【正文】 因此避雷器的殘壓都是統(tǒng)一指在上述標(biāo)準(zhǔn)電流作用下閥片電阻上的壓降避雷器是通過放電來限制過電壓的殘壓表明了它能將過電壓限制在何種程度換句話說對被保護(hù)設(shè)備即使避雷器可靠動作設(shè)備上也要承受大小等于殘壓的那么一個(gè)電壓因此殘壓越低越好 6 保護(hù)比 避雷器殘壓與滅弧電壓幅值之比保護(hù)比小說明殘壓低滅弧電壓高 7 切斷比 避雷器工頻放電電壓下限與滅弧電壓幅值之比切斷比是表明火花間隙滅弧能力的一個(gè)技術(shù)指標(biāo)流值越趨向于 1 說明火花間隙的滅弧能力越強(qiáng) 以上各參數(shù)中前五個(gè)為基礎(chǔ)指標(biāo)參數(shù)后兩個(gè)為導(dǎo)出指標(biāo) 2 選擇避雷器型號參數(shù) 型號 額定電壓 kV 滅弧電壓 工頻電壓 沖擊放電電壓峰值小于 kV FCZ3220J 220 200 340≤ Ug≤ 390 520 FCZ3110J 110 100 170 ≤Ug≤ 195 250 YC10 10 12． 7 26≤ Ug≤ 31 45 第五章 繼電保護(hù)及自動裝備配置 第一節(jié) 概 述 繼電保護(hù)與自動裝置是電力系統(tǒng)的重要組成部分確定電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)廠站主接線和運(yùn)行方式時(shí)必須與繼電保和安全自動裝置的配置統(tǒng)一考慮合理安排 繼電保護(hù)和安全自動裝置的配置方式要滿足電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)和廠站主接線的要求并考慮電力網(wǎng)和廠站運(yùn)行方式的靈活性 對導(dǎo)致繼電保護(hù)和安全自動裝置不能保護(hù)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式廠站主接線形式變壓器接線方式和運(yùn)行方式應(yīng)限制使用 繼電保護(hù)和安全自動裝置應(yīng)符合可靠性選擇性靈敏性和速動性的要求當(dāng)確定其配置和構(gòu)成方案時(shí)應(yīng)綜合考慮以下幾個(gè)方面 1 電力設(shè)備和電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)行 特點(diǎn) 2 故障出現(xiàn)的概率和可能造成的后果 3 電力系統(tǒng)的近期發(fā)展情況 4 經(jīng)濟(jì)上的合理性 5 國內(nèi)和國外的經(jīng)驗(yàn) 應(yīng)根據(jù)審定的電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)或?qū)彾ǖ南到y(tǒng)接線圖及要求進(jìn)行繼電保護(hù)和安全自動裝置的系統(tǒng)設(shè)計(jì)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中除新建部分外還應(yīng)包括對原有系統(tǒng)繼電保護(hù)和安全自動裝置不符合要求部分的改造設(shè)計(jì)為了便于運(yùn)行管理和有得于性能配合同一電力網(wǎng)或同一廠站內(nèi)的繼電保護(hù)和安全自動裝置的型式不宜品種過多 第二節(jié) 繼電保護(hù)的一般規(guī)定 電力系統(tǒng)中的電力設(shè)備和線路應(yīng)裝設(shè)短路故障和異常運(yùn)行保護(hù)裝置電力設(shè)備和線路短路故障的保護(hù)應(yīng)有主保護(hù)和 后備保護(hù)必要可再增設(shè)輔助保護(hù) 主保護(hù)是滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備有選擇的切除被保護(hù)設(shè)備和線路故障的保護(hù) 