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關鍵詞:高壓輸電;防雷技術;措施
中圖分類號:TM621 文獻標識碼:A
目前,我國高壓輸電工程對防雷技術的研究也有了很深入的研究,防雷技術研究對我國電力事業的順利發展起到了不可忽視的重要作用,成為整個防雷系統的核心內容。在輸電工程中都有專業的工程技術人員對高壓輸電線路進行操控,這使人為原因造成的高壓輸電線路出現故障的概率降到了最低。但是另一方面的自然原因由于人力的不可操作性,成為導致高壓輸電工程中出現故障的主要原因,這些自然因素中,雷擊成為首要的因素,在雷擊發生時,線路跳閘問題時有發生。因此,研究防雷技術對高壓輸電工程的安全性具有重要意義。
一、高壓輸電工程中防雷保護技術的研究意義
在我國,空曠的野外通常是布置高壓輸電線路設施的主要場所,雷擊現象也多發生在野外,這給我國高壓輸電線路產生了巨大損失。當高壓電線被雷擊中時,會隨之產生過高的電流,高壓輸電線路中的自我保護裝置也會被觸發,為保護線路,線路會自動斷電、跳閘,我國電力工程的正常運轉也會以此受到影響這直接影響,也給給我國造成了巨大經濟損失。為了減少或避免出現這種事故,在高壓輸電線路工程中采取有效的防雷保護措施,是重中之重。要想我國的電力系統的運轉水平得到有效的保證,減少以上災害的發生,就必須加大對高壓輸電線路中防雷技術的研究。根據不同的地域,地形、地貌及氣候條件采取不同的防雷手段,依據不同因素因地制宜,制定出一套與當地輸電系統工程相符合的防雷技術方案。另外,對當地高壓輸電線路進行精確的評估也是不可或缺的工作,提前進行評估工作能夠對高壓輸電線路存在的問題進行及時有效地處理。
二、高壓輸電線路的防雷技術和應對措施
風、雨、雷、電等自然因素是人們無法控制的,我們只能人為的改變我們所能控制的高壓輸電線路地段,如盡量避免布置到風口或峽谷等雷電多發的地段,如果設置地段不可避免的要經過這些地段,就需要應用一系列防雷措施,多管齊下,極力避免雷電災害事故的出現。
安裝避雷裝置在高壓輸電線路上具有重大的意義,避雷針和避雷線可以將雷擊造成的巨大電流,通過分流作用的原理將電流導入地下。避雷針和避雷器的分流作用,在實際運用過程中就它們起到的效果而言,避雷器的效果較明顯,在分流中,提升導線的電位可以避免閃絡現象的發生。在容易受到雷擊的高壓輸電線上安裝避雷裝置,在安裝過程中要聯系實際情況做到具體問題具體分析,要將當地地貌特征和防雷原則進行結合,然后再安裝。
防雷技術在高壓輸電線路的應用中,經常采用的措施就是安裝避雷針,然而,避雷針不是萬能的,在避雷針的防護區域中也偶有問題發生,即只能保護一部分高壓輸電路,不能大面積的進行防雷保護;另外一方面避雷針也會使高壓輸電線路遭受雷擊的概率增大。在避雷針局限性研究方面,研究人員發現避雷針在工作狀態下并沒有固定的保護距離,在引雷過程中會形成一個超強的磁場,磁場形成后雷電很容易造成其他傷害高壓輸電線路受到損傷,運用物理學的知識來講,是因為起到的屏蔽作用很有限,以至于無法將電磁感應和電磁干擾屏蔽出去。
絕緣線在輸電線路中的使用在高壓輸電線路建設工程中也是必須要考慮的問題。一般來說,一種行之有效的途徑就是在高塔桿子上加設絕緣子片,另外可以通過增加絕緣的長度,來達到增大高壓輸電線路跨越檔導線與地線之間的距離,也可以很好的起到防雷作用。將差異化的絕緣設施應用到輸電線路中可以提高輸電線路適應惡劣環境的能力,有效降低雷擊風險,從而起到保護作用。
