變電站分(fēn)類及繼電保護
發布時(shí)間：2013-06-27 09:54 來(lái)源：華電國威
電力系統電壓等級有220/380V(0.4 kV)，3 kV、6 kV、10 kV、20 kV、35 kV、66 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV。随著(zhe)電機制造工藝的(de)提高(gāo)，10 kV電動機已批量生産，所以3 kV、6 kV已較少使用(yòng)，20 kV、66 kV也(yě)很少使用(yòng)。供電系統以10 kV、35 kV爲主。輸配電系統以110 kV以上爲主。發電廠發電機有6 kV與10 kV兩種，現在以10 kV爲主，用(yòng)戶均爲220/380V(0.4 kV)低壓系統。
根據《城(chéng)市電力網規定設計規則》規定：輸電網爲500 kV、330 kV、220 kV、110kV，高(gāo)壓配電網爲110kV、66kV，中壓配電網爲20kV、10kV、6 kV，低壓配電網爲0.4 kV(220V/380V)。
發電廠發出6 kV或10 kV電，除發電廠自己用(yòng)(廠用(yòng)電)之外，也(yě)可(kě)以用(yòng)10 kV電壓送給發電廠附近用(yòng)戶，10 kV供電範圍爲10Km、35 kV爲20~50Km、66 kV爲30~100Km、110 kV爲50~150Km、220 kV爲100~300Km、330 kV爲200~600Km、500 kV爲150~850Km。
1、變配電站種類
電力系統各種電壓等級均通(tōng)過電力變壓器來(lái)轉換，電壓升高(gāo)爲升壓變壓器(變電站爲升壓站)，電壓降低爲降壓變壓器(變電站爲降壓站)。一種電壓變爲另一種電壓的(de)選用(yòng)兩個(gè)線圈(繞組)的(de)雙圈變壓器，一種電壓變爲兩種電壓的(de)選用(yòng)三個(gè)線圈(繞組)的(de)三圈變壓器。
變電站除升壓與降壓之分(fēn)外，還(hái)以規模大(dà)小分(fēn)爲樞紐站，區(qū)域站與終端站。樞紐站電壓等級一般爲三個(gè)(三圈變壓器)，550kV /220kV /110kV。區(qū)域站一般也(yě)有三個(gè)電壓等級(三圈變壓器)，220 kV /110kV /35kV或110kV /35kV /10kV。終端站一般直接接到用(yòng)戶，大(dà)多(duō)數爲兩個(gè)電壓等級(兩圈變壓器)110kV /10 kV或35 kV /10 kV。用(yòng)戶本身的(de)變電站一般隻有兩個(gè)電壓等級(雙圈變壓器)110 kV /10kV、35kV /0.4kV、10kV /0.4kV，其中以10kV /0.4kV爲最多(duō)。
2、變電站一次回路接線方案
1)一次接線種類
變電站一次回路接線是指輸電線路進入變電站之後，所有電力設備(變壓器及進出線開關等)的(de)相互連接方式。其接線方案有：線路變壓器組，橋形接線，單母線，單母線分(fēn)段，雙母線，雙母線分(fēn)段，環網供電等。
2)線路變壓器組
變電站隻有一路進線與一台變壓器，而且再無發展的(de)情況下(xià)采用(yòng)線路變壓器組接線。
3)橋形接線
有兩路進線、兩台變壓器，而且再沒有發展的(de)情況下(xià)，采用(yòng)橋形接線。針對(duì)變壓器，聯絡斷路器在兩個(gè)進線斷路器之内爲内橋接線，聯絡斷路器在兩個(gè)進線斷路器之外爲外橋接線。
4)單母線
