【文章內容簡介】 110kV 線路涉及系統(tǒng)穩(wěn)定運行問題或對發(fā)電廠、重要負荷影響很大時，考慮裝設全線路快速動作的縱聯(lián)保護作為主保護，距離、零序電流（或接地距離）保護作為后備保護。必須指出，目前 110kV 數(shù)字式線路保護裝置一般同時具有接地距離保護與零序電流保護功能，在零序電流保護整定特別是 Ⅱ 段整定出現(xiàn)靈敏度不滿足要求的情況下，可考慮通過降低電流 定值，延長保護動作時間等方法進行整定，由于接地距離保護一般靈敏度都能滿足要求，因此保護對于接地短路的速動性不會受到影響。 線路自動裝置的配置原則 可以應用在任何結構復雜、運行方式多變的電力系統(tǒng)中，能有選擇地、較快地切除相同短路故障。在電網結構復雜，運行方式多變，采用一般的電流、電壓保護不能滿足運行要求時，則應考慮采用距離保護裝置。 （ 1）反映接地短路。 110kV 線路如果不裝設全線的速動保護，則應當裝設階梯式或反時限零序電流速斷保護 [17]。 （ 2）反映相間短路。針對本次設計中， 單側電源單回的 110kV線路，若不裝設全線的速動保護，則可以安裝三相多段式電流電壓保護作為本線路的主保護及后備保護。在整定后不能滿足靈敏度或者速動性的要求時，則應當裝設相間距離保護作為本線路的主保護及后備保護。在正常運行方式下，保護安裝處短路，且電流速斷保護的靈敏系數(shù)在 以上時，可以考慮裝設電流速斷保護作為輔助保護。 南京工程學院康尼學院畢業(yè)設計 10 中性點直接接地系統(tǒng)中發(fā)生接地短路，將發(fā)生很大的零序電流分量，零序電流只在故障點與中性點接地的變壓器之間流動，并由大地構成回路。零序電流的分布網絡就是零序網絡。電測電源線路的 零序電流保護一般為三段式，終端線路也可以采用兩段式： （ 1）零序電流 I 段電流定值按躲過本線路末端接地故障最大三倍零序電流整定，線路附近有其他零序互感較大的平行線路時，應計互感的作用。 （ 2）三段式保護的零序電流 II 段電流定值，應按保本線路末端接地故障時有不小于規(guī)定的靈敏系數(shù)整定的，還應與相鄰線路零序電流 Ⅰ 段或 Ⅱ 段配合，動作時間按配合關系整定。 （ 3）三段式保護的零序電流 Ⅲ 段作本線路經電阻接地故障和相鄰元件接地故障的后備保護，其電流一次定值不應大于 300A，在躲過本線路末端變壓器其他各側三相短路最大不平衡電流 的前提下，力爭滿足相鄰線路末端故障有靈敏系數(shù)的要求，校核與相鄰線路零序電流 Ⅱ 段或 Ⅲ 段的配合情況，動作時間按配合關系整定。 （ 4）終端線路的零序電流 I 段保護范圍允許伸入線路末端供電變壓器（或 T接供電變壓器），變壓器故障時，線路保護的無選擇性動作由重合閘來補救。 （ 5）終端線路的零序電流最末一段作本線路經電阻接地故障和線路末端變壓器故障的后備保護，其電流定值應躲過線路末端變壓器其他各側三相短路最大不平衡電流。 （ 6）采用前加速方式的零序電流保護各段定值可以不與相鄰線路保護配合，其定值根據(jù)需要整定，線路保護的無選 擇性動作由順序重合閘來補救。 對于 110kV 輸電線路，因三相斷路器為同時動作，不存在單相重合閘操作，因此，整定過程中無需考慮單相重合閘時的非全相運行問題。 110kV 電網變壓器保護的配置 電力變壓器是電力系統(tǒng)中大量使用的重要電氣設備，它的安全運行是電力系統(tǒng)可靠工作的必要條件。雖然它無旋轉部件，結構簡單，運行可靠性較高，但在實際運行中仍然會發(fā)生故障和不正常的工作狀態(tài)。尤其是大容量的變壓器，一旦發(fā)生故障，造成的損失將會很大。因此，有必要針對變壓器的故障和不正常工作狀態(tài)，裝設性能優(yōu)良，穩(wěn)定可靠的繼電 保護裝置。 電力變壓器運行的可靠性很高。由于變壓器發(fā)生故障時造成的影響很大，因此應加強其繼電保護裝置的功能，以賈元達：某縣城區(qū) 110kv 變電站繼電保護設計 11 提高電力系統(tǒng)安全運行，按技術規(guī)程的規(guī)定電力變壓器繼電保護裝置的配置原則一般為： （ 1）針對變壓器內部的各種短路及油面下降應裝設瓦斯保護，其中輕瓦斯瞬時動作于信號，重瓦斯瞬時動作于斷開各側斷路器； （ 2）應裝設反應變壓器繞組和引出線的多相短路及繞組匝間短路的縱聯(lián)差動保護或電流速斷保護作為主保護，瞬時動作于斷開各側斷路器； （ 3）對由外部相間短路引起的變壓器過電流，根據(jù)變壓器容量和運行情況的不同以及對變壓 器靈敏度的要求不同，可采用過電流保護、復合電壓起動的過電流保護、負序電流和單相式低電壓起動的過電流保護或阻抗保護作為后備保護，帶時限動作于跳閘； （ 4）對 110kV及以上中性點直接接地的電力網，應根據(jù)變壓器中性點接地運行的具體情況和變壓器的絕緣情況裝設零序電流保護和零序電壓保護，帶時限動作于跳閘； 變壓器可能發(fā)生的故障及異常運行情況有：繞組及其引出線的相間短路，中性點直接接地側的單相接地短路，繞組的匝間短路 ，外部相間短路引起的過電流，中性點直接接地電力網中外部接地短路引起的過電流，中性點過電壓，過負荷，油 面降低，變壓器溫度升高及冷卻系統(tǒng)故障等。