110kV變電所繼電保護自動化設計分析

戴天龍

北京航空航天大學，江蘇鹽城224001

摘要 本設計以110kV降壓變電所為主要設計對象，分析變電站的原始資料，同時完成變電所繼電保護配置設計。

關鍵詞 電氣自動化；變電所；繼電保護；配置設計

中圖分類號TM6 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）61-0119-01

1 原始資料分析

1.1 設計電壓等級

根據設計任務本次設計的電壓等級為：110/35kV。

1.2 電源負荷地理位置情況

1）電源分析。連接的系統電源共有3個，其中110kV兩個，35KV一個。具體情況如下：（1）110kV系統變電所。該所電源容量(即110kV系統裝機總容量)為200MVA(以火電為主)。在該所等電壓母線上的短路容量為650MVA，該所與廠區的距離為9km。以一回路連接；（2）110kV火電廠。該廠距離廠區12km，裝有3臺機組和兩臺主變，以一回線路連接；（3）35kV系統變電所。該所距廠區7.5kM，以一回線路相連接，在該所高壓母線上的短路容量為250MVA。以上3個電源，在正常運行時，主要是由兩個110kV級電源來供電給廠區。35kV變電所相連的線路傳輸功率較小，為聯絡用。當3個電源中的某一電源出故障，不能供電給時，系統通過調整運行方式，基本是能滿足重要負荷的用電，此時35kV變點所可以按合理輸送容量供電。2）負荷資料分析：（1）35kV負荷

（2）10kV遠期最大負荷；（3）本變電所自用負荷約為60kVA；（4）一些負荷參數的取值：負荷功率因數均取cosφ=0.85，負荷同期率Kt=0.9c，年最大負荷利用小時數Tmax=4800小時/年，表中所列負荷不包括網損在內，故計算時因考慮網損，此處計算一律取網損率為5%，各電壓等級的出線回路數在設計中根據實際需要來決定。各電壓等級是否預備用線路請自行考慮決定。

3 繼電保護配置

繼電保護是電力系統安全穩定運行的重要屏障，在此設計變電站繼電保護結合我國目前繼電保護現狀突出繼電保護的選擇性，可靠性、快速性、靈敏性、運用微機繼電保護裝置及微機監控系統提高變電站綜合自動化水平。

3.1 變電所母線保護配置

1）110kV、35kV線路保護部分：（1）距離保護；（2）零序過電流保護；（3）自動重合閘；（4）過電壓保護。2）10kV線路保護：（1）10kV線路保護。采用微機保護裝置，實現電流速斷及過流保護、實現三相一次重合閘；（2）10kV電容器保護：采用微機保護裝置，實現電流過流保護、過壓、低壓保護；（3）10kV母線裝設小電流接地選線裝置。

3.2 變電所主變保護的配置

電力變壓器是電力系統中十分重要的供電元件，它的故障將對供電可靠性和系統的正常運行帶來嚴重的影響，而本次所設計的變電所是110kV降壓變電所，如果不保證變壓器的正常運行，將會導致全所停電，影響變電所供電可靠性。1）主變壓器的主保護。（1）瓦斯保護。對變壓器油箱內的各種故障以及油面的降低，應裝設瓦斯保護，它反應于油箱內部所產生的氣體或油流而動作。其中輕瓦斯動作于信號，重瓦斯動作于跳開變壓器各側電源斷路器；（2）差動保護。對變壓器繞組和引出線上發生故障，以及發生匝間短路時，其保護瞬時動作，跳開各側電源斷路器。2）主變壓器的后備保護。（1）過流保護。為了反應變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過電流，以及在變壓器內部故障時，作為差動保護和瓦斯保護的后備，所以需裝設過電流保護；（2）過負荷保護。變壓器的過負荷電流，大多數情況下都是三相對稱的，因此只需裝設單相式過負荷保護，過負荷保護一般經追時動作于信號，而且三繞組變壓器各側過負荷保護均經同一個時間繼電器；3）變壓器的零序過流保護。對于大接地電流的電力變壓器，一般應裝設零序電流保護，用作變壓器主保護的后備保護和相鄰元件接地短路的后備保護，一般變電所內只有部分變壓器中性點接地運行，因此，每臺變壓器上需要裝設兩套零序電流保護，一套用于中性點接地運行方式，另一套用于中性點不接地運行方式

4 結論

電力生產過程有別于其他工業生產過程的一個重要特點，就是它的生產、輸送、變換、分配、消費的幾個環節是在同一個時間內同步瞬間完成。電力生產過程要求供需嚴格動態平衡，一旦失去平衡生產過程就要受到破壞，甚至造成系統瓦解，無法維持正常生產。隨著經濟的快速發展，負荷大幅度增加，使得電網規模不斷擴大，高電壓、大機組、長距離輸電、電網互聯的趨勢，使電網結構越來越復雜，加強電力資源的優化配置，最大限度滿足電力需求，保證電網的安全穩定成為人們探討的問題之一。雖然系統中有可能遭受短路電流破壞的一次設備都進行了短路動、熱穩定度的校驗，但這只能保證它們在短時間內能承受住短路電流的破壞。時間一長，就會無一例外地遭受破壞。而在供電系統中，要想完全杜絕電路事故是不可能的。繼電保護是一種電力系統的反事故自動裝置，它能在系統發生故障或不正常運行時，迅速，準確地切除故障元件或發出信號以便及時處理。

參考文獻

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