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1.继电保护人员配备问题
继电保护人员是完成继电保护整定工作的主体,整定人员的水平、经验、工作态度及工作时的精神状态,都会影响整定工作完成的效果。对继电保护工作的管理,首先应从整定人员管理入手,当前主要存在以下几方面的问题。
①专职继电保护整定人员人数不足,整定计算人员专业技能水平不一,不能保证继电保护整定工作整体水平的持续提高。改进措施:合理配置继电保护整定人员,提前培养后备力量。②整定计算原则及整定计算过程中的问题。不同的整定人员按规程进行整定计算,在此过程中由于选择的整定方案及整定原则的不同,可能造成整定结果有差异。改进措施:编写制定电网保护整定规则,针对不同厂家的保护装置具体说明,对继电保护人员培训、整定人员计算核查都有较强的指导意义,且可为保护整定人员提供学习参考和整定核查依据。
2.基础资料问题
基础资料涉及面比较广,包括整定计算所用的各类资料。
①二次设备档案不能及时更新,缺、漏、错现象普遍存在。如新建项目部分设计修改无设计更改通知单,改、扩建项目竣工资料不齐全,所存图纸及说明书等资料不是当前有效版本等,对工程项目竣工移交资料环节的管理缺乏有效监管。②没有建立完善的设备缺陷归档管理机制。在保护装置验收、保护专项检查中,可能发现不少保护装置或二次回路本身固有的缺陷,如装置显示的跳闸矩阵控制字与现场试验结果不一致,个别回路功能不正常甚至没有接线等,只是简单地向有关人员口头传达或报告,而没有形成书面材料存档。③由于保护装置更新换代及版本升级速度不断加快,累积的旧保护装置版本越来越多,继电保护人员在保护功能调试或整定计算工作中容易受习惯性思维束缚。④新建、改扩建工程中,项目负责人或工程管理部门未按要求及时向整定计算部门提供有关资料,或者相关资料错误而重新提供.造成定值计算时间太仓促。导致整定计算考虑不周的概率变大.同时也影响了定值单的正常发放工作,这极易埋下事故隐患。
改进措施:制定相应的整定计算资料的规范及上报与考核制度。明确各单位继电保护相关部门(如工程管理部门、施工单位、设计单位、调度部门等)的分工,确保资料的及时报送和定值单的及时下发。利用各种专项检查机会。现场核实校对所有保护装置定值单:将检查中发现的问题或缺陷形成书面材料,以方便调度运行、整定人员查阅整改。
3.加强主保护建设
在实际运行中,特别是2008年发生的大面积冰灾中,在非常短的时间、电网破坏非常严重的情况下,主保护发挥了巨大的作用。因此,加强主保护的配置、整定计算、运行维护都成为了大家的共识。
3.1 全线速动的主保护配置
目前,220kV及以上电压等级均按双套全线速动主保护原则配置。面对复杂多变、方式灵活的110kV电网,为确保故障快速切除,保证电网安全稳定,必须实现至少一套全线速动主保护的配置。
3.2 构成主保护的通道形式
由于光纤通道的抗干扰性能好,通道传输质量稳定可靠,近年来广泛被继电保护采用。
①光缆路由通道至少采用一路点对点路由。②逐步采用载波机替代保护专用收发信机方式,且采用相相耦合方式。③为防止由于光纤通道接线错误造成保护装置的不正确动作,对于光纤电流差动保护装置建议增加地址编码功能,以确保不同保护装置在电网中的唯一性。
4.合理简化后备保护
现今,随着继电保护技术的发展以及微机保护的全面普及,在实际整定计算中,在主保护加强的情况下,有关规程允许对后备保护进行一些合理的简化,以改善方式安排的灵活性及提高继电保护整定计算效率。
4.1 取消零序I段
①取消零序I段的可行性。零序I段保护受系统运行方式的影响较大,正常方式下,零序I段保护范围可以达到全线的70%-80%,但当系统方式变化较大时,零序I段保护范围也会变化,严重时要远远小于70%,甚至只有不到10%。而接地距离I段可以保护线路的70%,这个范围比较稳定,基本不受系统方式变化的影响。在整定计算中,需要使用实测参数,但是由于种种原因,基建时实测参数往往不能及时得到,而为了不影响基建工程的投运,只能提前计算。而且大部分老线路没有实测数据,因此只能使用设计的标准参数来进行布点计算。这些因素将可能会造成零序电流的计算存在较大的误差。为了防止零序保护误动或拒动,只能用调整可靠系数的方法,而可靠系数的取值过大或过小都会使零序保护过于灵敏或灵敏度不够。②整定计算中取消零序I段从以上三点分析可以看出,如配置主保护并有完善的接地距离后备保护,则可以不使用零序电流I段保护。
4.2 改善距离Ⅱ段的配合
在整定计算中,原则规定距离Ⅱ段的定值按本线路末端发生金属性短路故障有灵敏度并与相邻线距离I段配合,若无法配合,再与相邻线距离Ⅱ段配合。在目前电网加强主保护且每一套全线速动保护的功能完整的条件下,带延时的相间和接地距离Ⅱ段保护,在与相邻线距离I段配合不了的情况下,可以先与相邻线路的纵联保护配合,从而简化了动作时间的配合整定,有利于改善整定计算的配合条件。
5.做好继电保护的标准化工作
做好继电保护端子、压板的标准化设计工作,并及时在电网内推广、应用,不仅能提高继电保护的运行维护水平,而且为继电保护的不断发展奠定良好的基础。标准化的设计,进一步完善继电保护的配置、选型,做好标准化设计,为今后的保护设计(包括厂家的制造)、运行、检修、管理打好基础。但同时我们也要看到,由于电网的结构越来越复杂,如果保护简简单单的搞全网统一,可能会出现问题。做标准化设计时,建议要求统一保护的屏标准、端子标准、二次回路标准,但是保护功能搭配要灵活,以满足电网发展的需要。
6.结语
综上所述,无论是继电保护整定计算中的原则问题还是实际配置与运行的情况分析,按照加强主保护,简化后备保护的基本原则配置和整定,并做到标准化管理,将会提高工作效率,更好的保证电网的安全运行。
【关键词】供电;整定;优化
Abstract:Coal mine power supply system is the power source of the coal mine production,and relay protection system is an important guarantee of the safe operation of the power supply system,so the coal relay protection device should meet reliability,selectivity,quick acting and sensitivity of the four basic requirements,and relay protection setting principle of optimization and calculation is to ensure that the major means of \"four sex\".