針對上述可能發(fā)生的故障及異常運行情況，變壓器應裝設下列保護： 1. 瓦斯保護 適用于油浸式變壓器，它反應油箱內的故障。當油箱內的故障產生輕微瓦 斯或油面下降時，應瞬時動作于信號；當產生大量瓦斯時，應動作于斷開變壓器各側的斷路器。 2. 電流速斷保護 對 以下廠用工作變壓器和并列運行的變壓器，以及 10MVA 以下 的廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器，當后備保護動作時限大于 時，應裝設此保護。 3. 縱差動保護 適用于 以上廠用工作變壓器和并列運行的變壓器，以及 10MVA 以上的廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器。它是變壓器的主保護。 4. 零序電流差動保護 當縱差動保護對單相接地短路靈敏度不符合要求時，應增設此保護，以提高單相接地短路時保護的靈敏度。 5. 相間短路的后備保護 南京工程學院康尼學院畢業(yè)設計 12 對降壓變壓器宜采用過電流保護；當靈敏度不滿足要求時，應采用復合電壓起動的過電流保護；對 63MVA 以下的升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡變壓器宜采用復合電壓起動的過電流保護，當靈敏度不滿足要求時，應采用阻抗保護；對 63MVA 以上的升壓變壓器宜采用負序電流和單噢相式低電壓起動的過電流保護，當靈敏度不滿足要求時，應采用 阻抗保護。 對雙繞組變壓器應裝于主電源側，根據(jù)主接線情況，保護可帶一段或兩段時限。帶兩段時限時，以較短時限跳母聯(lián)或分段斷路器，使有可能縮小故障影響范圍；以較長時限斷開變壓器各側的斷路器。 6. 單相接地保護 變壓器的單相接地保護應按下述原則設置： （ 1）零序電流保護 對于直接接地系統(tǒng)中的變壓器，一般裝設零序電流保護，用以反應變壓器外部接地短路引起的過電流，同時作為變壓器內部接地短路的后備保護，零序電流由兩段組成，每段保護一般帶兩個時限，以較小時限斷開母段或分段斷路器，以縮小故障影響范圍，以較長時限有選擇 性地斷開變壓器各側的斷路器。 （ 2）零序電壓保護 適用于 110kV 及以上中性點不直接接變壓器，用以反應外部接地短路引起的過電壓。 該保護用于反應對稱性負荷引起的過電流，容量為 及以上的變壓器，當數(shù)臺并列運行的變壓器及其他負荷作備用電源時，應裝設過負荷保護。保護按于一相電流上，延時動作于信號，對于無人值班的變電所過負荷保護用減負荷，必要時動作于跳閘。 110kV 電網發(fā)電機保護的配置 發(fā)電機是電力系統(tǒng)的核心，要保證發(fā)電機的安全、可靠運行，就必須對其各種故障和異常工作情況，按 照發(fā)電機容量及重要程度，裝設完備的繼電保護裝置發(fā)電機主要裝設以下保護： 縱聯(lián)差動保護 縱聯(lián)差動保護作為反應發(fā)電機定子繞組及其引出線相間短路故障的主要保護，對發(fā)電機變壓器組，當發(fā)電機與變壓器之間有斷路器時，發(fā)電機裝設單獨的縱聯(lián)差動保護；當發(fā)電機與變壓器之間沒有斷路器時，可只裝設發(fā)電機變壓器共用縱聯(lián)差動保護。 橫聯(lián)差動保護 賈元達：某縣城區(qū) 110kv 變電站繼電保護設計 13 發(fā)生匝間短路時，被短接線匝內通過的電流可能超過機端三相短路電而傳統(tǒng)的縱聯(lián)差動保護也不能反應，應裝設橫聯(lián)差動保護。 相間短路后備保護 發(fā)電機相間短路的后備保護有：過電流保護、低電壓起動的過電流 保護、復合電壓起動的過電流保護、負序電流保護和阻抗保護。 失磁保護 發(fā)電機失磁是指，勵磁電流突然消失或下降到靜穩(wěn)極限所對應的勵磁電流以下，失磁后對系統(tǒng)和機組來說都有較大的影響。因此對勵磁電流突然消失或下降的失磁故障，應裝設失磁保護裝置。 