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公司新闻
变电站主变电压侧母线保护现状的分析研究
摘要:对
变电站
主变电压侧
母线?;?/font>的现状和存在问题进行了分析和研究,讨论了装设快速
母线?;?/font>的必要性和可行性,并提出了两种实现母线快速?;さ男路桨浮?br>
关键词:
变电站
主变母线 ?;?br>
1前言
在电力系统中,35kV及以下电压等级的母线由于没有稳定问题,一般不要求装设专用
母线?;?/font>。但由于高压
变电站
的10kV系统出线多、操作频繁、容易受小动物危害、设备绝缘老化和机械磨损等原因,10kV开关柜故障时有发生。经运行实践表明,虽然近年来高压开关柜的制造技术进步很快,10kV母线发生故障的机率大为减少,但仍然有因个别开关柜故障引发整段开关柜“火烧联营”的事故发生,甚至波及到变压器,造成变压器的烧毁。虽然造成此类事故的原因是多方面的,但是在发生主变低压侧母线短路故障时没有配备快速
母线?;?/font>也是重要原因之一。
变电站
的低压母线一般不配置专用的快速
母线?;?/font>是目前典型的设计做法,是符合国标及现行的电力行业规程规范要求的。因此,长期以来,人们对低压侧
母线?;?/font>一直不够重视。但是,系统内惨痛的事故教训已经引起电力企业的广泛关注,在技术上寻求新的继电保护方案也是广大继电?;すぷ髡叩墓餐竿?br>
2低压侧
母线?;?/font>的应用现状及技术要求
2.1低压侧
母线?;?/font>的应用现状
根据国标《电力装置的继电?;ず妥远爸蒙杓乒娣丁?GB50062-92):对于发电厂和主要变电所的3~10kV母线及并列运行的双母线,只有在下列情况下才装设专用的
母线?;?/font>:①需快速而有选择地切除一段或一组母线上的故障,才能保证发电厂及电力网**运行和重要负荷的可靠供电时;②当线路断路器不允许切除线路电抗器前的短路时。
有相当一部分变压器差动的保护范围不包括低压侧断路器,其使用的电流互感器位于变压器和低压断路器之间。在
变电站
的设计中,低压侧母线故障要靠主变压器低压侧的后备保护来切除。
如图1所示,该图表示的是常见的220kV(110kV)
变电站
低压母线的某一段接线情况。在主变低压侧母线或断路器发生故障时,要靠变压器低压侧的过流?;ぬ狣L1断路器来切除故障。同样的问题也存在于发电厂的6kV(10kV)厂用电系统,当中压厂用电系统发生母线故障时,要靠厂用变压器或启动/备用变压器低压侧的过流后备?;だ辞谐?。种设计方案的弊端是一旦发生母线短路故障时,故障不能被快速切除,而只能等到过流后备?;ざ鳌R蛑鞅涞秃蟊腹鞅;ざ魇奔湟话阏ㄎ?.2~2.0s,所以在切除故障时将会有较长的延时,加大设备损坏的可能,甚至引发相邻设备的大面积烧毁。
2.2对低压侧
母线?;?/font>的技术要求
对低压侧
母线保护
的要求,主要包括以下几个方面:
(a)保护可靠性要求高,不允许拒动和误动。特别是对防止误动的要求更高,因为拒动的结果是故障还可以靠进线(或分段)的后备过流切除,与目前不配置专用母线快速?;さ慕峁且谎模侨绻欠⑸蠖?,后果很严重,直接影响到用户的供电可靠性,甚至造成**的社会影响。
(b)?;さ墓钩删】赡芗虻?。不大量增加一次设备(如电流互感器)和外部电缆,而且施工和改造工作简单易行。
(c)?;げ皇茉诵蟹绞降挠跋?,可以自动适应母线上连接元件的改变,如从电源进线切换到分段断路器运行,个别或部分元件的投入及退出运行,综合微机?;さ牡魇院臀ば蘩淼惹榭?。