Key words:The power supply;setting;optimize
1.前言
煤矿供电系统是整个煤矿生产的主要动力源泉,而继电保护是供电系统安全运行的重要保障,它可以保证煤矿电网及负荷安全稳定地运行,并且在其出现事故时能够迅速、准确地切除故障元件。煤矿继电保护装置应满足可靠性、选择性、速动性和灵敏性四个基本要求,而继电保护的整定原则的优化及计算是确保“四性”的主要手段。以地面6KV出线为例进行整定研究。
2.整定原则的优化
2.1 瞬时速断保护的优化
考虑到地面6kV出线开关的重要性,设置为三段式保护,瞬时速断动作电流按躲过下井线路末端最大三相短路电流来整定,在最小运行方式下发生两相短路时,至少具有线路全长约20%的保护范围,剩下的80%由限时速断来解决。中央变电所和采区变电所的出线开关,瞬时速断用常规的按躲过线路末端最大三相短路电流的整定原则代替原有的按上级速断保护的0.9倍进行整定的原则。虽然由于电缆线路太短,在最小运行方式下线路末端两相短路时保护区很短,但由于Ⅱ段的限时速断保护灵敏度较高,并具有短延时,可以在较短时间内就切除故障,因此不需要I段有很高的灵敏度。中央变电所和采区变电所的进线开关,考虑到优先保证保护的选择性,不设瞬时速断。
整定原则:按最大运行方式下线路末端三相短路整定。
I'set=KK*Idmax
校验公式:
一般Lb.min.2/L>20%时符合整定要求。
2.2 限时速断保护的优化
根据煤矿井下电网的特殊情况,各母线间短路电流的差距很小,虽在地面6kV至中央变之间增设电抗器,中央变之后多级保护之间动作电流的差距仍不能保证系统纵向的选择性。为解决这个问题,改变传统的Ⅱ段时限与相邻线路I段时限配合的整定原则,在各出线处Ⅱ段时限按与相邻线路出线处Ⅱ段时限配合的原则进行整定;进线保护Ⅱ段亦与相邻线路出线处Ⅱ段进行配合。此原则降低了越级跳闸的可能性。
整定原则:按同一灵敏度系数法整定,在最小运行方式下线路末端发生两相短路时有足够的灵敏度。
定值:
式中:I''set――Ⅱ段限时速断保护一次动作电流;
Id.2.min――最小运行方式下,d2点两相短路电流;
Klm――灵敏系数,取1.5。
校验公式:I''set>l.5*Iemax
Iemax――-最大负荷电流。
2.3 定时限过流保护的优化
一般定时限过流保护均按能躲过正常最大工作电流Ic.max整定,但考虑煤矿特点是没有自启动现象,故按躲过被保护线路的尖峰电流Iimax来整定,或用尖峰电流来代替正常最大工作电流。线路尖峰电流的概念是:该线路其它设备正在以半小时最大负荷运行,而线路中一台最大容量的电动机正在启动时,在线路中产生的短时最大工作电流。启动电流倍数根据井下防爆电动机的实际情况可取5~6倍。定时过流要求能保护全长,故应用线路末端最小两相短路电流来校验其灵敏度Klm,Klm应不小于1.5。
整定原则:按躲过尖峰电流计算。
定值:
式中,I''set――Ⅲ段定时限过流保护一次侧定值;
Kk――可靠系数,根据不同继电器类型取值;
Kjx――继电器接线系数;
Iimax――保护线路尖峰电流;
Kf――回系数。
3.整体配合的优化
根据前面分析,考虑到煤矿供电系统的特点,以及井下电缆网络发生短路故障的几率远高于地面6kV架空线路等,总体的线路保护系统优化方案,既要限制井下发生短路时大电流对上级变电所主变压器的冲击,又要兼顾井上、井下保护动作值的配合,还要考虑全线电压损失和保护系统的可靠性,选择性等要求。采区变电所出线保护保持原有两段式保护不变,I段的动作电流突破常规方法按保护线路全长处理,但应躲过定时过流的动作电流;Ⅱ段延时改为为0.2s。有利于快速切除故障,并能在时限上更好的与上级保护配合。
4.结语
动作于跳闸的继电保护在技术上要满足四个基本要求,即可靠性、选择性、速动性和灵敏性。这四个基本要求是评价和研究继电保护性能的基础。继电保护的科学研究、设计、制造和运行的大部分工作也是围绕如何处理好这四者的辨证统一关系进行的。
参考文献
[1]黄益庄.变电站综合自动化技术[M].中国电力出版社,2000.
[2]李京捷.煤矿6KV电力网的继电保护措施探析[J].煤矿机电,2005.
[关键词]发电厂;继电保护;动作率;措施
1.前言
在整个电力系统当中,继电保护的重要性是无可置疑的,在诸多确保电力系统安全运行、可靠运行、稳定运行的技术当中,继电保护技术无疑占据着最为重要的地位。在现代社会中,电力供应服务已经涉及到我们生活、生产当中的各个方面,一旦电力系统当中的任何一个环节出现问题,则其影响范围和影响程度无疑是广泛的和巨大的。综合分析世界各国较大的电力系统事故,均表现为电力系统的某一环节出现问题,隔离措施不及时,因为继电保护拒动导致事故“由点至面”地迅速扩大化。我们知道,继电保护具有高度的专业权威性、技术复杂性以及作用重要性,研究如何提高电厂继电保护动作率无疑具有非常大的现实意义。
2.提高发电厂继电保护动作率的三个原则
2.1思想上重视
继电保护工作必须要得到充分地重视。众多的实践经验告诉我们,继电保护不但是电力系统安全、可靠、稳定运行的重要保障,更是避免电力系统故障扩大化的有力措施。思想上高度重视继电保护,不仅是发电厂领导必须要带头做好的,更是一线技术操作人员必须要认真做好的,所以,发电厂非常有必要大力巩固现有继电保护管理的成绩,构建完善和健全的继电保护技术监督和管理机制,持续推动继电保护工作的规范化、现代化和科学化,努力提高继电保护动作的正确率。
2.2专业上强化
由于继电保护具有高度的专业权威性、技术复杂性,所以我们只有持续强化专业基础,能够在专业层面上保证继电保护动作保护的正确性和可靠性。我们应该充分认识到,在目前的电力系统当中,继电保护依然是在维护电力安全的所有技术措施当中比较薄弱的环节之一,存在着一些有可能导致电力系统出现重大事故的隐患。阻碍继电保护动作正确率提高的因素较多,但是归纳起来主要体现在两个方面,首先是继电保护设备本身的质量水平不高,其次是运行部门继保人员的专业技能和业务素质总体不高。因此,在面对继电保护设备质量水平无法短时间提升的客观事实下,通过各种专业培训和教育来提升运行部门继保人员的专业技能和业务素质是有效提升几点保护动作正确率的重要选择之一,力求在最大程度上降低人为因素导致的误触线、误整定等问题。
2.3技术上可靠
在信息化时代,依靠科技的进步来提升继电保护动作正确率已经成为目前各种相关方案中的最佳选择。在继电保护中,计算机及其相关技术应该获得了较为广泛地应用,并取得了良好的成效。但是总体来看,以计算机为基础的继电保护管理系统仍然需要进行较大的完善和优化。例如,通过优化操作系统和软件程序,实现定值整定、定值管理、反措执行、缺陷处理、继电保护设备等内容的自动化智能化处理,利用传递监视系统实现对电力系统的实时动态监控,并能够对故障信息、故障源进行及时反映。在此方面,电厂方面需要积极争取国家的扶持和相关科研单位的协助,在更高水平上实现继电保护管理的自动化和智能化。
