一、文獻綜述
35kV變電站主要用于大城市中大工業企業內部及農村網絡,具有極其重要的作用,它的安全穩定運行直接影響著其下一級變電站與所掛大型用戶的正常工作。
變電站的基本設計方法主要通過以下三個步驟:①了解所設計變電站的基本情況,分析其在系統中的地位與作用。②正確選擇變電站的控制方式,對35kV變電站宜采用無人值班形式。③通過電氣主接線圖正確選擇電氣設備。④對目標變電站繼電保護和自動裝置的規劃、選擇及校驗。⑤繪制二次側的繼電保護原理圖。
繼電保護及自動裝置屬于二次部分,它對電力系統的安全穩定運行起著至關重要的作用。
繼電保護整定的基本任務就是要對各種繼電保護給出整定值,而對電力系統中的全部繼電保護來說,則需要編出一個整定方案。整定方案通常可按電力系統的電壓等級或者設備來編制,并且還可按繼電保護的功能劃分小方案分別進行。例如:35kV變電站繼電保護可分為:相間短路的電壓、電流保護,單相接地零序電流保護,短線路縱聯差動保護等。
整定計算一般包括動作值的整定、靈敏度的校驗和動作時限的整定三部分。并且分為:①無時限電流速斷保護的整定。②動作時限的整定。③帶時限電流速斷保護的整定。
對繼電保護裝置的基本要求有四點:即選擇性、靈敏性、速動性和可靠性
(1)選擇性
當供電系統中發生故障時,繼電保護裝置應能有選擇性地將故障部分切除。也就是它應該首先斷開距離故障點最近的斷路器,以保證系統中其它非故障部分能繼續正常運行。系統中的繼電保護裝置能滿足上述要求的,就稱為有選擇性;否則就稱為沒有選擇性。
主保護和后備保護:
35kV供電系統中的電氣設備和線路應裝設短路故障保護。短路故障保護應有主保護、后備保護,必要時可增設輔助保護。
當在系統中的同一地點或不同地點裝有兩套保護時,其中有一套動作比較快,而另一套動作比較慢,動作比較快的就稱為主保護;而動作比較慢的就稱為后備保護。即:為滿足系統穩定和設備的要求,能以最快速度有選擇地切除被保護設備和線路故障的保護,就稱為主保護;當主保護或斷路器拒動時,用以切除故障的保護,就稱為后備保護。
后備保護不應理解為次要保護,它同樣是重要的。后備保護不僅可以起到當主保護應該動作而未動作時的后備,還可以起到當主保護雖已動作但最終未能達到切除故障部分的作用。除此之外,它還有另外的意義。為了使快速動作的主保護實現選擇性,從而就造成了主
保護不能保護線路的全長,而只能保護線路的一部分。也就是說,出現了保護的死區。這一死區就必須利用后備保護來彌補不可。
近后備和遠后備:
當主保護或斷路器拒動時,由相鄰設備或線路的保護來實現的后備稱為遠后備保護;由本級電氣設備或線路的另一套保護實現后備的保護,就叫近后備保護;
輔助保護:
為補充主保護和后備保護的性能或當主保護和后備保護退出運行而增設的簡單保護,稱為輔助保護。
(2)靈敏性
靈敏性指繼電保護裝置對故障和異常工作狀況的反映能力。在保護裝置的保護范圍內,不管短路點的位置如何、不論短路的性質怎樣,保護裝置均不應產生拒絕動作;但在保護區外發生故障時,又不應該產生錯誤動作。保護裝置靈敏與否,一般用靈敏系數來衡量。保護裝置的靈敏系數應根據不利的運行方式和故障類型進行計算。靈敏系數Km為被保護區發生短路時,流過保護安裝處的最小短路電流Id.min與保護裝置一次動作電流Idz的比值,
即: Km=Id.min/Idz
靈敏系數越高,則反映輕微故障的能力越強。各類保護裝置靈敏系數的大小,根據保護裝置的不同而不盡相同。對于多相保護,Idz取兩相短路電流最小值Idz(2);對于10kV不接地系統的單相短路保護取單相接地電容電流最小值Ic.min 。
(3)速動性
速動性是指保護裝置應能盡快地切除短路故障。
縮短切除故障的時間,就可以減輕短路電流對電氣設備的損壞程度,加快系統電壓的恢復,從而為電氣設備的自啟動創造了有利條件,同時還提高了發電機并列運行的穩定性。
所謂故障的切除時間是指保護裝置的動作時間與斷路器的跳閘時間之和。由于斷路器一經選定,其跳閘時間就已確定,目前我國生產的斷路器跳閘時間均在0.02s以下。所以實現速動性的關鍵是選用的保護裝置應能快速動作。
(4)可靠性
保護裝置應能正確的動作,并隨時處于準備狀態。如不能滿足可靠性的要求,保護裝置反而成為了擴大事故或直接造成故障的根源。為確保保護裝置動作的可靠性,則要求保護裝置的設計原理、整定計算、安裝調試要正確無誤;同時要求組成保護裝置的各元件的質量要可靠、運行維護要得當、系統應盡可能的簡化有效,以提高保護的可靠性。
繼電保護的基本原理:
(1)電力系統故障的特點
電力系統中的故障種類很多,但最為常見、危害最大的應屬各種類型的短路事故。一旦出現短路故障,就會伴隨其產生三大特點。即:電流將急劇增大、電壓將急劇下降、電壓與電流之間的相位角將發生變化。
(2)繼電保護的類型