消雷器是我國高壓輸電線路中應用最多、范圍最廣的一種防雷措施,消雷器作為一種新型的防雷措施在我國的應用和發展時間與發達國家相比還比較短,相關消雷器的理論知識體系并沒有完善和達到成熟。但如今實際操作過程中將裝設消雷器作為防雷措施已經較為普遍,也得到了良好的運行效果。這一部分是因為消雷器具有較強的避雷效果,另一部分原因就是避雷應用范圍廣泛沒有較大的局限性,對地形、地貌及接地電阻也還沒有苛刻要求,這使消雷器相比于其他避雷設備具有很大優勢,這些條件促使著消雷器的長遠發展。
設置好防雷保護角在一定程度上也可以避免輸電線路出現的閃絡現象,降低輸電線路安全隱患。在以山地為主要地形的地帶架設輸電線路時,只有正確計算塔桿的保護角和仔細校對才能提高輸電線路的防雷性能。避雷線具有雷電引流作用,在空隙較小時,電流可以與大地保持較好的絕緣狀態,當發生雷擊后,原有的小空隙就會被擊穿,導致避雷線和大地連接,因此,需要適當縮小避雷線的保護角,從而避免和減小雷擊對輸電線路造成的影響。
此外,影響輸電線路的耐雷水平的因素還有接地電阻,這就要對接地線阻進行嚴格的要求,接地電阻值需要經過科學方法的檢測和計算,對于輸電線路中存在的安全隱患要注意排除,及時處理各種問題,在多回線路的防雷處理中,需要大量搜集有關雷擊跳閘的數據資料,分析多回線路中各塔桿的耐雷水平。在這一過程中,要付出長期的努力才能提升輸電線路的整體防雷水平。因此,在防雷改造的工作每年都要進行,同時也需要收集、統計和分析相關數據,熟知輸電線路防雷工作的不足之處。
三、新型防雷技術的應用
做好輸電線路防雷工作,必須要從基礎抓起。隨機社會的進步,高壓輸電的防雷技術也應與時俱進,在防雷技術的研究上要加大研究力度。而當前國內外的高壓輸電的防雷技術,沒有明顯進步,仍然在使用一些傳統的防雷方法。因此,新型防雷技術的研究要加快步伐。隨著科技時代的到來,市場上的高科技產品越來越多,高壓輸電線路上的防雷技術也被應用到了更廣的領域,在一些電子產品上也應用了防雷技術。我國的高壓輸電工程中已開始采用各種新型防雷技術,在輸電線路新型防雷技術研究方面,一方面是探索新的塔桿結構來提高輸電線路本身的防雷性能,一般是采取更換平衡系統的方法,這種結構可以對雷擊進行更好的分流,從而消弱經過電壓的雷擊強度,大大提高輸電線路的防雷能力,避免雷擊災害事故的發生。此外,還可以增加塔桿高度,研究表明將塔桿高度增加10%對于減少單回線路建設投資和提高防雷性能都是有積極意義的。另一方面是有效的保護雷電間隙,國外在間隙保護方面的研究已相當成熟,我國還沒有推廣普及絕緣子串間隙保護措施,僅僅是將在低電壓等級輸電線路中使用,并沒有大范圍推廣。
結語
隨著科技的進步,人們對高壓輸電線路中防雷技術的應用也越來越深入,即使目前我國在高壓輸電防雷措施的應用還有許多有待提高之處,還不能夠做到完全有效的防雷,但是隨著電力實業的發展和越來越先進的技術,高壓輸電線路的雷擊頻率一定會急劇下降。然而要做到真正消除雷電對電力事業的危害,還需要相關的專家學者加大技術研究,提高創新創新意識,同時也要積極學習外國的先進技術,切不可盲目自大。高壓輸電線路中的防雷技術,對技術的要求非常嚴格,有很多潛在的問題需要解決,這是一項非常復雜的工程。為了減少高壓輸電線路發生故障的頻率,避免高壓輸電線路發生其他問題,精確地防雷設計是必不可少的。在電力系統上有關高壓輸電線路的防雷設計,一定要樹立正確的方向,積極引進國外先進技術,在加強研究的同時也要保持對新技術持續不斷的探索,致力于新技術的研發,為我國電力系統提供有力地技術保障,為我國電力事業開創新的局面,譜寫新的篇章。
參考文獻
[1]叢義宏.220kV高壓輸電線路的防雷接地技術研究[J].華北電力大學(北京),2010(12).
