35?kV降壓變電所繼電保護及自動裝置設計

何文元

摘 要：電力系統繼電保護及自動裝置是保障電力系統安全運行的關鍵。安全自動裝置對于繼電保護安全性、穩定性以及靈活性上達到相應要求。在計算過程中，運行方式的選擇、短路電流的計算等，都給繼電保護的結果產生很大的影響。該文根據變電站原始材料數據進行分析，根據現階段變電站中存在的安全問題進行討論，結合實際情況對35 kV變電站內部安全設備進行重新設計，優化現階段35 kV變電站中的繼電保護措施，以及變電站安全自動裝置的設計與使用問題。

關鍵詞：35 kV變電所 繼電保護 配置選擇 圖紙設計

中圖分類號：TU856 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（a）-0084-01

1 35 kV降壓變電站繼電保護和自動裝置規劃

1.1 變壓器保護配置

電力變壓器在整個電力系統中的作用尤為重要，它發生故障時會對整個電力系統的正常運行帶來很大影響，所以了確保電力系統在運行中的可靠性，在電力系統中的變壓器使用時，應根據變壓器自身電力容量為其安裝配套的保護裝置。電力變壓器故障區域主要為內部區域故障與外部區域故障，外部區域故障是由變壓器引出線短路以及變壓器外部線路套管損毀造成的；內部區域故障主要由變壓器內部油箱損壞、內部繞組線短路以及貼心損毀造成的。

變壓器在運行中的故障表現可分為：變壓器外部外接線短路以及接地線短路造成的電流超過標準現象；變壓器內部油箱損壞造成的油壓降低以及超負荷現象，這些都為變壓器使用中的安全與可靠性受到很大考驗。

根據對變壓器故障類型的分析，在變壓器實際運行中應加以下幾點安全措施：

（1）變壓器內部應安裝瓦斯保護設備

當變壓器因繞組線短路、油箱損壞以及鐵心損壞等原因造成內部故障時，由于內部故障區域受到電弧與電流作用影響，使變壓器內部部分絕緣物體受到電解作用產生氣體，而且產生的氣體相對較輕，所以他們會從油箱位置流動到油枕區域上部。當變壓器內部故障較為嚴重時，變壓器內部產生的氣體量相對較大，所以氣體在流向油枕時會相對較為劇烈，瓦斯保護設備就是可以有效利用變壓器內部故障產生氣體這一現象，對變壓器內部故障可以及時發現與反映。當變壓器因輕微故障產生少量氣體時，瓦斯保護設備會及時發現并發出報警信號，當變壓器因嚴重故障產生大量氣體時，瓦斯保護設備在預警的同時，也會做出自動打開兩側斷路器截斷電源，避免變壓器受到更加嚴重的破壞。

（2）變壓器外部線路組應安裝縱差保護設備

變壓器外部故障主要區域在于引出線與套管部分，所以應安裝縱差保護設備與瓦斯保護設備互相配合補充，當變壓器外部故障時可迅速將內部設備與引線相隔離，將變壓外部故障對內部故障產生的連鎖故障影響將至最低。變壓器縱差保護是通過比較變壓器兩側電流的相位及大小，來判別發生的是保護區內還是保護區外的故障，從而迅速切除保護區內的故障，具有很高的靈敏度。

（3）變壓器外部應安裝復合電壓啟動設備

為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，做為差動保護和瓦斯保護的后備保護，變壓器應該裝設過電流保護。變壓器在保護設備安裝時應根據其自身容量與線路電流水平而定，當變壓器線路中電流超過預定使用值，復合電壓啟動設備可以對線路起到有效保護。應用復合電壓啟動設備的35 kV變電站在繼電保護上有以下幾項優點：可以有效提升電壓元件的靈敏度，避免其在不對稱短路時受到損壞；當變壓后面區域發生短路現象時，電壓援建可以與變壓器進行后備線路連接方式運行；在三相短路時，如果由于瞬間出現負序電壓，靈敏系統能提高KLm（=1.15～1.2）倍。

（4）接地保護（也稱短路保護）

接地變采用零序電流保護；不接地變采用零序電壓保護和間隙零序電流保護。

1.2 變電站自動裝置配置

（1）35 kV備用電源自動投入裝置

為保證變電站某一路進線發生故障，進線斷路器跳閘時，變電站進線斷路器的內橋DL3斷路器能立即合閘，保證變電站兩臺主變正常供電，故斷路器DL3需要加裝備用電源自動投入裝置，簡稱“BZT”。

（2）10 kV母分開關備用電源自動投入裝置

當兩臺變壓器運行，而變電站10kV母線分段斷路器DL6在分閘狀態時，任一臺變壓器發生故障被切除，DL6能立即合閘，保證變電站對外正常供電，提高供電可靠性，斷路器DL6應裝設備用電源自動投入裝置“BZT”。

（3）自動重合閘裝置

為保證輸電線路因“瞬時故障”時繼電保護裝置動作切除故障后能快速恢復送電，同時考慮系統穩定要求，在出線斷路器上應裝設自動重合閘裝置簡稱“ZCH”，同時為防止“ZCH”裝置重合在線路永久性故障上而造成對設施的危害，采用一次重合的重合閘后加速方式。

（4）頻減載自動裝置

為保證系統的穩定運行和重要負荷的正常工作，必須在10 kV出線上加裝低頻減載自動裝置。在系統發電出力不足或發生系統故障時，系統頻率發生下降，為防止發生系統頻率崩潰，必須立即按照事先的規定減少供電量即自動跳開部分次要負荷線路開關，從而避免發生系統的頻率崩潰。

（5）電流接地選線裝置

用來查找小電流系統發生單相接地時的故障線路。采用微機式接地檢測裝置或帶接地檢測功能的微機式線路保護選出接地線路，發出信號，由運行人員采取措施（如轉移負荷）后再切除故障回路，可保障正常回路供電的連續性。

（6）35 kV，10 kV線路保護裝置

用來保護線路系統產生的故障，減少故障區域。輸電線路保護在繼電保護中具有重要地位，且隨著超高壓、長距離輸電線路的發展，對輸電線路保護的功能提出了更新更高的要求，加之輸電線路保護本身具有復雜功能和邏輯，使微機保護在輸電線路保護這一領域獲得了廣泛應用。

（7）差動保護，高低后備保護裝置

作為主變壓器的內部故障及外部故障的保護。當變壓器內部故障時，兩側（或三側）向故障點提供短路電流，差動保護感受到的二次電流和的正比于故障點電流，差動繼電器動作。

2 結語

變電所繼電保護及自動裝置設計是綜合系統的工程，即包含了電力電子、通信技術、計算機技術等的融合。在對裝置的設計過程中，不僅考慮到其經濟性，而且考慮到裝置的穩定性和可靠性。這些技術是我今后的不斷學習的內容，也是工作必備知識。本人完成此文也是多年的實踐經驗及結合理論知識結果。

參考文獻

[1] 國家電力調度通信中心.電力系統繼電保護規定匯編[M].2版.中國電力出版社，2005.

[2] 賀家李，宋從矩.電力系統繼電保護原理[M].2版.中國電力出版社，2008.

[3] 崔家佩，孟慶炎，陳永芳，等.電力系統繼電保護與安全自動裝置整定計算[M].水利水電出版社，1993.

[4] 李光綺.電力系統暫態分析[M].3版.中國電力出版社，2009.endprint