1、 CHANGSHA UNIVERSITY OF SCIENCE 配电系统; 继电保护 电网的继电保护的分析与设计 0目 录中文摘要1 农村配电网的继电保护进行详尽的分析与论述。21. 1 农村配电网的现状21. 2 继电保护的原理及类型21. 3 农村配电系统继电保护的主要措施31. 4 继电保护的维护措施415 加强继电保护的技术改造.42 继电保护的配置及整定计算52. 1 继电保护运算目的与试题设计 52. 2 典型实例的算52. 3 原因和解决措施62. 4 定值计算工作63 无功补偿效益的简要分析74 产品选型及工程应注意的问题85 结语106 参考文献107 外文资料翻译118 致
2、谢 12 电网的继电保护的分析与设计 11 农村配电网的继电保护进行详尽的分析与论述。电力产业作为我国民经济的基础产业，对国家的发展与壮大具有重要作用。随着科学技术的发展与进步，电力产业的自动化有了长足的进步。继电保护和安全自动装置也成为了电网安全稳定运行和可靠供电的重要保障。1 农村配电网的现状农村电网主要以中低压电网为主，一般由采用 35KV 以下的电压，电压等级的电网在网络结构、整定原则和管理方式等方面都有较大的差异，首先地区电网存在较多的不规则接线形式，例如：开闭所、多重互感线路开闭等，这给整定配合、拓扑识别增添了一定的难度。其次，农村电网结构特点不同，所配备的保护类型也不尽相同，整定
3、计算工作人员所选用的整定原则和考虑的问题也不一定相同，因而在整定原则的选取上也更多样和灵活。再次，在运行方式上，同时存在环网运行和开环运行，这对求取极端运行方式带来了极大的挑战。2 继电保护的原理及类型继电保护装置就是在供电系统中用来对一次系统进行监视、测量、控制和保护的自动装置。它能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并使断路器跳闸或发出信号。其基本任务是自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。另外，它还能反映出电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件，发出信号、减负荷或跳闸。在电力系统中，一旦出现短
4、路故障，就会产生电流急剧增大，电压急剧下降，电压与电流之间的相位角发生变化。以上述物理量的变化为基础，利用正常运行和故障时各物理量的差别就可以构成各种不同原理和类型的继电保护装置，如:定时限过电电网的继电保护的分析与设计 2流保护、过负荷保护电流、速断保护等，反映电压变化的电压保护，有过电压保护和低电压保护，既反映电流变化又反映电流与电压之间相位角变化的方向过电流保护，用于反应系统中频率变化的周波保护，专门反映变压器温度变化的温度保护等。3 农村配电系统继电保护的主要措施继电保护是任何一个配电系统中最基本的继电保护类。首先是电流速断保护对于反应于短路电流幅值增大而瞬时动作的电流保护，就是电流速
5、断保护。电流速断保护具有简单可靠，动作迅速的优点，因而获得了广泛的应用。缺点是不可能保护线路的全长，并且保护范围直接受运行方式变化的影响。当系统运行方式变化很多，或者被保护线路的长度很短时，速断保护就可能没有保护范围，因而不能采用。但在个别情况下，有选择性的电流速断也可以保护线路的全长。其次是限时电流速断保护，由于有选择性的电流速断保护不能保护本线路的全长，因此可考虑增加一段带时限动作的保护，用来切除本线路上速断保护范围以外的故障，同时也能作为速断保护的后备，这就是现实电流速断保护。对这个保护的要求，首先是在任何情况下能保护本线路的全长，并且具有足够的灵敏性；其次是在满足上述要求的前提下，力求