3.提高发电厂继电保护动作率的具体建议
3.1提高继电保护管理信息化水平
电厂继电保护管理信息系统的应用是有效提高继电保护管理信息化水平的具体措施之一。该系统能够对发电厂当中任意一张继电保护图纸当中快速、精准定位某一个元件的位置;文档信息的调用和修改同样非常简单,但是信息修改需要具备一定的权限;系统的搜索功能比较完善,能够进行关键词搜索,还可以利用获得的包含关键词的保护或者元件的搜索结果来进行进一步的关联查询。在该系统当中,电厂继电保护的整定计算已经了实现了可视化,对于电厂继电保护图纸当中的任何一个需要整定的保护元件,均可以根据系统预设进行继电保护整定计算,当然,计算公式和相关的原始数据均能够进行调用和修改(修改需要具有一定的权限)。该系统能够提供良好的岗位培训、故障诊断和事故演习等功能。主要是因为该管理系统当中有两个关键性的数据库,即继电保护动作逻辑关系数据库与继电保护元件关联关系数据库。在这两个关键性数据库的支持下,系统可以仿真继电保护的动作过程。举例来说,在主接线图上面,我们可以将某一个元件设置为特定的故障状态,利用系统仿真我们可以获得“故障”出现逻辑树上面列出的详细的继电保护动作列表。再如,为了检查故障状态时其他保护的反应,我们可以在继电保护二次回路图上设置某保护的误动或者是拒动,甚至允许直接将断路器设置为拒动,进而对从主保护至后备保护的分时序的动作情况。
3.2提高继电保护装置的工作水平
根据电网结构的变化,必须及时做好继电保护整定计算工作,及时调整系统保护定值,以适应不断变化的电网。建议编写继电保护整定规程和运行说明,避免发生误整定事故。对于在运行中发现的带有普遍性的缺陷和隐患,则建议及时制定反事故措施,并在工作中认真执行。如:失灵不经复合电压闭锁、励磁两套调节器均流等。
3.3认真做好安全检查工作
继电保护是安全大检查的重点。针对电网运行的特点,迎峰度夏安令大检查的重点是查系统继电保护整定原则是否符合部颂整定规程。冬季安全大检奁的重点是查防雪灾、防雾闪,防火灾。特别要强调电网的丰要联络线高频保护和母线差动保护的投运率。在重大政治活动期间做好事故预判,确保安全用电。
3.4构建相关技术监督机制
根据继电保护专业的特点,健全和完善保护装置运行管理的规章制度是十分必要的。继电保护设备台帐、运行维护、事故分析、定期校验、缺陷处理、反措执行情况等档案应逐步采用计算机管理。为使继电保护工作纳入规范化、正常化、科学化轨道,建立、健全继电保护技术监督体系是十分必要的。
3.5提高继电保护专业人员的素质
造就一支具有高度责任感、敬业精神、较高技术水平的继电保护专业队伍,这是现代化大电网运行管理的需要。在技术方面应采用“缺什么补什么,学以致用,立足于现场培训”的原则,因地制宜开办多样化的培训班。
关键词:继电保护动作;正确率;提高
中图分类号: F407.61 文献标识码:B 文章编号:1009-9166(2008)33(c)-0038-01
一、如何提高继电保护动作正确率
1.1继电保护工作目标和重点。继电保护装置面广量大,但总目标是不断提高保护装置的动作正确率,特别要减少220kV及以上系统由于继电保护引起的事故,避免发生由于继电保护原因和110kV及以下电网事故引起的电网稳定破坏和大面积停电事故、主设备损坏事故。1.2继电保护工作的规程和反事故措施。须按规程、规定办事。为加强管理,广东电网调度中心编印了电力系统继电保护规程和反事故措施等文件。同时在现场工作中开展反“三误”和反“违章”活动,强调“安全第一,预防为主”,提倡一丝不苟的工作作风和敬业爱岗精神。电网继电保护及安全自动装置反事故措施是在总结经验教训基础上形成的,是提高装置动作正确率的重要技术措施,须贯彻执行。广东电网公司按部颁“要点”原则和精神,结合实际情况制定实施细则,明确实施进程的轻重缓急,结合具体情况执行。规定投产的工程须按反事故措施(简称反措)要求施工,不执行反措的工程不予施工,收到良好效果。1.3继电保护装置的基建工程管理。在部颁“电力系统继电保护及安全自动装置质量监督管理规定”中,强调投入运行的继电保护装置和继电器须经正式鉴定,且经过试运行考验的性能优良的设备。二次施工图须向运行部门交底,运行部门在工程验收时可行使安全否决权,在工程启动投运时严格把关,消除不正确动作隐患。只有基建、设计、制造、运行部门共同协作,才能做到基建工程一次、二次设备保质保量同步投产,不遗留问题,为电网安全运行打下良好基础。1.4继电保护装置的配置和选型。合理配置电网保护,选用质量可靠、性能优良、技术先进的保护装置是保证正确动作的前提条件。广东省继电保护装置选型原则是依靠技术进步提高运行水平,选用质量可靠、性能优良、技术先进的保护装置,并十分重视硬件、软件规范化。通过对制造部门调研,结合广东具体情况,新建工程项目原则上采用微机保护,提出具体配置方案。1.5继电保护装置的更新改造。电网中不符合“四统一”技术要求的老、旧保护是不正确动作和电网事故的隐患,须更新改造,其费用可采用在基建工程配套中列项与固定资产改造专门列项相结合的方法来解决。更新对象主要是220kV电子管高频保护、整流型保护、晶体管(“A”、“B”、“C”)型保护、220kV母线及有稳定要求的110kV母线的相位比较式母差保护、发电机变压器元件保护、重要厂站的光线式录波器。应推广使用高精度时间继电器、集成电路电流、电压继电器、不接地系统小电流选线装置和直流电源选线装置等。1.6消除继电保护装置的隐患缺陷。据电网结构变化,及时做好整定计算工作,调整系统保护定值,适应不断变化的电网。广东电网调度中心及省内各发电厂、供电局(电业局)都编写了整定规程和运行说明,多年来没发生误整定事故。对设备缺陷和异常情况及时处理,保证运行设备处于正常状态。1.7加强对继电保护工作的安全检查。继电保护是安全大检查的重点,针对电网运行特点,迎峰度夏安全大检点是查系统继电保护整定原则是否符合部颁整定规程。冬季安全大检点是查防雪灾、防雾闪、防火灾。特别要强调电网的主要联络线高频保护和母线差动保护的投运率。在重大政治活动期间做好事故预想,确保安全用电。1.8提高继电保护专业人员的素质。造就一支具有高度责任感、敬业精神、较高技术水平的专业队伍,是现代化大电网运行管理的需要。在技术培训方面采用“缺什么补什么,学以致用,立足于现场培训”的原则,因地制宜开办多样化培训班。为满足电网调度运行及管理部门的需要,为安全运行提供技术支持,广东电网调度中心编写了大量的继电保护装置简介及运行说明。1.9建立继电保护技术监督体系和实行现代化管理。据继电保护专业特点,健全和完善保护装置运行管理的规章制度是十分必要的。设备台账、运行维护、事故分析、定期校验、缺陷处理、反措执行情况等档案应逐步采用计算机管理。为使工作纳入规范化、正常化、科学化轨道,建立、健全技术监督体系十分必要。广东电网调度中心还编写了广东电网继电保护技术监督规定,以强化继电保护专业管理,提高全省继电保护运行管理水平。