后備保護(hù)是主保護(hù)或斷路器拒動時(shí)用以切除故障的保護(hù)后備保護(hù)可分為遠(yuǎn)后備的近后備兩種子選手方式遠(yuǎn)后備是當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動時(shí)由相鄰電力設(shè)備或線路的保護(hù)來實(shí)現(xiàn)的后備近后備是當(dāng)主保護(hù)拒動時(shí)由本電力設(shè)備或線路的另一套保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備的保護(hù)是當(dāng)斷路器拒動時(shí)由斷路器失靈保護(hù)來實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù) 輔助保護(hù)是為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的性能或當(dāng)主保護(hù)和后備保護(hù)退出運(yùn)行增設(shè)的簡單保護(hù) 異常運(yùn)行保護(hù)是反應(yīng)被保護(hù)電力設(shè)備或線路異常運(yùn)行狀態(tài)的保護(hù) 繼電保護(hù)裝置應(yīng)滿足可靠性選擇性靈敏性速動性的要求 1 可靠性是指保護(hù)該動作時(shí)應(yīng)動作不該動作時(shí)不動作為保證可靠的元件和盡可能簡單的回路構(gòu)成的性能良好的裝置并應(yīng)具有必要的檢測閉鎖和雙重化等措施保護(hù)裝置應(yīng)便于整定調(diào)試和運(yùn)行維護(hù) 2 選擇性是指首先幫故障設(shè)備或線路本身殘志不殘的保護(hù)切除故障當(dāng)有故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)或斷路器拒動時(shí)才允許由相鄰設(shè)備線路的保護(hù)或斷路器失靈保護(hù)切除故障 為了保證選擇性對相鄰設(shè)備和線路有配合要求的保護(hù)和同一保護(hù)內(nèi)有配合的兩個(gè)元件其靈敏系數(shù)及動作時(shí)間在一般情況下應(yīng)相互配合當(dāng)重合于本線路故障 或在非全相運(yùn)行期間又發(fā)生故障時(shí)相鄰元件的保護(hù)應(yīng)保證選擇性在重合閘后加速的時(shí)間內(nèi)以及單相重合閘過程中發(fā)生區(qū)外故障時(shí)允許被加速的線路保護(hù)無選擇在此條件下必須加速切除短路時(shí)可使保護(hù)無選擇性動作但必須采取補(bǔ)救措施 3 靈敏性是指在設(shè)備或線路的被保護(hù)范圍為發(fā)生金屬性短路時(shí)保護(hù)裝置應(yīng)具有必要的靈敏系數(shù)靈敏系數(shù)應(yīng)根據(jù)不利正常運(yùn)行方式的故障類型計(jì)算 4 速動性是指保護(hù)裝置應(yīng)能盡快切除短路故障其目的是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性減輕故障設(shè)備或線路的損壞程度縮小故障波及范圍提高自動重合閘和備用電源或備用設(shè)備自動投入的效果 保護(hù)用電流互感器的穩(wěn)態(tài) 比誤差不應(yīng)大于 10 必要時(shí)還應(yīng)考慮暫態(tài)誤差對35KV 及以下電力網(wǎng)當(dāng)技術(shù)上難以滿足要求且不致使保護(hù)不正確動作時(shí)才允許較大的誤差 原則上保護(hù)裝置與測量不共用電流互感器的二次繞組當(dāng)必須共用二次繞組時(shí)儀表回路應(yīng)通過中間電流互感受器或試驗(yàn)部件連接當(dāng)采用中間電流互感受器時(shí)其二次開路情況下保護(hù)用電流互感受器的穩(wěn)態(tài)比誤差仍應(yīng)不大于 10 