關鍵詞:智能變電站 技術 繼電保護 影響
中圖分類號:TM77 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2013)01(c)-0113-01
1 智能變電站及其技術特征
通過《智能變電站技術導則》可知,智能變電站涵義為:運用先進、低碳、環保及可靠的智能設備,使變電站符合通信平臺的網絡化、全站信息的數字化與信息共享的標準化等要求,并能自動完成有關信息的測量、采集、計量、控制及監測等功能,還可依據需求對電網的智能調節、實時自動控制與在線分析等高級功能給予支持,有效實現變電站間互動或者電網調度等的變電站。在ICE61850的標準下,智能變電站充分體現了設備智能化、網絡化、交互標準化與應用互動化等技術特征,其中,一次設備智能化作為智能變電站基礎建設,目前較多應用的是常規設備與智能組件所構成智能型的一次設備,像智能變壓器及智能斷路器等,具有真正意義的智能型一次設備并未投入運行,電子互感器與光纖網絡的應用,使得一次與二次設備間的數據交互實現了完全數字化,傳統意義上的二次回路被弱化,二次與一次設備間的通信連接所使用的是高速光纖網絡,有效實現了二次設備資源及數據共享,智能變電站設備間的數據通信執行ICE61850的標準,不同設備生產廠家均執行同一標準,有效簡化了設備安裝與檢修等流程。
2 智能變電站的架構體系
智能變電站結構并不是常規站間隔與主控設備的方式,它的邏輯構架可概括為三層兩網絡,三層為過程層、間隔層與站控層,兩網絡為過程層網絡與站控層網絡,主要在三層中間,如圖1所示。在智能變電站中,對繼電保護來說,過程層包含一次設備與之有關智能組件等,如隔離開關、變壓器、互感器及高壓斷路器等,其作用為采集數據、檢測各種設備的狀態,并控制命令執行等;間隔層主要包含各種監控設備與繼電保護等,其作用為實現各間隔設備監視、控制與保護等;而站控層主要由數據前置機、人機交互設備、工作站及服務器等所構成,其作用為傳輸整定值的召喚與修改,并錄波文件的傳送等,有效實現變電站集中控制。智能變電站中的繼電保護網絡所使用規則亦是ICE61850的標準,從模型上,將原來繼電保護裝置劃分成多個的邏輯設備,還劃分成采樣值處理、保護算法與跳閘回路等邏輯節點;從數據上看,詳細劃分了繼電保護的數據種類,并覆蓋了目前繼電保護的應用數據,擴展了數據種類方法;從通信協議看,其通信服務需要依照性能與類型對通信協議給予映射。與傳統變電站比較,智能變電站并不以裝置作為繼電保護的組織形態,而是以保護功能的模塊化作為組織形式,保護的分散或集中形式不再依賴裝置,主要取決自網絡性能與保護需求,使得繼電保護工作更為靈活,有效滿足了電網保護需求。
3 智能變電站技術下的繼電保護影響
3.1 數據信息與保護原理影響
從繼電保護內的數據信息角度看,智能型的變電站技術所帶來影響為下列方面,其一,電子互感器代替了電磁互感器,使得繼電保護元數據產生了很大變化,傳統電磁互感器中的一些算法與整定原則要重估與優化,電子互感器所帶來的數據延遲與同步等問題,給繼電保護也帶來了影響,要對其進行深入評估,在線性度、響應速度與頻帶寬度等方面優勢,會對繼電保護產生新算法與新源里;其二,在ICE61850的標準下,二次信息實施統一建模,讓繼電保護的數據處理與利用方法產生了很大變化,隨著ICE61850的應用,不同設備間的互通互聯及互換等,給IED設備及二次信息分離奠定了基礎,大量信息數據存儲挖掘,保護配置與雙重化,以及動態遷移組態等均帶來了新的保護組態與保護原理;其三,繼電保護的數據傳輸方法也發生了改變,由二次電纜連接變成了信息網絡傳輸,信息網絡傳輸讓跨間隔保護變得靈活簡便,促使了新實現方法與保護原理的產生,網絡的可靠性與實時性受到關注,處理小概率數據延遲、丟包與誤碼等成為繼電保護原理、算法與機制的新課題。
3.2 對繼電保護的實現機制、調試及維護等方面的影響
從繼電保護的實現機制來看,智能型的變電站技術也帶來了很大影響,打破了原有的采樣、計算與出口的一體化形式,數據信息、保護對象及裝置不再進行綁定,讓數據動態能實時調用及存儲,不同系統數據的統一管理與不同功能應用變成了可能,極大降低了保護設備及過程網絡的交互需要及復雜性,對保護功能組態、遷移與廣域保護提供了數據信息的交換平臺;還改善了二次回路中的不可測控問題,可實時掌握網絡數據的可靠狀態,極大提高了繼電保護中的可靠水平,原有繼電保護很容易形成信息孤島問題,應用智能變電站的對等交互技術模式,不必與保護裝置進行綁定,有效實現了數據信息共享。從調試及維護等角度來看,繼電保護的運行模式與保護形態產生了較大變化,在測試方法及周期等維護標準方面存在滯后性,繼電保護的二次回路監測,讓保護設備的狀態檢修變得可能,標準統一,讓變電站建模出現一體化,一旦變電站實施擴建或者變更時,對配置文件給予動態修改成為智能變電站所遇新問題,并且智能變電站的設計、維護及調試等,需要設計院、業主、設備商及調試單位等,進行反復協調與方案修改,當單位投入運行后,難以擺脫廠家及調試單位等依賴性,為電網運行帶來了安全上的隱患,限制了智能變電站廣泛應用。
參考文獻
[1] 吳小云.對智能變電站技術的探討[J].廣東科技,2011(10).