變電站進出線較多(duō)時(shí)，采用(yòng)單母線，有兩路進線時(shí)，一般一路供電、一路備用(yòng)(不同時(shí)供電)，二者可(kě)設備用(yòng)電源互自投，多(duō)路出線均由一段母線引出。
5)單母線分(fēn)段
有兩路以上進線，多(duō)路出線時(shí)，選用(yòng)單母線分(fēn)段，兩路進線分(fēn)别接到兩段母線上，兩段母線用(yòng)母聯開關連接起來(lái)。出線分(fēn)别接到兩段母線上。
單母線分(fēn)段運行方式比較多(duō)。一般爲一路主供，一路備用(yòng)(不合閘)，母聯合上，當主供斷電時(shí)，備用(yòng)合上，主供、備用(yòng)與母聯互鎖。備用(yòng)電源容量較小時(shí)，備用(yòng)電源合上後，要斷開一些出線。這(zhè)是比較常用(yòng)的(de)一種運行方式。
對(duì)于特别重要的(de)負荷，兩路進線均爲主供，母聯開關斷開，當一路進線斷電時(shí)，母聯合上，來(lái)電後斷開母聯再合上進線開關。
單母線分(fēn)段也(yě)有利于變電站内部檢修，檢修時(shí)可(kě)以停掉一段母線，如果是單母線不分(fēn)段，檢修時(shí)就要全站停電，利用(yòng)旁路母線可(kě)以不停電，旁路母線隻用(yòng)于電力系統變電站。
6)雙母線
雙母線主要用(yòng)于發電廠及大(dà)型變電站，每路線路都由一個(gè)斷路器經過兩個(gè)隔離開關分(fēn)别接到兩條母線上，這(zhè)樣在母線檢修時(shí)，就可(kě)以利用(yòng)隔離開關将線路倒在一條件母線上。雙母線也(yě)有分(fēn)段與不分(fēn)段兩種，雙母線分(fēn)段再加旁路斷路器，接線方式複雜(zá)，但檢修就非常方便了(le)，停電範圍可(kě)減少。
3、變配電站二次回路
1)二次回路種類
變配電站二次回路包括：測量、保護、控制與信号回路部分(fēn)。測量回路包括：計量測量與保護測量。控制回路包括：就地手動合分(fēn)閘、防跳聯鎖、試驗、互投聯鎖、保護跳閘以及合分(fēn)閘執行部分(fēn)。信号回路包括開關運行狀态信号、事故跳閘信号與事故預告信号。
2)測量回路
測量回路分(fēn)爲電流回路與電壓回路。電流回路各種設備串聯于電流互感器二次側(5A)，電流互感器是将原邊負荷電流統一變爲5A測量電流。計量與保護分(fēn)别用(yòng)各自的(de)互感器(計量用(yòng)互感器精度要求高(gāo))，計量測量串接于電流表以及電度表，功率表與功率因數表電流端子。保護測量串接于保護繼電器的(de)電流端子。微機保護一般将計量及保護集中于一體，分(fēn)别有計量電流端子與保護電流端子。
電壓測量回路，220/380V低壓系統直接接220V或380V，3KV以上高(gāo)壓系統全部經過電壓互感器将各種等級的(de)高(gāo)電壓變爲統一的(de)100V電壓，電壓表以及電度表、功率表與功率因數表的(de)電壓線圈經其端子并接在100V電壓母線上。微機保護單元計量電壓與保護電壓統一爲一種電壓端子。
3)控制回路
(1)合分(fēn)閘回路
合分(fēn)閘通(tōng)過合分(fēn)閘轉換開關進行操作，常規保護爲提示操作人(rén)員(yuán)及事故跳閘報警需要，轉換開關選用(yòng)預合-合閘-合後及預分(fēn)-分(fēn)閘-分(fēn)後的(de)多(duō)檔轉換開關。以使利用(yòng)不對(duì)應接線進行合分(fēn)閘提示與事故跳閘報警，國家已有标準圖設計。采用(yòng)微機保護以後，要進行遠(yuǎn)分(fēn)合閘操作後，還(hái)要到就地進行轉換開關對(duì)位操作，這(zhè)就失去了(le)遠(yuǎn)分(fēn)操作的(de)意義，所以應取消不對(duì)應接線，選用(yòng)中間自複位的(de)隻有合閘與分(fēn)閘的(de)三檔轉換開關。