6、具有最小的动作时限；在下级线路短路时，保证下级保护优先切出故障，满足选择性要求。再次，定时限过流保护，作为下级线路主保护拒动和断路器拒动时的远后备保护，同时作为本线路主保护拒动时的近后备保护，也作为过负荷时的保护，一般采用过电流保护。过电流保护通常是指其启动电流按照躲开最大负荷电流来整定的保护。4 继电保护的维护措施 继电保护调试完毕，应做好全面的验收工作，然后提交验收单由相关生产管理单位组织检修、运行、生产等部门进行保护整组实验、开关合跳试验，合格并确认拆动的标志，接线、压板已恢复正常现场文明卫生清洁干净之后，在验收单上签字。保护定值或二次回路变更时，进行整定值或保护回路与有关注意事项的核对
7、，并在更改簿电网的继电保护的分析与设计 3上记录保护装置变动的具体情况更改负责人，值班负责人签名。保护主设备的改造还要进行试运行或试运行试验，如：差动保护更换，就应作六角图实验合格，方可投运。巡视检查设备是及时发现隐患，避免事故的重要途径，也是电网值班人员的一项重要工作。除了交接班的检查外，班中安排一次较全面的详细检查。对继电保护巡视检查的内容有：保护压板、自动装置均按调度要求投入开关、压板位置正确；各回路接线正常，无松脱、发热现象及焦臭味存在；熔断器接触良好；继电器接点完好，带电的触点无大的抖动及烧损，线圈及附加电阻无过热；路分别无开路、短路；指示灯、运行监视灯指示正常；表计参数符合要求；光
8、字牌、警铃事故音响情况完好；微机保护打印机动作后还应检查报告的时间及参数，当发现报告异常时，及时通知继保人员处理。5 加强继电保护的技术改造针对直流系统中，直流电压脉动系数大，多次发生晶体管及微机保护等工作不正常的现象，将原硅整流装置改造为整流输出交流分量小、可靠性高的集成电路硅整流电装置。针对雨季及潮湿天气经常发生直流失电现象，首先将其升压站户外端子箱中的易老化端子排更换为陶瓷端子，提高二次绝缘水平。其次，核对整改二次回路，使其控制、保护、信号、合闸及热工回路逐步分开。在开关室加装熔断器分路开关箱，便于直流失电的查找与处理，也避免直流失电时引起的保护误动作。对缺陷多、超期服役且功能不满足电网
9、要求的 35KV 以下线路保护的要求时应时更换微机线路保护。从而保证了保护装置的正常运行，达到提高系统稳定的作用。技术改造中，对保护进行重新选型、配置时，首先考虑的是满足可靠性、选择性、灵敏性及快速性，其次考虑运行维护、调试方便，且便于统一管理。优选经运行考验且可靠的保护，个别新保护可少量试运行，在取得经验后再推广运用。35KV 以下线路两套保护优选不同原理和不同厂家的产品，取长补短。这就不致因一个厂研制、制造的两套保护在同一特殊原因时，同时误动或拒动。针对微机、集成电路型保护性能优越、优点突出，但抗外界干扰能力差的特点，交、直流回路选用铠装铅包电缆，两端屏蔽接地；装置接地线保证足够截面且可靠
10、、完好；抗干扰电容按“反措”要求引接。现场二次回路老化，保护压板及继电器的接线标号头、电缆标示牌模糊不清及部分信号掉牌无标示现象，应重新标示，做到美观、准确、清楚。组织对二次回路全面检查，清除基建遗留遗弃的电缆寄生二次线，整理并绘制出符合实际的二次图纸供使用，杜绝回路错误或寄生回路引起的保护误动作。在技术飞速发展和市场需求不断增长的双重促进下，电网建设在近几年内得到了迅猛发展，地区电网的输送容量和电网规模也得到了大幅度提高，电网安全运行对继电保护提出的要求也越来越苛刻，农村电网部门应根据不同的条件与环境进行完善的电网继电保护工作，为人民生活提供有利的保障。电网的继电保护的分析与设计 42 继电
11、保护的配置及整定计算鉴于配变无功补偿是供电企业和用户普遍关注的工作。现在开始，本文重点对配变无功补偿及工程问题进行分析和探讨。2.1 继电保护运算目的与试题设计通过设计、使学生掌握和应用电力系统继电保护的设计、整定计算、资料整理查询和电气绘图等使用方法。在此过程中培养学生对各门专业课程整体观念综合能力，通过较为完整的工程实践基本训练，为全面提高学生的综合素质及增强工作适应能力打下一定的基础。2.2 典型实例的算例：某变电站 10kV 出线，带两台容量 SN 为 1000kVA 变压器，短路阻抗 UK 为6，资料提供 TA 变比 N 为 600/5，实际变比 N 为 1000/1。保护定值计算：