二、有待完善的问题
2.1重视电网继电保护工作。实践证明,继电保护不仅是电网的安全屏障,同时又是电网事故扩大的根源。因此,继电保护工作必须引起各级领导的高度重视。应巩固继电保护管理成果,建立、健全继电保护技术监督体系。将继电保护工作推向规范化、科学化、现代化轨道,使继电保护动作正确率有新的提高。2.2加强专业基础。当前,继电保护仍是电力系统的薄弱环节,还存在着发生电网重大事故的隐患。制约继电保护动作正确率提高的因素比较多,主要是制造质量,特别是落后;其次是运行部门继保人员、运行人员的素质与现代化大电网的要求不相适应,个别人员甚至对保护装置望而生畏。需要通过专业培训,提高人员的整体技术素质,提高继电保护动作正确率,减少和消灭误碰、误接线、误整定造成的事故。2.3依靠科技进步。计算机管理在继电保护领域已初露头角,但成熟的优秀软件、管理系统尚有待进一步开发和完善,如继电保护设备台账、缺陷处理台账、反措执行台账、图纸、定值整定及定值管理等管理系统,还有故障信息快速反应传递监视系统等。因此要发挥继电保护专业科研单位、大专院校、试研单位、制造部门的优势,把继电保护计算机管理工作搞上去。通过科学管理提高继电保护动作正确率,提高电网的效益。
作者单位:广东电网惠州龙门供电局
参考文献:
[1]韦剑剑.浅谈继电保护是电网安全运行的重要保障[J].沿海企业与科技.2008.04
关键词:220kV电网;继电保护;纵联保护;零序电流保护;
0 前 言
电力及电力传输系统过程中的产生的故障非正常运行会导致电力传输系统或其中部分子系统不能正常工作,因此,用电终端不能正常工作、配电系统功能损坏或供电质量下降,甚至造成电网和用户终端设备损坏和财产损失等。继电保护是保证电力系统安全可靠运行的重要技术保障措施,继电保护的不正确动作将直接导致事故和系统稳定的破坏。
1 继电保护组成及工作原理
电力系统及电力传输系统供电过程中出现异常故障,由于故障的不可预见性会引起电流的徒增或者电压的陡降,同时电流电压间的相位角也会发生变化,依据上述电流电压量的变化情况,继电保护根据不同的功能和原理出现不同原理和类型的继电保护器。
1.1继电保护器分类
按组成和功能分:(1)机电型继电器:包括感应式、电磁式、极化式继电器等;(2)整流型继电器;(3)静态型继电器:包括晶体管、集成电路继电器等。另外,按输人的电气量变化特点还有量度继电器等:这些继电器直接敏感于被保护设备电气量的变化。包括电流电压继电器、正序负序零序继电器、频率阻抗差动继电器等。
1 .2继电器组成及原理
继电保护的种类很多,但其组成一般都是由测量模块、逻辑模块、执行模块组成,其组成原理如图1。
图1 一般继电器组成原理
输人信号指来自电力传输系统保护对象的信号,测量模块采集来自被保护对象相关运行的特征信号,获得的测量信号需要与给定的整定值对比,将比较结果送至逻辑模块。逻辑模块根据测量模块输出比较值的大小、性质及产生的次序或上述多种参数的组合,进行逻辑运算,得到的逻辑值是决定是否动作的主要依据。当逻辑值为真,即为1时,激励动作信号至执行模块,此刻,由执行模块立即响应或在规定的延时时刻执行掉电或者警报命令。
2 220kV及以上电网继电保护原则
继电保护作为电网安全稳定运行的第一道防线,时刻发挥着至关重要的作用。继电保护可以通过线路、母线以及与电网保护配合有关的变压器等电力设备继电保护运行整定。
由于220kV及以上电网继电保护方式较多,所以在确定使何种继电保护方法的同时必须遵守一定的原则,只有在一个统一的规范要求下,才能更有效的体现电网继电保护效果。
220kV及以上电网的继电保护,必须满足可靠性、速动性、选择性及灵敏性的基本要求。可靠性由继电保护装置的合理配置、本身的技术性能和质量以及正常的运行维护来保证;速动性由配置的全线速动保护、相间和接地故障的速断段保护以及电流速断保护取得保证;通过继电保护运行整定,实现选择性和灵敏性的要求,并处理运行中对快速切除故障的特殊要求。对于300~500kV电网和联系不强的220kV电网,在保证继电保护可靠动作的前提下,重点应防止继电保护装置的非选择性动作:而对于联系紧密的220kV电网,重点应保证继电保护装置的可靠快速动作。
3 220kV及以上电网继电保护方式分析
3.1自动重合闸继电保护
自动重合闸装置是当断路器跳开后按需要自动投入的一种自动装置。采用自动重合闸的继保护可以在提高供电的可靠性的基础上,保证电网系统并列运行的稳定性,并纠正断路器的误跳闸。下面来看一组数据,如表1所示。
表1 220kv及以上电网单相接地故障统计
从中可以看出,220kv及以上电网单相接地故障率非常高,针对上表所描述的现象,可以通过自动重合闸继电保护,以提高其准确性。常用方式有单相自动重合闸和综合重合闸两种。
(1)单相自动重合闸要求在保证选择性的基础上并拥有足够的灵敏性。在动作时限的选择方面,除应满足三相重合闸时所提出的要求外,还应考虑:两侧选相元件与继电保护以不同时限切除故障的可能性和潜供电流对灭弧所产生的影响(图2)。时刻注意线路电压越高,线路越长,潜供电流就越大,潜供电流持续时间不仅与其大小有关,而且与故障电流的大小、故障切除的时间、弧光的长度以及故障点的风速等因素有关。
图2潜供电流对灭弧所产生的影响
单相自动重合闸在绝大多数情况下保证对用户的供电,并提高系统并列运行的动态稳定性。但在具体实践中需要有按相操作的断路器,重合闸回路的接线比较复杂,促使了保护的接线、整定计算和调试工作复杂化。为了弥补以上缺点,可以通过以下介绍的综合重合闸方式来解决。
(2)综合重合闸是指当发生单相接地故障时,采用单相重合闸方式,而当发生相间短路时,采用三相重合闸方式。实现综合重合闸回路接线时应考虑的一些问题:
①单相接地故障时只跳故障相断路器,然后进行单相重合;
②相间故障时跳三相断路器,然后进行三相重合;
③选相元件拒动时,应能跳开三相并进行三相重合;
④对于非全相运行中可能误动的保护,应进行可靠的闭锁:对于在单相接地时可能误动作的相间保护(如距离保护),应有防止单相接地误跳三相的措施;
⑤一相跳闸后重合闸拒动时,应能自动断开其它两相;
⑥任意两相的分相跳闸继电器动作后,应能跳开三相并进行三相重合;
⑦无论单相或三相重合闸,在重合不成功后,应能加速切除三相,即实现重合闸后加速;
⑧在非全相运行过程中又发生另一相或两相的故障,保护应能有选择性予以切除;
⑨当断路器气压或液压降低至不允许断路器重合时,应将重合闸回路自动闭锁;但如果在重合闸的过程中下降到低于运行值时,则应保证重合闸动作的完成。
3.2纵联保护
随着电力技术的发展,220kV及以上电网纵联保护目前采用反应两侧电量的输电线路纵联保护,其工作原理如图3所示。
图3 反应两侧电量的输电线路纵联保护原理
通过利用通信通道将两端的保护装置纵向联结起来,将两端的电气量比较,以判断故障在区内还是区外,保证继电保护的选择性。