【關鍵詞】 繼電 保護 趨勢
我國自上世紀90年代后期開始也開展了配電自動化研究與應用工作,目前,經過十幾年的探索與實踐,配電自動化技術已經比較成熟,為故障的快速和科學處理奠定了良好的基礎。長期以來,在配電自動化系統的故障處理功能研究領域,國內外開展了大量卓有成效的研究。
1 繼電保護的發展現狀
1.1 繼電保護的現狀
繼電保護技術是隨著電力系統的發展而發展起來的。幾十年來,隨著我國電力系統向高電壓、大機組、大電網發展,繼電保護技術及其裝置應用水平獲得很大提高。在20世紀50年代以前,繼電保護是用電磁型的機械元件構成的。隨著半導體器件的發展,利用整流二極管構成的整流型元件和由半導體分立元件組成的保護裝置得到了推廣利用。20世紀70年代以后,利用集成電路構成的裝置在電力系統繼電保護中得到廣泛應用。到80年代后,計算機技術發展很快,利用計算機強大的計算分析能力來分析電力系統的有關電量,判定系統是否發生故障。目前,在電力系統中,微機型繼電保護及自動裝置得到了廣泛應用,它與傳統保護相比有明顯的優越性。
繼電保護技術與其他技術不同的是,新技術不能完全取代老技術。電力系統中運行的繼電保護可以說是“四世同堂”。由于計算機網絡的發展和其在電力系統中的大量采用,給微機保護提供了無可估量的發展空間,微機硬件和軟件功能的空前強大,變電站綜合自動化的提高,電力系統光纖通信網絡的逐步形成,使得微機保護不再是一個孤立的、任務單一的、消極待命的裝置,而是積極參與、共同維護電力系統整體安全穩定運行的計算機自動控制系統的基本組成單元,進入20世紀90年代以來,它在我國已得到了廣泛應用,受到電力系統運行人員的歡迎,已經成為繼電保護裝置的主要形式,從而使得繼電保護成為電力科學中最活躍的分支。電力系統的快速發展又給繼電保護技術提出了艱巨的任務,電子技術、計算機技術、通信技術又為繼電保護技術的發展不斷注人新的活力。
1.2 繼電保護技術的發展趨勢
繼電保護技術的未來趨勢是向微機化、網絡化、一體化的方向發展。電力系統對繼電保護的要求不斷提高,除了實現基本功能外,還應具有故障信息和數據的存儲、對數據的快速處理、與其他繼電保護聯網、共享信息和網絡資源等能力。因此,繼電保護的微機化是保護技術的必然發展趨勢。
保證系統安全穩定運行,就要求各個繼電保護共享全系統的運行和故障信息的數據,各個繼電保護在分析這些信息和故障的基礎上協調動作,才能確保系統的安全穩定運行。實現這種功能的基本條件是將全系統的繼電保護全部用計算機網絡連接起來,實現繼電保護的網絡化。計算機網絡作為信息和數據的通信工具,已成為當前的技術支柱,那么實現繼電保護的網絡化,在當前的技術條件下是完全可能的。
如果實現了繼電保護的微機化和網絡化,繼電保護可從網上獲取電力系統運行和故障的任何信息和數據,也可將自身所獲得的信息和數據傳送給網絡控制中心或任一終端。因此,各個繼電保護不但可完成本身基本功能,而且在無故障正常運行情況下還可完成測量、控制、數據通信功能,即實現了保護、控制、測量、數據通信一體化。
2 繼電保護的目標
2.1 繼電設備的故障
電力系統繼電保護是電力系統安全、穩定運行的可靠保證。電力系統中的電氣設備在運行中,受自然的(如雷擊、風災、機械損傷等)外力破壞、內部絕緣擊穿、人為的(如設備制造上的缺陷、誤操作等)原因等,不可避免地會發生各種形式的短路故障和不正常工作狀態。
電氣設備故障最常見的是短路,其中包括三相短路、兩相短路、大電流接地系統的單相接地短路及電氣設備內部線圈的匝間短路。在大電流接地系統中,電氣設備短路故障以單相接地短路的機會最多。
最常見的異常運行狀態是電氣元件的電流超過其額定值,即電氣元件處于過負荷狀態。長時問的過負荷會使電氣元件的載流部分和絕緣材料的溫度過高,從而加速設備的絕緣老化,或者損壞設備,甚至發展成事故。故障和異常運行狀態都可能發展成系統中的事故。事故是指整個系統或其中一部分的正常工作遭到破壞,以致造成對用戶少送電、停止送電或電能質量降低到不被允許的地步,甚至造成設備損壞和人身傷亡。在電力系統中,為了提高供電可靠性,防止造成上述嚴重后果,要對電氣設備進行正確的設計、制造、安裝、維護和檢修;對異常運行狀態必須及時發現,并采取措施予以消除;一旦發生故障,必須迅速并有選擇性地切除故障元件。