12、TA 变比 N 取 600/5，过流保护按躲过最大负荷电流整定：I1.52SN31/2UeN=1.37A则一般定值最小可选：600/5，2A。而实际情况：TA 变比 N 取 1000/1，代入I0.16A可选择：1000/1 1A。电网的继电保护的分析与设计 5速断按躲过变压器低压侧短路整定：短路阻抗标么值：（取基准容量 SB=100MVA，基准电压 UB=10.5kV，基准电流IB=5500A）当 UB=UN 时X*=UKSB/(100SN)=6I1.35500/(X*N)=9.93A（N 取 600/5）一般最小可取：600/5，10A。而实际情况：N=1000/1，1.35500/(X*
13、N)=1.19A可选取：1000/1，2A。结论：可见实际为 1000/1 的 TA，按照 600/5 计算，所选定值将相差悬殊。2.3 原因和解决措施由设备运行维护单位建立由专人负责的设备运行管理数据库，数据库要做的时时更新、准确无误、资源共享。作为提供资料单位，应对定值所需资料的正确性引起足够的重视，这是进行定值计算的基础工作，错误或不准确的资料会直接导致继电保护装置不能正确动作，造成严重后果。复杂的定值计算单位，应针对不同的工程内容、不同的定值计算工作，提供计算所需资料清单列表，以便工程组织单位尽快提供全部资料。2.4 定值计算工作定值计算是决定保护装置正确动作的关键环节。定值计算人员应
14、具备高度的工作责任心，树立全局观念和整体观念。整定计算工作应严格遵守整定计算基本原则：局部服从整体；下级服从上级；局部问题自行消化；尽可能的照顾地区电网和下一级电网的需求；保证重要政治用户供电。满足继电保护和安全自动装置可靠性、选择性、灵敏性、速动性的要求，在不满足时应合理取舍。电网的继电保护的分析与设计 6保护装置为适合现场需要不断更新换代，特别是微机保护装置版本不断升级。整定计算人员不得不花费大量时间和精力，逐字逐句的学习研究新内容，与保护装置厂家技术人员反复沟通，掌握原理和动作逻辑，在采用新的微机保护装置时很容易出错。由于保护装置来自不同的厂家，有时会有同一种保护定义不同、名称各异，容易
15、引起混淆。有些保护厂家说明书写的不够详细，比如缺少逻辑回路图，使整定计算人员很难判断保护是否动作。还有的厂家定值菜单内容过于繁琐，比如设很多控制字和投退压板。二次接线修改的图纸变更工作不及时。整定计算人员对于新装置的内容、含义和二次回路不清楚，没有很好的掌握，以致定值内容出错。保护装置先天不足，比如有些老型号的装置，定值单位步进较大，小数点之后整不出来，影响了定值单的准确性，甚至影响了上下级的配合关系。整定人员没有参加有关继电保护配置、设计审查和设备选型等工作，到了计算定值的时候才发现问题，特别是装置本身存在设计缺陷时很难得到修改，使保护配置先天不足。下级定值没有与上级定值接口，上级改线路定值
16、、下级更换变压器，没有及时通知上下级单位配合，使保护定值失去配合关系。线路切改或更换变压器后没有及时修改系统阻抗，使定值计算出现偏差。3 无功补偿效益的简要分析配变低压无功补偿能有效降低配电变及以上输配电网的损耗。由于计算整个电网损耗涉及因素多，工作量大，下面仅以图 1 中节点 4 的 1000kVA 变压器为例，通过简单计算，说明无功补偿具有巨大的直接和间接效益。设补偿前节点 4 变压器满载运行，视在功率 S1000KVA，功率因数 COS0.85，年用电时间为 T3000 小时，计算：1）若将 COS 提高到 0.95，计算需要的补偿电容器容量；2）补偿前需要支付的年费用；3）补偿装置单位投资为 150 元/kvar ，补偿装置本身损耗为 3，投资回收率为 10/年，计算补偿后的年效益。根据已知条件，可计算补偿前