(2)防跳回路
當合閘回路出現故障時(shí)進行分(fēn)閘，或短路事故未排除，又進行合閘(誤操作)，這(zhè)時(shí)就會出現斷路器反複合分(fēn)閘，不僅容易引起或擴大(dà)事故，還(hái)會引起設備損壞或人(rén)身事故，所以高(gāo)壓開關控制回路應設計防跳。防跳一般選用(yòng)電流啓動，電壓保持的(de)雙線圈繼電器。電流線圈串接于分(fēn)閘回路作爲啓動線圈。電壓線圈接于合閘回路，作爲保持線圈，當分(fēn)閘時(shí)，電流線圈經分(fēn)閘回路起動。如果合閘回路有故障，或處于手動合閘位置，電壓線圈起啓動并通(tōng)過其常開接點自保持，其常閉接點馬上斷開合閘回路，保證斷路器在分(fēn)閘過程中不能馬上再合閘。防跳繼電器的(de)電流回路還(hái)可(kě)以通(tōng)過其常開接點将電流線圈自保持，這(zhè)樣可(kě)以減輕保護繼電器的(de)出口接點斷開負荷，也(yě)減少了(le)保護繼電器的(de)保持時(shí)間要求。
有些微機保護裝置自己已具有防跳功能，這(zhè)樣就可(kě)以不再設計防跳回路。斷路器操作機構選用(yòng)彈簧儲能時(shí)，如果選用(yòng)儲能後可(kě)以進行一次合閘與分(fēn)閘的(de)彈簧儲能操作機構(也(yě)有用(yòng)于重合閘的(de)儲能後可(kě)以進行二次合閘與分(fēn)閘的(de)彈簧儲能操作機構)，因爲儲能一般都要求10秒左右，當儲能開關經常處于斷開位置時(shí)，儲一次能，合完之後，将儲能開關再處于斷開位置，可(kě)以跳一次閘;跳閘之後，要手動儲能之後才能進行合閘，此時(shí)，也(yě)可(kě)以不再設計防跳回路。
(3)試驗與互投聯鎖與控制
對(duì)于手車開關櫃，手車推出後要進行斷路器合分(fēn)閘試驗，應設計合分(fēn)閘試驗按鈕。進線與母聯斷路，一般應根據要求進行互投聯鎖或控制。
(4)保護跳閘
保護跳閘出口經過連接片接于跳閘回路，連接片用(yòng)于保護調試，或運行過程中解除某些保護功能。
(5)合分(fēn)閘回路
合分(fēn)閘回路爲經合分(fēn)閘母線爲操作機構提供電源，以及其控制回路，一般都應單獨畫(huà)出。
4)信号回路
(1)開關運行狀态信号由合閘與分(fēn)閘指示兩個(gè)裝于開關櫃上的(de)信号燈組成：經過操作轉換開關不對(duì)應接線後接到正電源上。采用(yòng)微機保護後，轉換開關取消了(le)不對(duì)應接線，所以信号燈正極可(kě)以直接接到正電源上。
(2)事故信号有事故跳閘與事故預告兩種信号，事故跳閘報警也(yě)要通(tōng)過轉化(huà)開關不對(duì)應後，接到事故跳閘信号母線上，再引到中央信号系統。事故預告信号通(tōng)過信号繼電器接點引到中央信号系統。采用(yòng)微機保護後，将斷路器操作機構輔助接點與信号繼電器的(de)接點分(fēn)别接到微機保護單元的(de)開關量輸入端子，需要有中央信号系統時(shí)，如果微機保護單元可(kě)以提供事故跳閘與事故預告輸出接點，可(kě)将其引到中央信号系統。否則，應利用(yòng)信号繼電器的(de)另一對(duì)接點引到中央信号系統。