2.2 繼電保護裝置的任務
繼電保護裝置是一種能反映電力系統中電氣元件發生故障或異常運行狀態,并動作于斷路器跳閘或發出信號的一種自動裝置。它的基本任務有以下兩方面:
(1)當電力系統中被保護元件發生故障時,繼電保護裝置應能自動、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統中切除,并保證無故障部分迅速恢復正常運行。
(2)當電力系統被保護元件出現異常運行狀態時,繼電保護應能及時反應,并根據運行維護條件,動作于發出信號、減負荷或跳閘。此時一般不要求保護迅速動作,而是根據電力系統及其元件的危害程度規定一定的延時,以免不必要動作和由于干擾而引起的誤動作。
繼電保護裝置的功能,就是將檢測到的電氣量與整定值或設定的邊界進行比較,在越過整定值或邊界時就動作。這里的越過有兩層含義:①對于反應被測量的增加而動作的保護裝置,是指測量的量大于整定值或越過邊界到界外;②對于反應被測量的減小而動作的保護裝置,是指測量的量小于整定值或越過邊界進入界內。
3 對繼電保護的要求
繼電保護的種類有很多,按保護基本工作原理不同歸類:有反映穩態量的常規保護和反應暫態量的新原理保護兩大類。其中,根據所反應參數不同,常規保護有過電流保護、低電壓保護、距離保護、差動保護、高頻保護、方向電流保護、零序保護及氣體保護等;新原理保護有工頻變化量保護和行波保護等。按保護動作原理不同歸類:有機電型保護、整流型保護、晶體管型保護、集成電路型保護及微機型保護等。實際上繼電保護的動作原理也表明了繼電保護技術發展的進程,目前通常把微機保護之前的保護稱為傳統保護或模擬保護,與此相對應,微機保護還可稱為數字保護。
為了能正確無誤而又迅速地切除故障,要求繼電保護具有足夠的選擇性、快速性、靈敏性和可靠性。
3.1 選擇性
系統發生故障時,繼電保護裝置應該有選擇地切除故障部分,非故障部分應能繼續運行,使停電范圍盡量縮小。
繼電保護動作的選擇性,可以通過正確地整定上下級保護的動作時限和電氣動作值的大小來達到配合。一般上下級保護之問的時限差取0.5~0.7s,即同一故障電流通過時,上一級保護的整定時間應比下一級保護整定時間長0.5~0.7s,故下一級開關比上一級開關先動作。
3.2 快速性
快速切除故障可以提高電力系統并列運行的穩定性,減少電壓降低的工作時間。理論上講,繼電保護裝置的動作速度越快越好,但是實際應用中,為防止干擾信號造成保護裝置的誤動作及保證保護問的相互配合,繼電保護不得人為地設置動作時限。目前最快的繼電保護裝置的動作時間約為5ms。
3.3 靈敏性
靈敏性是指繼電保護裝置對其保護范圍內的故障的反應能力,即繼電保護裝置對被保護設備可能發生的故障和不正常運行方式,應能靈敏地感受和很靈敏地反應。上下級保護之間靈敏性必須配合,這也是保證選擇性的條件之一。
3.4 可靠性
為保證繼電保護裝置具有足夠的可靠性,應力求接線方式簡單,繼電器性能可靠,回路觸點盡可能減少。除此之外,還必須注意安裝質量,并對繼電保護裝置按時進行校驗和維護。
以上四個基本要求貫穿整個繼電保護內容的始終,要注意四個基本要求間的矛盾與統一,例如強調快速性時,可能會影響到可靠性和選擇性;強調選擇性時可能會影響到快速性。可以想象,同時滿足四個基本要求的繼電保護裝置,其造價一定昂貴。所以對具體的保護對象,裝設怎樣的繼電保護裝置,在滿足技術條件的同時,還要分析其經濟性。
繼電保護發展到今天,它的構成原理已形成了兩種邏輯:一種為布線邏輯,另一種為數字邏輯。布線邏輯的繼電保護裝置,其功能靠接線來完成,不同原理的繼電保護裝置其接線也不同;數字邏輯的繼電保護裝置其功能由計算(程序)來完成,不同原理的裝置計算方法(程序)不相同,但硬件基本相同。布線邏輯的裝置要實現一種完善的特性(如四邊形阻抗邊界),接線將十分復雜,有些邊界還不可能實現。數字邏輯的裝置其原理是由計算(程序)來實現的,因此,可實現特性完善的裝置。