(d)保护既可独立安装,也可以适应安装在开关柜上的运行条件。
3两种低压侧母线快速?;し桨?br>
3.1采用电流互感器第三个二次线圈构成差动?;さ姆桨?/strong>
为了解决在35kV、10kV系统发生母线故障时没有快速保护的问题,*直接的方案就是配置常规的微机母线差动?;?,把所有母线段上各回路的电流量引入差动?;ぷ爸?。该方案?;た梢约凶槠敛贾迷诩痰缙魇夷冢部梢越;げ贾迷诮呖毓裆?。
近几年,具备三个二次线圈的电流互感器开始出现和应用,这为实现低压母线短路故障的快速?;ご丛炝擞欣跫?梢岳酶髟缌骰ジ衅鞯牡谌龆蜗呷ψㄓ糜谀赶卟疃;?。为提高可靠性,?;た梢跃缪乖账?,只有在出现差电流和系统电压条件满足的条件下,?;げ拍艹隹凇2疃;ざ骱筇缭唇叨下菲?或分段断路器)。该方案的优点是构成简单,利用了目前电流互感器制造方面的新特点,开关柜投资增加不多。
但是在实施这一方案时,经常会受到现场条件的限制。例如,在一些老式
变电站
,因10kV系统开关柜内的电流互感器大多只有两个二次线圈,一个0.5级用于测量,一个P级用于本单元的保护。若还要增加一个用于母差保护的二次线圈,则只能再增加一组电流互感器。由于受开关柜内空间的限制,一个开关柜一般布置不下,除非再增加一个柜。这样,对由很多面柜构成的一段母线来说,造价大大增加。因此,该方案的缺点是需增加的二次电缆较多,电缆投资大,现场施工工作量大。而且,如不增加电压闭锁回路,在发生TA断线情况时,?;さ目煽啃越系?。
3.2利用各开关柜内综合保护构成的母线快速?;し桨?/strong>
其原理是:利用各开关柜综合保护提供的故障信息(硬接点),经汇总后进行综合分析和逻辑判别,来实现低压侧母线短路故障的快速切除。母线故障的快速?;すδ堋跋馇丁痹诮弑;ぷ爸眉胺侄伪;ぷ爸媚?,不以独立的
母线?;?/font>装置形态出现。
出线上的所有单元的瞬时动作接点并联后接入后备?;ぷ爸茫员账蟊副;ぷ爸玫哪赶咚俣媳;?。当故障发生在母线之外,则必有某一个回路的综合?;し⒊霰账藕?,这样进线?;?或分段?;?被可靠闭锁;如果故障发生在母线上,则进线?;そ邮詹坏奖账藕牛欢萄邮?该延时主要是为躲开暂态过程,提高?;た煽啃?,一般小于100ms)后出口跳闸。在母线区域内发生故障时,将快速切除进线断路器,在用分段断路器带母线运行时,保护将快速切除分段断路器。该方案的构成如图2所示。
图2
该方案的特点是在构成上不需要增加和改变TA和TV设备和回路,只是在综合?;ど显黾庸钩赡赶呖焖俳拥愕呐浜辖拥?,增加的电缆也不多。其缺点:一是变压器低压侧并列运行,无法正确选择故障母线;二是低压侧出线如为有源线路,无法区分母线和线路故障;三是对相继故障(线路故障转为母线故障),可能因电流继电器返回系数问题快速
母线?;?/font>不能快速动作。
因此,此方案可作为220kV及以上
变电站
中分段运行及无电源出线,且现有TA配置不满足加装母差?;ひ蟮牡脱共嗄赶叩目焖俦;?。
4结论
综上所述,
变电站
低压侧常规的的保护方案显然不能满足快速切除故障的要求,在
变电站
的低压母线上装设快速保护是很有必要的。为解决这一问题,云南电网公司在成功吸取国内外正反两方面经验和教训的基础上,于2006年下达了补充反事故措施,制定了网内完善、整改计划。2007年大理先后在500kV大理变、220kV剑川、祥云、下关
变电站
实施了低压侧
母线?;?/font>装置加装或改造,从实际运行情况看,效果显著,对电网的**可靠运行发挥了积极作用。
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