(3)中央信号系統爲安裝于值班室内的(de)集中報警系統，由事故跳閘與事故預告兩套聲光(guāng)報警組成，光(guāng)報警用(yòng)光(guāng)字牌，不用(yòng)信号燈，光(guāng)字牌分(fēn)集中與分(fēn)散兩種。采用(yòng)變電站綜合自動化(huà)系統後，可(kě)以不再設計中央信号系統，或将其簡化(huà)，隻設計集中報警作爲計算(suàn)機報警的(de)後備報警。
4、變配電站繼電保護
1)變配電站繼電保護的(de)作用(yòng)
變配電站繼電保護能夠在變配電站運行過程中發生故障(三相短路、兩相短路、單相接地等)和(hé)出現不正常現象時(shí)(過負荷、過電壓、低電壓、低周波、瓦斯、超溫、控制與測量回路斷線等)，迅速有選擇性發出跳閘命令将故障切除或發出報警，從而減少故障造成的(de)停電範圍和(hé)電氣設備的(de)損壞程度，保證電力系統穩定運行。
2)變配電站繼電保護的(de)基本工作原理(lǐ)
變配電站繼電保護是根據變配電站運行過程中發生故障時(shí)出現的(de)電流增加、電壓升高(gāo)或降低、頻(pín)率降低、出現瓦斯、溫度升高(gāo)等現象超過繼電保護的(de)整定值(給定值)或超限值後，在整定時(shí)間内，有選擇的(de)發出跳閘命令或報警信号。
根據電流值來(lái)進行選擇性跳閘的(de)爲反時(shí)限，電流值越大(dà)，跳閘越快(kuài)。根據時(shí)間來(lái)進行選擇性跳閘的(de)稱爲定時(shí)限保護，定時(shí)限在故障電流超過整定值後，經過時(shí)間定值給定的(de)時(shí)間後才出現跳閘命令。瓦斯與溫度等爲非電量保護。
可(kě)靠系數爲一個(gè)經驗數據，計算(suàn)繼電器保護動作值時(shí)，要将計算(suàn)結果再乘以可(kě)靠系數，以保證繼電保護動作的(de)準确與可(kě)靠，其範圍爲1.3~1.5。
發生故障時(shí)的(de)最小值與保護的(de)動作值之比爲繼電保護的(de)靈敏系數，一般爲1.2~2，應根據設計規範要進行選擇。
3)變配電站繼電保護按保護性質分(fēn)類
(1)發電機保護
發電機保護有定子繞組相間短路，定子繞組接地，定子繞組匝間短路，發電機外部短路，對(duì)稱過負荷，定子繞組過電壓，勵磁回路一點及兩點接地，失磁故障等。出口方式爲停機，解列，縮小故障影(yǐng)響範圍和(hé)發出信号。
(2)電力變壓器保護
電力變壓器保護有繞組及其引出線相間短路，中性點直接接地側單相短路，繞組匝間短路，外部短路引起的(de)過電流，中性點直接接地電力網中外部接地短路引起的(de)過電流及中性點過電壓、過負荷，油面降低，變壓器溫度升高(gāo)，油箱壓力升高(gāo)或冷(lěng)卻系統故障。
(3)線路保護
線路保護根據電壓等級不同，電網中性點接地方式不同，輸電線路以及電纜或架空線長(cháng)度不同，分(fēn)别有：相間短路、單相接地短路、單相接地、過負荷等。
(4)母線保護
發電廠和(hé)重要變電所的(de)母線應裝設專用(yòng)母線保護。
(5)電力電容器保護
電力電容器有電容器内部故障及其引出線短路，電容器組和(hé)斷路器之間連接線短路，電容器組中某一故障電容切除後引起的(de)過電壓、電容器組過電壓，所連接的(de)母線失壓。
(6)高(gāo)壓電動機保護
高(gāo)壓電動機有定子繞組相間短路、定子繞組單相接地、定子繞組過負荷、定子繞組低電壓、同步電動機失步、同步電動機失磁、同步電動機出現非同步沖擊電流。