4 結語
繼電保護技術的發展先后經歷了機電型、晶體管型、集成電路型和微機型,從初期的機電型發展到今天的微機型,已經歷了四代的更新。繼電保護的種類雖然很多,但就其基本組成而言,整套繼電保護裝置是由測量部分、邏輯部分和執行部分三部分組成。
【關鍵詞】電力變壓器;繼電保護;優化設計;保護措施
1.前言
在現代化的社會里,我們的日常生活離不開電,發電廠產生的電通過輸送電路到達用戶,而電的輸送卻是與電力變壓器息息相關的。電力變壓器廣泛用于現實生活中如機床、照明、電器、機械電子、醫療設備等。電力變壓器由于各種人為的或者環境的因素,在使用過程中會發生故障,對我們的日常生活造成不良的影響。因此優化設計電力變壓器的繼電保護裝置,保障電力的順利運行就有著很重要的現實意義。
2.常見的電力變壓器故障
電力變壓器由于各種人為的或者環境的因素,在使用過程中難免會產生這樣那樣的故障。廣義的說常見的變壓器故障分為兩種類型。第一種類型是內部故障,這種故障主要發生在電力變壓器的油箱里面;第二種類型是外部故障,這種類型的故障在油箱外部比較常見,常發生在絕緣套管及其引出線上。在故障發生時,前者要切除變壓器可以依靠差動保護動作以及瓦斯;而后者一般只能由差動保護動作實現。在故障發生的情況下,利用瓦斯和差動保護等的速動保護切除故障變壓器,變壓器的動穩定性則是設備是否損壞的主要因素。
如果電力變壓器的故障發生在兩側母線及其相連的間隙時,若故障設備的保護裝置保護拒動或者故障設備未配保護,如低壓側母線保護等,這種情況下切除故障變壓器只能靠變壓器后備保護動。此時由于故障造成的過量電流就可能通過變壓器一段時間,這是因為電力變壓器的后備保護帶具有延時性。在過量電流通過的時間段內,變壓器的熱穩定性則是設備否損壞主要決定因素。
電力變壓器在故障發生的情況下依然工作屬于不正常的工作狀態,會對電力設備造成很大的損害,如設備周圍的絕緣材料迅速老化導致電力設備的某些零部件熱量過高。因此為了保護電力設備,在電力變壓器發生故障時應及時將其切除避免其他故障的發生。
3.電力變壓器繼電保護的原理
在電力變壓器發生故障時,主要表現為電流增加、電壓降低以及電壓和電流間的相位發生變化。繼電保護的原理就是根據電力變壓器正常運行時與故障發生時的電流、電壓參數差別而進行工作的[1]。例如,電流保護的繼電保護是根據電流增大工作的;電壓保護的繼電保護是根據電壓降低工作的;而阻抗類型的繼電保護工作是根據電壓和電流比值的變化進行的;差動保護類型的繼電保護特點是利用電力設備各端電流大小和相位的差別而進行工作等。
4.電力變壓器繼電保護的特點
4.1具有高可靠性
電力變壓器的繼電保護裝置的工作特點決定了繼電保護裝置的高可靠性,這需要對繼電保護裝置進行有合理的設計配置以保證繼電保護的優良性能,此外,在運行過程中進行合理的維護與管理也是很有必要的。在電力系統中,方法庫和數據倉庫是繼電保護裝置所采用的信息管理技術,這不僅方便對保護系統進行維護和升級,而且在繼電保護裝置運行時,整個信息管理系統為集中于網絡中心的數據庫和規則庫,簡言之就是集中式的運輸,比傳統分散式的傳輸更具有優勢[2]。具備了這樣的繼電保護系統,個別有問題的客戶工作站就不會對整個電力系統造成不良的影響。
4.2具有強實用性
針對繼電保護裝置的電力變壓器,當在實際生活中電力變壓器產生了故障,繼電保護能夠針對實際產生的故障通過使用和共享二次部分中的各類數據有效的解決[3]。由于這種繼電保護設備能夠根據實際情況統計數據和分析系統,這就對工作人員的操作起到了非常實用的作用,具有很強的適用性。
4.3具有便于操作性
當前的電力變壓器的繼電保護裝置都能與變電站的微機監控系統有通信聯系。“繼電保護裝置能實現與變電站的微機監控系統聯系溝通是保護裝置具備串行通信的能力,這樣就能通過遠程監控對整個電力變壓器的繼電保護裝置進行實時監控,保障了繼電保護系統的可操作性,進而使電力系統更為安全的運行[4]。”
5.變壓器繼電保護的設計