纵联保护一般分为方向比较式纵联保护和纵联电流差动保护两种,在从具体方式上来看主要有高频保护、微波保护、光纤差动保护等,在些方式之中,灵敏度整定都要不得小于2.0。由于各种方式的在整定时要求有所不同,在此就高频保护整定稍作概述。
在反映不对称故障的起动元件整定时,高定值起动元件应按被保护线路末端两相短路、单相接地及两相短路接地故障有足够的灵敏度整定,I2力争大于4.0,最低不得小于2.0。
同时要可靠躲过三相不同步时的线路充电电容电流,可靠系数大于2.0。低定值起动元件应按躲过最大负荷电流下的不平衡电流整定,可靠系数取2.5。高、低定值起动元件的配合比值取1.6~2.0。
3.3零序电流保护
零序电流保护一般为四段式。在复杂环网中为简化整定配合,零序电流保护I、II、III、Ⅳ各段均可分别经零序功率方向元件控制。如实际选用的定值,不经过方向元件也能保证选择性时,则不宜经方向元件控制。为了不影响各保护段动作性能,零序方向元件要有足够的灵敏度,在被控制保护段末端故障时,零序电压应不小于方向元件最低动作电压的1.5倍,零序功率应不小于方向元件实际动作功率的2倍。
方向零序电流I段定值和无方向零序电流I段定值,按躲过本线路区外故障最大零序电流整定。若本线路采用单相重合闸方式,尚应按躲过本线路非全相运行最大零序电流整定。零序电流II段定值,若相邻线路配置的纵联保护能保证经常投入运行,可按与相邻线路纵联保护配合整定,躲过相邻线路末端故障。否则,按与相邻线路在非全相运行中不退出运行的零序电流II段配合整定:若无法满足配合关系,则可与相邻线路在非全相运行过程中不退出工作的零序I段配合整定。零序电流II段定值还应躲过线路对侧变压器的另一侧母线接地故障时流过本线路的零序电流。零序电流III段定值,按灵敏性和选择性要求配合整定,应满足灵敏度要求,并与相邻线路在非全相运行中不退出工作的零序电流III段定值配合整定。若配合有困难,可与相邻线路零序电流III段定值配合整定。零序电流Ⅳ段定值(最末一段)应不大于300A,按与相邻线路在非全相运行中不退出工作的零序电流III段或Ⅳ段配合整定。对采用重合闸时间大于1.0s的单相重合闸线路,除考虑正常情况下的选择配合外,还需要考虑非全相运行中健全相故障时的选择性配合,此时,零序电流Ⅳ段的动作时间宜大于单相重合闸周期加两个时间级差以上。当本线路进行单相重合闸时,可自动将零序电流Ⅳ段动作时间降为本线路单相重合闸周期加一个级差,以取得在单相重合闸过程中相邻线路的零序电流保护与本线路零序电流Ⅳ段之间的选择性配合,以尽快切除非全相运行中再故障。线路零序电流保护的电流定值和时间定值可参照相关规范进行设定。
4 继电保护的发展展望
(1)信息化。随着计算机等现代通讯技术的迅猛发展.基于CPU核实现的硬件保护也在不断发展。自动化芯片控制的电路保护硬件已经历了的发展阶段为:从16位单CPU结构的微机保护发展到32位多CPU结构,后又发展到总线结构,性能和响应速度大大提高,目前开始得到广泛应用。
(2)网络化。计算机网络在信息处理和数据通信过程中已成为当今国家能源和国民经济建设作用,网络化带来的便利,近年来也逐渐开始应用到电力传输与配电系统中来。
(3)智能化。近年来,人工智能技术如神经网络、遗传算法、模糊算法和自适应算法等在电力系统自动化相关领域都得到了广泛应用,在继电保护领域应用的研究和应用也逐渐兴起。在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下,使保护、控制、测量、数据通信一体化,并逐渐实现继电保护的智能化,是当今乃至今后电力及电力传输系统继电保护技术发展的主要方向。
5 结束语
摘要:在电力系统的运行过程中,因为自然、人为等因素以及设备故障等原因而引起的事故逐渐增加,不仅对配电网的日常运行造成了干扰,而且容易引起配电网出现断线现象,从而导致区域性的停电问题产生,甚至会引发人员伤亡等重大事故。文章就我国当前的继电保护整定计算的方法中出现的问题做出详细的分析和讨论,并提出了相关的解决措施。
关键词:配电网断线;继电保护;整定计算;高压电网
中图分类号:TM771文献标识码:A文章编号:1009-2374(2014)22-0053-02伴随我国经济的飞速发展和社会的不断进步,无论是人们的日常生活还是社会的生产都不断提高着对用电的需求量,所以,确保配电网的正常运行显得越来越重要。目前,我国电力系统已经得到了很大程度上的改善与发展,由于使用高参数、大容量的设备使得动力设备的安全性以及电力的稳定性在一定程度上得到了提升。在实际过程中,因为人为、自然的因素以及设备故障原因等所引起的配电故障在逐渐增加,这使得整个电力设备的稳定性以及运行安全受到了严重影响,并且造成了很大的经济损失,严重限制了人民生活以及社会的生产。所以,在当前的电力保护系统之中,继电保护工作显得日益重要。
1继电保护整定计算的概述
当前,在我国的高压电网中,继电保护装置得到了广泛的应用,其保护的主要方式有距离保护、零序电流保护以及继电器保护等。这些保护措施以及保护方法采用的是一种不具有自适应能力并且具有固定行为特征的继电保护整定,经过对整定值采取离线计算的方式得到以及保持不变的操作,进而根据继电保护整定计算的相关原则,确保这些继电保护的整定方式不会遭受干扰,这些在计算机的整定过程中是极为重要的环节。在对高压电网进行实际的继电保护整定计算过程中,一般选用序分量法以及相分量法的计算模式,当前这是最为普遍的计算方式以及计算措施,并且广泛地应用于我国电力系统中;另外选用的是故障电气继电保护装置的整定值计算方法,此种方法是根据在电力系统之中电压的变化量以及继电保护的适应性来进行合理的分析和进行整定计算的过程。
2继电保护整定计算方法存在的问题
伴随我国科学技术的飞速进步,虽然继电保护整定相关的计算方法得到了很大程度上的改善,但是当前在计算过程中仍然存在着各种各样的问题,其主要问题包括以下五个方面:第一,在根据继电保护的整定计算方式计算分支系数的过程中,因为没有认真考虑电力系统的分布式电源运作情况变化趋势,从而导致分支系数的自身出现严重的偏差,最终导致整定计算的结果会出现偏差。第二,对于非全相的震荡状态,电力系统的断相口位置开路电压的参数,在实施继电保护的整定计算的过程中,因为没有将网络的结构对继电保护的整定计算结果所致使的影响进行深入考虑,所以会致使计算误差的问题越加严重,到最后甚至会致使整定计算的结果产生偏差。第三,在对电力系统的实际继电保护过程中,对延时时段动作值的参数实行整定计算时,由于错误的引进了分支系数,从而致使继电保护的整定值计算结果产生错误,这个问题会引起整定计算的结果产生误差。第四,在实行继电保护的整定计算过程中,假如只采用把继电保护所在线路的母线分开的方法,将不会有效的辨别哪一种方式对电力系统的运行产生不利影响,这可能会导致整个电力系统所出现的故障事故范围变大。第五,在分支系数的实际计算过程当中,因为对线性流程的运用相对较高,这样可能会使分支系数的计算产生很严重的重复性问题,从而导致继电保护整定计算的速率遭受限制。