在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下當(dāng)電壓互感受器二次回路斷線或其他故障能使保護(hù)誤動作時(shí)應(yīng)裝設(shè)斷線閉鎖或采取其他措施將保護(hù)裝置解除工作并發(fā)出信號當(dāng)保護(hù)不致誤動作時(shí)應(yīng)設(shè)有電壓回路斷線信號 第三節(jié) 電力變 壓器保護(hù) 一變壓器可能發(fā)生的故障和不正常運(yùn)行方式 用于 220KV變電站的電力變壓器每組容量在 60750MVA屬于大型變壓器是電力系統(tǒng)中的重要電氣設(shè)備電力變壓器故障對電力系統(tǒng)和用戶影響都很大因此必須對大型電力變壓器配置完善的保護(hù)裝置在出現(xiàn)階段危及變壓器安全的不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)能及早的發(fā)出信號或切除變壓器防止故障的發(fā)生發(fā)生故障時(shí)能盡快的切除變壓器使故障 造成的損失減少到最小使故障后的變壓器更容易修復(fù)電力變壓器可能發(fā)生的故障和不正常運(yùn)行的方式可分為三種類型 1 變壓器內(nèi)部的各種短路故障 1 各側(cè)繞組相間短路故障 2 中 性點(diǎn)直接接地繞組的單相短路 3 各側(cè)繞組的匝間短路 變壓器內(nèi)部的各種短路半將產(chǎn)生電弧引起主絕緣燒毀絕緣油分解內(nèi)壓增大有可能引起油箱爆炸起火因此對于變壓器內(nèi)部故障應(yīng)盡快地切除 2 變壓器附屬設(shè)備故障引起的不正常運(yùn)行 1 變壓器冷卻系統(tǒng)故障引起變壓器溫升高繞組及鐵芯過熱 2 高壓開關(guān)系統(tǒng)故障引起的局部繞組過熱調(diào)壓開關(guān)滅弧機(jī)構(gòu)不良引起內(nèi)部故障 3 變壓器鐵芯局部過熱甚至產(chǎn)生電弧引起絕緣油分解 4 漏油引起的油面下降 5 變壓器油質(zhì)不正常主要表現(xiàn)在含水量超過規(guī)定值或烯性氣體超過規(guī)定值以及化學(xué)成份的比例超過規(guī)定值等 3 外部短路引起 的變壓器過電流 二變壓器保護(hù)裝設(shè)的原則 根據(jù)《繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》 GB1428593220KV500KV 電力變壓器配備下列繼電保護(hù)裝置 1 反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部各種故障和油面下降的瓦斯保護(hù) 重瓦斯保護(hù)和輕瓦斯保護(hù)重瓦斯保護(hù)動作于跳閘高壓開關(guān)也應(yīng)裝設(shè)瓦斯斯保護(hù) 2 為保護(hù)變壓器引線套管以及內(nèi)部各種短路故障應(yīng)裝設(shè)從開關(guān)差動保護(hù)縱聯(lián)差動保護(hù)應(yīng)瞬時(shí)動作并跳開變壓器各側(cè)斷路器為提高 330KV 以上大型變壓器差動保護(hù)的可靠性差動保護(hù)可采用雙重化配置雙套差動保護(hù)可采用相同原理也可采用不同原理 3 為保護(hù)變壓 器外部相間短路并作為變壓器內(nèi)部相間短路故障的后備應(yīng)裝設(shè)相間故障后備保護(hù)因 220500KV 變壓器外部及內(nèi)部相間短路的機(jī)率較少幫相間后備保護(hù)應(yīng)簡化 配置首先應(yīng)考慮采用簡單的過電流保護(hù)作為相間 故障后備當(dāng)靈敏度不夠時(shí)應(yīng)加低電壓或復(fù)合電壓啟動回路過電流保護(hù)不能滿足靈敏度和配合要求時(shí)應(yīng)考慮裝設(shè)阻抗保護(hù) 4220500KV 變壓器高壓側(cè)和 500KV 變壓器的 220KV 