電力變壓器的繼電保護裝置是變壓器的安全衛士,對變壓器的工作具有監督的作用,并能將發生故障的電力變壓器及時切除。因此,對電力變壓器的繼電保護裝置進行優化設計具有非常重要的現實意義,具體措施可以分為以下幾個方面:
A.針對電力變壓器的繼電保護裝置,其中的瓦斯保護可以用于第一類故障即在變壓器油箱內部發生的故障。另外瓦斯保護也可以用于變壓器郵箱內油面降低的情況。對于0.4×106VA及以上車間內油浸式變壓器和0.8×106VA 及以上油浸式變壓器,我們均應對其裝備瓦斯保護。
B.針對電力變壓器的繼電保護裝置,反應變壓器內部短路、套管及引出線等第二類故障,設置縱聯差動保護。故障產生時可瞬時切斷電力變壓器兩側的斷路器。
(1)對 6.3×106VA 以下并列運行以及廠用變壓器的變壓器,和1×107VA 以下單獨運行以及廠用備用變壓器的變壓器,為了實現繼電保護,如果后備保護動作延遲的時間大于0.5s,我們應裝設電流速斷裝置在此設備上。
(2)應裝設縱聯差動保護在6.3×106VA 以下并列運行以及廠用變壓器的變壓器,和1×107VA 以下單獨運行以及廠用備用的變壓器的變壓器,還有2×106VA及以上用電流速斷保護靈敏性不符合要求的變壓器設備上。
(3)應裝設雙重縱聯差動保護與高壓側電壓為320kV及以上變壓器以實現繼電保護。
(4)發電機變壓器組是整個電力傳輸的起點,因此我們應對其繼電保護裝置進行嚴格的設計以保證電力的順利傳輸。具體實施分為以下幾個方面:a). 單獨的縱聯差動保護可以裝設與變壓器和發電機之間有斷路器的情況;b).對于變壓器和發電機之間沒有斷路器的情況,共用縱聯差動保護可以裝設與1×108VA及以下變壓器與發電機組;共用縱聯差動保護和單獨縱聯差動保護同時裝設1×108VA 以上發電機。
C.反應變壓器對稱過負荷保護。
過負荷保護使用與的情況如下:
(1)當數臺4×105VA 及以上的變壓器并列運行或單獨運行并作為其他負荷的備用電源時,可根據實際情況裝設過負荷保護;
(2)過負荷保護裝置也可以用于繞組變壓器和自耦變壓器,過負荷保護在這種情況下應接于一相電流上,帶時限動作于信號。此時當變壓器設備發生故障而無人進行值守,過負荷保護就可以斷開部分負荷甚至動作于跳閘。
6.結語
總之,電力變壓器在我國的電力傳輸中占據著極為重要的地位。由于認為或者環境等各種因數,電力設備在運行過程中難免會發生這樣那樣的故障,破壞電力的供應。因此,優化電力變壓器的繼電保護設備,對于電力系統的順利運作具有非常重要的意義,可以滿足我們對電力的日常需求,推動我國電力事業的發展與進步。
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【關鍵詞】電力系統;繼電保護技術;信息管理系統
電力系統的發展與電網規模的擴大,對電力系統的管理也提出了更高的要求,隨著信息技術的發展,再加上繼電保護技術的復雜與管理的多樣化,需要對繼電保護技術的管理進行改變,而信息管理系統的建立為繼電保護技術以及電力系統的發展起到了很好的促進作用。繼電保護技術中的信息管理系統,可以解決繼電保護技術中的諸多問題,為電力系統的安全、穩定提供有利的條件。
一、繼電保護技術中的信息管理系統概述
繼電保護技術是保證電力系統穩定運行與安全的保證,當電力系統不能正常工作或是出現故障時,可以及時的向工作人員或是控制設備發出信號,則工作人員可以根據斷路器發出的信號對出現的故障進行處理,從而保證電力系統的正常運行。
繼電保護技術在電網工作中發揮著重要的作用,不僅技術性很強而且責任重大,技術人員每天面對繁復的電網結構、設備設置以及運行方式等的各種信息,工作繁重,因此,對繼電保護技術中的信息管理系統進行開發與管理是電網發展的要求。繼電保護技術中的信息管理系統是對繼電保護技術中涉及的表格、數據、文件以及圖形等進行的查詢、瀏覽以及刪除等,還涉及一、二次設備參數等的事務管理,因此,大大提高了準確性和工作效率。
二、繼電保護技術中的信息管理系統的需求
繼電保護技術在電網以及電力系統中發揮著很重要的作用,一個規范、高效的信息管理系統包括幾下幾個方面:
1、圖紙管理