3关于整定计算方法存在问题的解决对策
3.1断相口开路电压的计算
在对电力系统继电保护进行整定计算的过程中,主要的计算对象为电力系统运作线路在非全相运作并且发生明显振荡的状态下所出现的电流以及电压指标的参数。通常在已定的电力系统中,发电机装置的等值电势参数以及正序网的断相口位置开路的电压参数还有等值阻抗的参数都产生明显的相关。但是根据此种方法计算开路电压的参数过程会出现计算量过大的关键性问题,而导致这个问题本质性的原因是:发电机的等值阻抗以及等值电势参数的计算必须借助暂态稳定的计算来进行;发电机的等值阻抗以及等值电势参数都会随着电力系统网络结构的变化状态做出与之相对应的改变。每次进行网络操作都要对上面的参数重新进行计算,所以致使计算的作业量过于庞大。目前针对于这问题的解决方法在于:在计算断相口开路电压的过程中一般假设线路两端的发电机实时电势幅值参数都维持相对的恒定,据此来合理简化整定计算的方式。但是这种计算方式在无意中忽视了网络构造状态对正序网相口的开路电压的参数影响,因此在网络构造相对比较复杂情形下,会致使整定计算的结果产生比较严重的误差。
假如上述问题出现,可以采取以下措施来应对:在断相口开路电压的计算中引进网络等值计算的方法,这样不仅可以有效的对继电保护的整定计算工作难度进行控制,还能使整定计算得结果精确性得以提高。根据阻抗参数的物理价值能够判定网络系统相应计算模型的参数,在此基础上,综合叠加的原理,同样能够构造基于双端口网络的阻抗参数等值电路的计算方法,从而可得到相关的自阻抗以及互阻抗的参数。
3.2运行方式查找的计算
运行方式查找计算存在的问题分析:继电保护整定计算从运行方式查找上来说主要存在下面两个问题:第一,查找最不利于电力系统运行的方式可以有效的辅助校验灵敏度参数以及计算继电保护动作值。但是目前此种查找方法仅仅处在继电保护动所处于的线路对侧母线施行查找的阶段,并且轮流式的断开方式仍然不能对电力系统运作方式的最不利性做出保证。第二,在继电保护整定动作采取计算机辅助的过程中,目前普遍应用的线性流程方式有可能会致使断开线路出现重复性。且在频繁的开断操作下,不仅不能确保继电保护整定计算的精确,也无从保障电力系统网络结构的稳定。
在运行方式查找过程当中,针对继电保护整定计算所产生的问题解决措施依然可以分为以下两个方面:根据相关的计算机应用程序来确定开断线路状态下面的扰动域,从而确定整定结果的大概取值范围,进而对电力系统最为不利的运行方式加以辅助查找。通常情况下,继电保护系统中的扰动域也就是某部分只要在线路的开断状态下就会扰的的区域。在开断操作电力系统的某一条线路之后,以此作为圆心根据由内向外的方法对短路电流的参数进行计算(包括线路的开断前以及线路开断后),并且据此对扰动域的边界以及划定范围进行测定;在借助于计算机辅助完成继电保护整定计算的过程当中,改用参照开断线路循环趋势的方式对继电保护整定计算顺序予以二次组合,进而达到避免线路开断过于频繁的目的。
4结语
伴随着社会经济的不断发展,人民生活以及企业生产的用电需求不断增加。确保供电的稳定性和安全性,对于电力企业显得至关重要。在电力系统实际的运行过程中,为了确保电力系统可以稳定安全的运行,要对继电保护整定计算方式中所出现的问题加以重视,并且及时的采取相关解决措施,以保证电力系统可以安全正常的运行,从而为社会生产以及人民生活持续不断的提供电量。这不仅能够促使企业得到长久稳定的发展,而且有利于人民生活水平以及社会经济效益的提高。
参考文献
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计算中运行方式选择的新方法[J].电力设备,2005,
(2).
【关键词】 电网调度 继电保护 运行方式 保护配合
电网调度时,选择合理的继电保护运行方式,具有十分重要的意义。进行合理正确的继电保护整定计算及接线图拟定,一方面可以电网的安全运行及供电的可靠性;另一方面,还可以减小或是防止电网事故的发生。所以,电网生产管理部门比如供电局及电业管理局等,进行电网调度时,都会依据电力系统的运行情况,进行年度继电保护运行方式的整定,目的在于对目前存在的保护装置和设备进行验证,看其是否能满足电力系统继续运行的要求,并且对其运行整定值进行计算和选定,对原理接线图中可以进行修改的相关方法和措施进行讨论。进行继电保护运行方式的选择时,须注意以下几方面的问题。
1 计算运行方式的选择
对继电保护整定值进行计算和确定,保护装置的灵敏度进行校验时,所采用的运行方式称为计算运行方式。电网调度时,计算运行方式的选择关系到保护能否满足电力系统长期发展的需求,并且简单经济、合理可靠。所以,在进行计算运行方式的选择时,应当根据电网的实际情况,全面分析进行确定。一般按照以下几个基本原则。
1.1 最大运行方式
所谓最大运行方式,即指将所有的元件全部投入运行,并且将选定的中性点全部接地的运行方式。对保护运行方式的选择而言,最大的运行方式应使流过保护装置的短路电流最大,可以确定设备保护的选择性。用以下图1进行说明。对保护1来而言,最大运行方式的选择考虑系统最大,即断开L线路,并且全部投入其他线路;而对保护2来而言,最大运行方式的选择考虑系统最大,即将所有的发电机组和运行线路都全部投入。
1.2 最小运行方式
所谓最小运行方式,即指依据电力系统的最小负荷,使得投入的数量最少并且经济效益最好的发电机组、运行线路以及相关接地点的运行方式,也可以是配合检修计划的运行方式。最小运行方式选择时,应可以在最不利情况下,仍保证重要负荷的持续供电。对保护运行方式的选择而言,最小的运行方式应使流过保护装置的短路电流最小,可以用来确定设备的灵敏性。
1.3 正常运行方式
所谓正常运行方式,即依据电力系统运行时的正常负荷,确定应当断开和投入的线路和元件。电力系统备用容量不足时,正常运行方式就是最大运行方式。
1.4 事故运行方式
在电力系统发生事故时,有可能出现不常见的运行方式。例如,最大运行方式下,可以断开发电机或变压器等,或断开电源两侧的线路等。故障运行方式下系统的运行需视实际情况而定。
2 保护装置的相互配合
电网调度工作中,进行继电保护装置的选择时,使得保护装置合理相互配合十分重要。继电保护的四个基本要求是选择性、速动性、可靠性和灵敏性。保护装置的配合主要指动作参数与动作时限的合理配合,即速动性和灵敏性合理配合。灵敏度配合是指保护范围的配合,即电力系统中有故障发生时,距离故障点最近的保护装置应具有最高的灵敏度。而动作时限的配合,指的是本线路保护的时限比与之配合的相邻线路保护的动作时限大,并且留有一定的裕度。以下举例说明几种保护的配合。
2.1 长线路与短线路保护的配合