側(cè)為中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)應(yīng)裝設(shè)單相接地短路保護(hù)作為變壓器內(nèi)部和外部單相接地故障的后備保護(hù)220KV變壓器的中壓側(cè)和低壓側(cè) 500KV變壓器的低壓側(cè)為中性點(diǎn)非直 接接地系統(tǒng)時(shí)應(yīng)裝設(shè)單相接地保護(hù)動作于信號或跳閘 5 裝設(shè)反應(yīng)變壓器各側(cè)繞組過負(fù)荷保護(hù)動作于信號 6500KV 變壓器應(yīng)裝設(shè)反應(yīng)變壓器鐵芯磁通密謀的過勵磁保護(hù)以輕度過勵磁時(shí)發(fā)出信號在嚴(yán)重勵磁時(shí)切除變壓器 7 變壓器應(yīng)裝設(shè)下列輔助保護(hù) ①冷卻系統(tǒng)故障油溫升高超過允許值時(shí)應(yīng)動作于信號或跳閘 ②變壓器繞組溫度過高超過允許值時(shí)應(yīng)動作于信號或跳閘 ③有載高壓變壓器調(diào)壓系統(tǒng)故障應(yīng)動作于信號或跳閘 ④變壓器油箱的壓力釋放裝置故障應(yīng)作于信號或跳閘 本變電站內(nèi)主變的保護(hù)配置詳見保護(hù)配置圖 第四節(jié) 自動重合閘配置 一裝設(shè)重合閘的 規(guī)定 自動重合閘裝置應(yīng)按下列規(guī)定裝設(shè) 15KV 及以上的架空線路的電纜車與架空混合線路在具有斷路器的條件下如用電設(shè)備允許且無備用電源自動投入時(shí)應(yīng)裝設(shè)自動重合閘裝置 2 旁路斷路器和兼作旁路的母線聯(lián)絡(luò)斷路器或分段斷路器應(yīng)裝設(shè)自動重合閘裝置 3 低壓側(cè)不帶電源的降壓變壓器可裝設(shè)自動重合閘裝置 4 必要時(shí)母線故障可采用母線自動重合閘 二使用重合閘的不利影響 在采用重合閘以后當(dāng)重合于永久性故障上時(shí)它也將帶來一些不利的影響如 1 使電力系統(tǒng)又一次受到故障的沖擊并可能降低系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性 2 使斷路器的工作條件變得更加 嚴(yán)重因?yàn)樗诤芏痰臅r(shí)間內(nèi)連續(xù)切斷兩次短路電流這種情況對于油斷路器必須加以考慮因?yàn)樵诘谝淮翁l時(shí)由于電弧的作用已使油的絕緣強(qiáng)度降低在重合后第二次跳閘時(shí)是在絕緣已經(jīng)降低的不利條件下進(jìn)行的因此油斷路器在采用了重合閘以后其遮斷容量也要有不同程度的降低一般約降低到 80 左右因而在短路容量比較大的電力系統(tǒng)中上述不利條件往往限制了重合閘的使用因此能夠判斷是瞬時(shí)性故障或永久性故障以及檢測消弧情況的自適應(yīng)重合閘的研究具有重要意義目前這一技術(shù)已趨于成熟已開始在電力系統(tǒng)中試運(yùn)行例如在中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電網(wǎng)中用微機(jī)自適應(yīng)重合閘 即可根據(jù)消弧線圈中電流的大小判斷弧光熄滅的情況從而自動調(diào)整重合時(shí)間 三對自動重合閘裝置的基本要求 1．重合閘不應(yīng)動作的情況 1 由值班人員手動操作或通過遙控裝置將斷路器斷開時(shí) 2 手動投入斷路器由于線路上有故障而隨即被繼電保護(hù)將其斷開時(shí)因?yàn)樵谶@種情況下故障是屬于永久性的它可能是由于檢修質(zhì)量不合格隱患未消除或者保安的接地線忘記拆除等原因產(chǎn)生的因此再重合一次也不可能成功 3 除上述條件外當(dāng)斷路器由繼電保護(hù)動作或其他原因而跳閘后重合閘均應(yīng)動作使斷路器重新合閘 2．