包括網(wǎng)損在內，故計算時因考慮網(wǎng)損，此處計算一律取網(wǎng)損率為5%，各電壓等級的出線回路數(shù)在設計中根據(jù)實際需要來決定。各電壓等級是否預備用線路請自行考慮決定。

3 繼電保護配置

繼電保護是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要屏障，在此設計變電站繼電保護結合我國目前繼電保護現(xiàn)狀突出繼電保護的選擇性，可靠性、快速性、靈敏性、運用微機繼電保護裝置及微機監(jiān)控系統(tǒng)提高變電站綜合自動化水平。

3.1 變電所母線保護配置

1）110kV、35kV線路保護部分：（1）距離保護；（2）零序過電流保護；（3）自動重合閘；（4）過電壓保護。2）10kV線路保護：（1）10kV線路保護。采用微機保護裝置，實現(xiàn)電流速斷及過流保護、實現(xiàn)三相一次重合閘；（2）10kV電容器保護：采用微機保護裝置，實現(xiàn)電流過流保護、過壓、低壓保護；（3）10kV母線裝設小電流接地選線裝置。

3.2 變電所主變保護的配置

電力變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的供電元件，它的故障將對供電可靠性和系統(tǒng)的正常運行帶來嚴重的影響，而本次所設計的變電所是110kV降壓變電所，如果不保證變壓器的正常運行，將會導致全所停電，影響變電所供電可靠性。1）主變壓器的主保護。（1）瓦斯保護。對變壓器油箱內的各種故障以及油面的降低，應裝設瓦斯保護，它反應于油箱內部所產生的氣體或油流而動作。其中輕瓦斯動作于信號，重瓦斯動作于跳開變壓器各側電源斷路器；（2）差動保護。對變壓器繞組和引出線上發(fā)生故障，以及發(fā)生匝間短路時，其保護瞬時動作，跳開各側電源斷路器。2）主變壓器的后備保護。（1）過流保護。為了反應變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過電流，以及在變壓器內部故障時，作為差動保護和瓦斯保護的后備，所以需裝設過電流保護；（2）過負荷保護。變壓器的過負荷電流，大多數(shù)情況下都是三相對稱的，因此只需裝設單相式過負荷保護，過負荷保護一般經(jīng)追時動作于信號，而且三繞組變壓器各側過負荷保護均經(jīng)同一個時間繼電器；3）變壓器的零序過流保護。對于大接地電流的電力變壓器，一般應裝設零序電流保護，用作變壓器主保護的后備保護和相鄰元件接地短路的后備保護，一般變電所內只有部分變壓器中性點接地運行，因此，每臺變壓器上需要裝設兩套零序電流保護，一套用于中性點接地運行方式，另一套用于中性點不接地運行方式

4 結論

電力生產過程有別于其他工業(yè)生產過程的一個重要特點，就是它的生產、輸送、變換、分配、消費的幾個環(huán)節(jié)是在同一個時間內同步瞬間完成。電力生產過程要求供需嚴格動態(tài)平衡，一旦失去平衡生產過程就要受到破壞，甚至造成系統(tǒng)瓦解，無法維持正常生產。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，負荷大幅度增加，使得電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，高電壓、大機組、長距離輸電、電網(wǎng)互聯(lián)的趨勢，使電網(wǎng)結構越來越復雜，加強電力資源的優(yōu)化配置，最大限度滿足電力需求，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定成為人們探討的問題之一。雖然系統(tǒng)中有可能遭受短路電流破壞的一次設備都進行了短路動、熱穩(wěn)定度的校驗，但這只能保證它們在短時間內能承受住短路電流的破壞。時間一長，就會無一例外地遭受破壞。而在供電系統(tǒng)中，要想完全杜絕電路事故是不可能的。繼電保護是一種電力系統(tǒng)的反事故自動裝置，它能在系統(tǒng)發(fā)生故障或不正常運行時，迅速，準確地切除故障元件或發(fā)出信號以便及時處理。

參考文獻

[1]張挺柏，李蕊.繼電保護及故障管理信息系統(tǒng)[J].重慶電力高等?？茖W校學報，2003(2).

[2]顧堅，徐劍，張國秦.繼電保護及故障信息管理系統(tǒng)子站的應用[J].電工技術，2006(1).

[3]陳劍鋒，鄭敏，黃華林.電網(wǎng)繼電保護及故障信息處理系統(tǒng)關鍵技術的探討[J].電工技術雜志，2003(5).

[4]顧堅，徐劍，張國秦.繼電保護及故障信息管理系統(tǒng)子站的應用探討[J].電氣應用，2005(7).

[5]謝劍琴，李從富.110KV變電所繼電保護故障及分析二例[J].安徽電力職工大學學報，2000(3).