如图2所示,两条线路保护l与保护2相配合,一般而言,动作参数整定时保护l电流Ⅱ段与保护2电流Ⅰ段配合,即(K代表可靠系数)。但是,实际中,由于要比长很多,即的阻抗要远远大于的阻抗。于是,线路的保护2电流Ⅰ段的短路电流与线路末端短路时的短路电流相差不大。因此,用一般方式整定不能满足灵敏度的要求,需使保护l电流Ⅱ段与保护2的电流Ⅱ段配合,使得动作时限增加一个时间阶梯,即从0.5S增加至1S。
2.2 短线路与长线路保护的配合
如图3所示,同理,两条线路保护l与保护2相配合,保护l电流Ⅱ段应与保护2电流Ⅰ段配合。实际中,由于要比短很多,即的阻抗要远远大于的阻抗。于是,线路的保护2电流Ⅰ段的短路电流与线路末端短路时的短路电流相差很大。配合虽然灵敏度很高,但也不符合实际需求。在这种情况下,保护1的电流Ⅱ段可根据保证末端短路时的灵敏性来整定。
2.3 双回线与单回线保护的配合
双回线路的主保护为电流平衡保护或纵差动保护。它们一般无需与相邻线路或元件的保护配合。双回平行线路的后备保护为过电流保护,需要考虑配合相邻线路元件保护的问题,方法如下:
(1)若过电流保护接线方式为和电流接线,整定时按照双回线路,灵敏度校验时按照断开一回线路。
(2)若过电流保护安装于不同线路上,整定时按照单回线路,灵敏度校验时按照双回线路。
如下图4所示,保护l、2与保护5相互配合,保护3、4与保护7相互配合。
2.4 单回线与双回线保护的配合
如上图4中,线路的保护与线路、配合时,应考虑保护6的电流Ⅱ段配合双回线、动作区的末端短路。若如此配合无法满足灵敏度要求,则可延长动作时限,配合后备保护。
3 电网结构与继电保护的关系
电网结构对继电保护的运行方式影响很大,实际工作中,一般按照以下几个原则:
(1)单电源辐射型线路采用简单的电流保护;
(2)双回路平行线采用纵差动保护,可快速切除全线故障;
(3)线路较短的单回主干线路采用复杂、投资大的纵联差动保护;
(4)小容量发电机组接人电网时,可先解列装置从而实现简单保护;
(5)单回线或双回平行线带分支时,一般采用现代保护配合重合闸。
4 结语
本文阐述了电网进行调度工作时,选择继电保护运行方式的一些原则和方法。在此基础上,在满足电力系统运行的前提下,应尽量采取较简单的装置和设备,当其不能满足系统要求时才采用复杂设备。电力系统运行经验表明,采用的保护装置越简单,调试也会简单,可靠性更高。
参考文献:
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[3]天滓大学编写组.电力系统继电保护[M].天滓:水利水电出版社,1984.
关键词 配电系统 继电保护 整定计算
城市电网10kV配电系统是电力系统发电、变电、输电、配电和用电等五个环节的一个重要组成部分。它能否安全、稳定、可靠地运行,不但直接关系到党政机关、工矿企业、居民生活用电的畅通,而且涉及到电力系统能否正常的运行。
1 城市电网10kV配电系统在电力系统中的重要位置
城市电网10kV配电系统由于其覆盖的地域极其辽阔、运行环境极其复杂以及各种人为因素的影响,电气故障的发生是不能完全避免的。在电力系统中的任何一处发生事故,都有可能对电力系统的运行产生重大影响。例如,当系统中的某工矿企业的设备发生短路事故时,由于短路电流的热效应和电动力效应,往往造成电气设备或电气线路的致命损坏,还有可能严重到使系统的稳定运行遭到破坏。为了确保城市电网10kV配电系统的正常运行,必须正确地设置继电保护装置。
2 城市电网10kV配电系统继电保护的基本类型
城市电网10kV系统中装设继电保护装置的主要作用是通过缩小事故范围或预报事故的发生,来达到提高系统运行的可靠性,并最大限度地保证供电的安全和不间断。
可以想象,在10kV系统中利用熔断器去完成上述任务是不能满足要求的。因为熔断器的安秒特性不甚完善,熄灭高压电路中强烈电弧的能力不足,甚至有使故障进一步扩大的可能;同时还延长了停电的历时。只有采用继电保护装置才是最完美的措施。因此,在10kV系统中的继电保护装置就成了供电系统能否安全可靠运行的不可缺少的重要组成部分。
在电力系统中利用正常运行和故障时各物理量的差别就可以构成各种不同原理和类型的继电保护装置。如在城市电网10kV配电系统中应用最为广泛的是反映电流变化的电流保护:有定时限过电流保护、反时限过电流保护、电流速断保护、过负荷保护和零序电流保护等,还有既反映电流的变化又反映电压与电流之间相位角变化的方向过电流保护;利用故障接地线路的电容电流大于非故障接地线路的电容电流来选择接地线路,一般均作用于发信号,在部分发达城市因电容电流较大,10kV配网系统采用中性点直接接地的运行方式,此时零序电流保护直接作用于跳闸。
3 几种常用电流保护的分析
3.1反时限过电流保护
继电保护的动作时间与短路电流的大小有关,短路电流越大,动作时间越短;短路电流越小,动作时间越长,这种保护就叫做反时限过电流保护。反时限过电流保护虽外部接线简单,但内部结构十分复杂,调试比较困难;在灵敏度和动作的准确性、速动性等方面也远不如电磁式继电器构成的继电保护装置。这种保护方式目前主要应用于一般用户端的进线开关处保护,不推荐使用在变电站10kV出线开关处。
3.2定时限过电流保护
3.2.1定时限过电流保护。继电保护的动作时间与短路电流的大小无关,时间是恒定的,时间是靠时间继电器的整定来获得的。时间继电器在一定范围内是连续可调的,这种保护方式就称为定时限过电流保护。
3.2.2继电器的构成。定时限过电流保护是由电磁式时间继电器(作为时限元件)、电磁式中间继电器(作为出口元件)、电磁式电流继电器(作为起动元件)、电磁式信号继电器(作为信号元件)构成的。它一般采用直流操作,须设置直流屏。定时限过电流保护简单可靠、完全依靠选择动作时间来获得选择性,上、下级的选择性配合比较容易、时限由时间继电器根据计算后获取的参数来整定,动作的选择性能够保证、动作的灵敏性能够满足要求、整定调试比较准确和方便。这种保护方式一般应用在电力系统中变配电所,作为10kV出线开关的电流保护。
3.2.3定时限过电流保护的基本原理。在10kV中性点不接地系统中,广泛采用的两相两继电器的定时限过电流保护。它是由两只电流互感器和两只电流继电器、一只时间继电器和一只信号继电器构成。保护装置的动作时间只决定于时间继电器的预先整定的时间,而与被保护回路的短路电流大小无关,所以这种过电流保护称为定时限过电流保护。
3.2.4动作电流的整定计算。过流保护装置中的电流继电器动作电流的整定原则,是按照躲过被保护线路中可能出现的最大负荷电流来考虑的。也就是只有在被保护线路故障时才启动,而在最大负荷电流出现时不应动作。为此必须满足以下两个条件。
(1)在正常情况下,出现最大负荷电流时(即电动机的启动和自启动电流,以及用户负荷的突增和线路中出现的尖峰电流等)不应动作。即:Idz>Ifh.max式中Idz:过电流保护继电器的一次动作电流;Ifh.max:最大负荷电流