重合閘的起動方式 為了能夠滿足第 1 項(xiàng)所提出的要求 應(yīng)優(yōu)先采用由控制開關(guān)的位置與斷路器位置不對慶的原則來起動重合閘即當(dāng)控制開關(guān)在合閘位置而斷路器實(shí)際上在斷開位置的情況下使重合閘起動這樣就可以保護(hù)不論是任何原因使斷路器跳閘以后都可以進(jìn)行一次重合當(dāng)用手動操作控制開關(guān)使斷路器跳閘以后控制開關(guān)與斷路器的位置仍然是對應(yīng)的因此重合閘就不對起動 在某些情況下如使用單相重合閘時(shí)當(dāng)利用保護(hù)裝置來起動重合閘時(shí)由于保護(hù)裝置動作很快可能使重合閘來不及起動因此必須采取措施如用自保護(hù)回路記憶回路等來保證重合閘能可靠動作 1 自動重合閘的動作次數(shù) 自動重合閘裝置的動作次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先的規(guī)定 如一次式重合閘就應(yīng)該只動作一次當(dāng)重合于永久性故障而再次跳閘以后就不應(yīng)該再動作對二次式重合閘就應(yīng)該能夠動作兩次當(dāng)?shù)诙沃睾嫌谟谰眯怨收隙l以后它不應(yīng)該再動作在任何情況下例如裝置本身的元件損壞繼電器觸點(diǎn)粘住或拒動作等重合閘均不應(yīng)使斷路器多次地重合到永久故障上去 2 自動重合閘的復(fù)歸方式 自動重合閘在動作以后應(yīng)能自動復(fù)歸準(zhǔn)備好下一次再動作但對 10KV 及以下電壓的線路如當(dāng)有值班人員時(shí)為簡化重合閘的實(shí)現(xiàn)也可以采用手動復(fù)歸方式 采用手動復(fù)歸的缺點(diǎn)是當(dāng)重合閘動作后在值班人員未及時(shí)復(fù)歸以前而又一次發(fā)生故障時(shí)重合閘將拒絕動作 這在雷雨季節(jié)雷害活動較多的地方尤其可能發(fā)生 3 重合閘與繼電保護(hù)的配合 自動重合閘裝置應(yīng)有可能在重合閘以前或重合閘以后加速繼電保護(hù)的動作以便更好地和繼電保護(hù)相配合加速故障的切除 如用控制開關(guān)手動合閘并合于永久性故障上時(shí)也宜于采用加速繼電保護(hù)動作的措施因?yàn)檫@種情況與實(shí)現(xiàn)重合閘后加速的要求是完全一樣的 當(dāng)采用重合閘后加速保護(hù)時(shí)如果合閘瞬間所產(chǎn)生的沖擊電流或斷路器三相觸頭不同時(shí)合閘所產(chǎn)生的零序電流有可能引起繼電保護(hù)誤動作時(shí)則應(yīng)采取措施如適當(dāng)增加一延時(shí)予以防止 4 對雙側(cè)電流線路上重合閘的要求 在雙側(cè)電源的 線路上實(shí)現(xiàn)重合閘時(shí)應(yīng)考慮合閘時(shí)兩側(cè)電源間的同步問題并滿足所提出的要求 5 閉鎖重合閘 ①自動重合閘裝置應(yīng)具有接收外來閉鎖信號的功能 ②當(dāng)斷路器處于不正常狀態(tài)例如操作機(jī)構(gòu)中使用的氣壓液壓降低等而不允許實(shí)現(xiàn)重合閘時(shí)應(yīng)將自動重合閘裝置閉鎖 本變電站的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)在此僅做了簡單的闡述見保護(hù)配置圖 附錄Ⅰ 化簡可得 參考文獻(xiàn) 1《發(fā)電廠變電所電氣部分》 主編李學(xué)博 西北工業(yè)大學(xué)出版社 2《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》 增訂版 主編賀家李宋從矩 中國電力出版社 3《供配電系統(tǒng)》 主編雍靜 機(jī)械工業(yè)出版社 4《安全 用電》 主編蘇景軍薛婉瑜 中國水利水電出版社 5《 220～ 500KV 變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》 6《中國電力百科全書》 中國電力出版社 7《畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》 四川某學(xué)院 3