100MW 以下，不允許失磁運行的發(fā)電機，當采用半導體勵磁系統(tǒng)時，宜裝設專用的失磁保護。此外，發(fā)電機還有定子繞組單相接地保護，勵磁回路接地保護，失步保護，逆功率保護，過勵磁保護，低頻率保護等。 110kV 電網其他的保護配置 母線保護 ： 母線上通常都有較多的連接元件 ，如母線保護誤動作，將使這些連接元件都停止運行，從而造成大面積的停電事故。因此，對母線保護應特別強調可靠性的要求。為了防止誤動作，應增設簡單可靠的閉鎖裝置。另外，高壓母線保護如果動作遲緩，常常會導致電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性遭到破壞，從而使事故擴大化。因此，母線保護必須無延時動作。 重要發(fā)電廠或 110kV 及以上電壓重要變電所的 35~65kV 母線，根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定要求需要快速切除母線上的故障時或線路上故障使母線電壓低于 60%額定電壓時應裝設專用的母線保護。 電容器的保護 ： 本設計所討論的電容器的保護指并聯(lián)電容器組，為了抑 制高次諧波和合閘涌流，一般在電容器組主回路中串接入一只小電抗器。但是電容器組內均裝有放電裝置，高壓電容器通常用電抗器或電壓互感器作為放電裝置。因此為了保證電力電容器安全運行，應裝設相應的保護裝置。具體保護要求如下： （ 1）電容器組和斷路器之間連接線的短路，可裝設帶有短時限的電流速斷和三段定時限 過流保護（其中第三段可整定為反時限段）或二段定時限過流保護 ，動作于跳閘。 （ 2）當電容器組中故障電容器切除到一定數(shù)量，引起電容器端電壓超過 110％額定電壓，保護應將整組電容器斷開，為此應裝設過電壓保護，帶時限動作與信號 跳閘。 （ 3）電容器內部故障及其引出線的短路，宜對每臺電容器分別裝設專用的熔斷器，熔絲的額定電流可為電容器額定電流的 ～ 倍。 （ 4）電容器組單相接地故障，可利用電容器組所連接母線上的絕緣監(jiān)察裝置進行檢驗，當電容器組所連接母線有引出線時，可按線路的單相接地保護的規(guī)定南京工程學院康尼學院畢業(yè)設計 14 裝設保護，但安裝在絕緣支架上的電容器組，可不再裝設單相接地保護。 （ 5）對電容母線失壓應裝設低電壓保護，帶時限動作于信號或跳閘。 （ 6）對于電網中出現(xiàn)的高次諧波有可能導致電容器過負荷時，電容器組宜裝設過 負荷保護，帶時限動作于信號或跳閘。 （ 7）電容器組的自動投切功能 （ 8）單星形電壓差動保護 賈元達：某縣城區(qū) 110kv 變電站繼電保護設計 15 4 系統(tǒng)參數(shù)的計算 發(fā)電廠參數(shù)的計算 發(fā)電機的電抗標幺值計算公式 ：NBdG SSXX ??* 對于無窮大容量系統(tǒng)的電抗標幺值計算公式： SSX BS ??* 式中： 39。39。dX —— 發(fā)電機次暫態(tài)電抗 BS —— 基準容量 100MVA NS —— 發(fā)電機額定容量 MVA S? —— 系統(tǒng)出口母線三相短路容量，取 800MVA 短路電流計算基準值 高壓短路電流計算一般只計算各元件的阻抗，采用標幺值進行計算，為了計算方便選取如下基準值： 基準功率 SB =100MVA 基準電壓 Uav =UB =115kv 基準電抗：??? SUZ 發(fā)電機 2 11X = 21X = dX39。39。 * BS / 1S =*100/（ 25/） = 發(fā)電機 3 31X = dX39。39。 * BS / 2S =*100/（ 50/） = 主變 2 變壓器電抗標幺值計算公式： NBKT S SUX 100(%)* ? 式中： (%)KU —— 變壓器短路電壓百分值 BS —— 基準容量 100MVA NS —— 變壓器額定容量 MVA 11TX = 21TX = KU %* BS / 1TS =%*100/= 31TX = KU %* BS / 3TS =%*100/63= 10TX = 11TX =08*=, 30TX = 31TX =*= 變電所參數(shù)的計算 變電所 1 南京工程學院康尼學院畢業(yè)設計 16 設 1—— 高壓側 2—— 低壓側 3—— 中壓側 1KU =21 （ 21?KU %+ 31?KU % 32?KU %） =21 (%+%) =% 2KU =21 ( 21?KU %+ 32?KU % 31?KU %) =21 (%%)=%