(2)保护装置在外部故障切除后应能可靠地返回。因为短路电流消失后,保护装置有可能出现最大负荷电流,为保证选择性,已动作的电流继电器在这时应当返回。因此保护装置的一次返回电流If应大于最大负荷电流Ifh.max,即:If>lfh.max
因此,定时限过电流装置电流继电器的动作电流Idz.j为:Idz.j=(Kk.Kix/Kf.Nlh)。Ith.max式中Kk:可靠系数,考虑到继电器动作电流的误差和计算误差而设。一般取为1.15~1.25kjx-由于继电器接入电流互感器二次侧的方式不同而引入的一个系数。电流互感器为三相完全星形接线和不完全星形接线时Kjx=1;如为三角形接线和两相电流差接线时Kjx=根号下3Kf:返回系数,一般小于1Nlh:电流互感器的变比。
3.3动作时限的整定原则
为使过电流保护具有一定的选择性,各相临元件的过电流保护应具有不同的动作时间。各级保护装置的动作时限是由末端向电源端逐级增大的。可是,越靠近电源端线路的阻抗越小,短路电流将越大,而保护的动作时间越长。也就是说过电流保护存在着缺陷。这种缺陷就必须由电流速断保护来弥补不可。
3.4过电流保护的保护范围
过流保护可以保护设备的全部,也可以保护线路的全长,还可以作为相临下一级线路穿越性故障的后备保护。
4 三(两)段式过电流保护装置
由于瞬时电流速断保护只能保护线路的一部分,所以不能作为线路的主保护,而只能作为加速切除线路首端故障的辅助保护;略带时限的电流速断保护能保护线路的全长,可作为本线路的主保护,但不能作为下一段线路的后备保护;定时限过电流保护既可作为本级线路的后备保护(当动作时限短时,也可作为主保护,而不再装设略带时限的电流速断保护),还可以作为相临下一级线路的后备保护,但切除故障的时限较长。
目前在实际应用中,为简化保护配置及整定计算,同时对线路进行可靠而有效的保护,常把瞬时电流速断保护和定时限过电流保护相配合构成两段式电流保护。
【关键词】电力系统;继电保护;可靠性;技术改造
随着国民经济建设步伐的加快,政府对农村电力系统建设的投资力度不断增加,各种电压界别的配电站数量日益增加,这对电力系统运行的安全可靠性也提出了新的要求。继电保护是电力系统的重要组成部分,其主要作用是电力系统发生故障或异常工况时,可以在短时间内自动切除系统的故障设备,减轻或避免设备的损坏和相邻地区供电的影响,在农村电力系统中有着广泛的应用。但目前部分农村电力系统的继电保护存在拒动、误动等故障现象,不仅影响到电力系统日常运行的安全可靠性,而且也可能造成大面积的停电,给人们的生活带来诸多的不便。因此,电力工作者必须加强农村电力系统继电保护可靠性的研究力度,采取必要措施,尽可能确保电力系统的安全运行。
1 农村配电网的现状
目前公司系统农村电网主要以中低压电网为主,一般采用110千伏以下的电压。不同电压等级的电网在网络结构、整定原则和管理方式等方面有较大的差异。首先各个地区电网存在较多的不规则接线形式,这给整定配合、拓扑识别增添了一定的难度。其次,农村电网结构特点不同,所配备的保护类型也不尽相同,整定计算工作人员所选用的整定原则和考虑的问题也不一定相同,因而在整定原则的选取上也更多样和灵活。再次,在运行方式上,同时存在环网运行和开环运行,这对求取极端运行方式带来了极大的挑战。
2 继电保护的原理及类型
继电保护装置就是在供电系统中用来对一次系统进行监视、测量、控制和保护的自动装置。它能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态,并使断路器跳闸或发出信号。其基本任务是自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除,使故障元件免于继续遭到破坏,保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。另外,它还能反映出电气元件的不正常运行状态,并根据运行维护的条件,发出信号、减负荷或跳闸。在电力系统中,一旦出现短路故障,就会产生电流急剧增大,电压急剧下降,电压与电流之间的相位角发生变化。以上述物理量的变化为基础,利用正常运行和故障时各物理量的差别就可以构成各种不同原理和类型的继电保护装置,如定时限过电流保护、过负荷保护电流、速断保护等,反映电压变化的电压保护,有过电压保护和低电压保护,既反映电流变化又反映电流与电压之间相位角变化的方向过电流保护,用于反应系统中频率变化的周波保护,专门反映变压器温度变化的温度保护等。
3 农村电网系统继电保护的主要措施
继电保护是任何一个配电系统中最基本的继电保护类。一是,电流速断保护对于反应于短路电流幅值增大而瞬时动作的电流保护。电流速断保护具有简单可靠,动作迅速的优点,因而获得了广泛的应用。缺点是不可能保护线路的全长,并且保护范围直接受运行方式变化的影响。当系统运行方式变化很多,或者被保护线路的长度很短时,速断保护就可能没有保护范围,因而不能采用。但在个别情况下,有选择性的电流速断也可以保护线路的全长。二是,限时电流速断保护,由于有选择性的电流速断保护不能保护本线路的全长,因此可考虑增加一段带时限动作的保护,用来切除本线路上速断保护范围以外的故障,同时也能作为速断保护的后备,这就是现实电流速断保护。对这个保护的要求,首先,是在任何情况下能保护本线路的全长,并且具有足够的灵敏性;其次,是在满足上述要求的前提下,力求具有最小的动作时限;在下级线路短路时,保证下级保护优先切出故障,满足选择性要求。三是,定时限过流保护,作为下级线路主保护拒动和断路器拒动时的远后备保护,同时作为本线路主保护拒动时的近后备保护,也作为过负荷时的保护,一般采用过电流保护。过电流保护通常是指其启动电流按照躲开最大负荷电流来整定的保护。
4 继电保护的维护措施
4.1 抓好继电保护的验收工作
继电保护调试完毕,应做好全面的验收工作,然后提交验收单由相关管理单位组织检修、运行、生产等部门进行保护整组实验、开关合跳试验,合格并确认拆动的标志,接线、压板已恢复正常,现场文明卫生清洁干净之后,在验收单上签字。保护定值或二次回路变更时,进行整定值或保护回路与有关注意事项的核对,并在更改簿上记录保护装置变动的具体情况更改负责人,值班负责人签名。保护主设备的改造还要进行试运行或试运行试验,如差动保护更换,就应作六角图实验,合格后方可投运。
4.2 严格继电保护装置及其二次回路的巡检
巡视检查设备是及时发现隐患,避免事故的重要途径,也是电网值班人员的一项重要工作。除了交接班的检查外,班中安排一次较全面的详细检查。对继电保护巡视检查的内容有:保护压板、自动装置均按调度要求投入开关、压板位置正确;各回路接线正常,无松脱、发热现象及焦臭味存在;熔断器接触良好;继电器接点完好,带电的触点无大的抖动及烧损,线圈及附加电阻无过热;分别无开路、短路;指示灯、运行监视灯指示正常;表计参数符合要求;光字牌、警铃事故音响情况完好;微机保护打印机动作后还应检查报告的时间及参数,当发现报告异常时,及时通知继保人员处理。