繼電保護技術至關重要,其信息管理系統的核心主要是信息化的圖紙管理,對圖紙的管理不僅僅是傳統意義上的靜態的、檔案意義上的圖紙管理,更為重要的是信息化的過程中的動態的、生產過程中的圖紙管理,利用信息管理系統,實現圖紙的制作、瀏覽、審批以及查詢等的功能。
2、文檔管理
利用信息技術實現對資料、文件以及記錄的信息的管理,用戶可以自己來控制目錄,從而可以支持各種類型的資料的傳遞與瀏覽,并利用關鍵詞實現對文件的查詢與文檔的簽名,保證文檔的技術性以及安全性。
3、定值管理
繼電保護技術應該根據系統和類型的不用進行數據的統計和整理,從而可以根據不同的數據建立表單,實現各種類型的查詢和關鍵詞的控制,建立的表單都可以自動的生成,用戶也可以根據不同進行適合自己的自定義的模版輸出。
三、繼電保護技術中的信息管理系統的建立
1、繼電保護技術中圖紙的信息系統管理
繼電保護技術中圖紙管理是其核心與關鍵,但是,傳統的繼電保護圖紙管理仍是人工管理或是進行手工繪圖,而且由于人員的不同進行的作圖方式也不盡相同,加上圖紙儲存方式的不同,為保證更好地管理,需要進行統一的圖紙格式。繼電保護技術中的信息系統管理的圖形文件主要有兩類:第一是位圖文件,主要是以點陣的形式對圖形進行描繪的軟件,第二是矢量類文件,這一類圖形文件主要是利用數學方法對幾何元素進行描述,從而組成真實、細致的圖像,利用此將圖紙進行轉化,從而成為矢量圖文件,在實際的操作過程中,進行矢量化的圖紙繪制是一種很有效的方法。
2、繼電保護技術中數據庫的信息系統管理
繼電保護的圖紙是一種很專業的圖紙,而且種類很多,因此,需要對圖紙進行整理與分類,這就需要數據結構以及數據庫的建立。數據庫中的每個元件都有兩層表的結構設計,參數表與基本屬性表,其中,參數表是對每個元件的參數類型,而基本屬性表包括圖紙名和元件坐標等,并且利用ID為基本屬性表的參數的關鍵。對圖紙進行分析、整理后,還需要對圖元進行分類,從而實現數據庫的建立。
3、繼電保護技術中技術資料的信息系統管理
技術資料管理是指將電子文檔、掃描的圖片等的資料進行分類管理,從而創建一種有效的資源管理的模式。其中的技術主要包括:數字簽名,對文檔進行存檔的過程中,實現對用戶的電子身份認證;定值管理,利用保護定值代碼進行各種模板的定制;班組信息管理,是對繼電保護的日常管理工作進行圖表的修改以及創建,從而更有利于資料的管理;網頁的瀏覽,對繼電保護技術中常用的表格進行掃描,并且利用客戶端進行網頁的瀏覽,實現技術資料的上傳。
結 語
繼電保護的技術性要求很高,繼電保護技術工作的繁雜需要建立一個實用性以及規范性的信息管理系統,從而可以改變傳統管理工作中的復雜現象,從而更好地提高工作效率與管理化水平。在進行繼電保護技術中的信息管理系統建立的過程中,要根據實際問題進行具體的分析,如充分考慮數據的采集兼容性問題,系統的可靠性等問題,這些都需要具體的分析,以建立一個高效、科學的信息管理模式,從而在電力系統中可以發揮更為重要的作用。
參考文獻
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目前,我國電力系統的規模不斷擴大,各類電氣設備的數量也隨之不斷增多,由于系統覆蓋范圍較廣、運行環境復雜多變,加之一些人為因素的影響,使得電氣設備的故障問題頻發,這對電力系統的安全、可靠運行造成了嚴重影響。繼電保護裝置是確保電力系統安全、穩定運行的重要設備,而裝置自身的可靠性是其能否充分發揮出保護作用的關鍵之所在。為此,提高繼電保護的可靠性就顯得尤為重要。基于此點,本文就提高10kV供電系統繼電保護可靠性進行淺談。
關鍵詞:供電系統;繼電保護;可靠性;
中圖分類號:U223 文獻標識碼: A
一、繼電保護可靠性的重要性及引起繼電保護可靠性降低的原因分析
(一)繼電保護可靠性的重要性
10kV供電系統是整個電力系統中一個較為重要的組成部分,它的安全、可靠、穩定運行不僅直接關系到電力系統能否正常運行,而且還直接影響用戶用電。所謂的繼電保護實質上就是供電系統中用于對一次設備進行監測、保護及控制的自動裝置,它的核心是繼電器。在供電系統中,繼電保護裝置的主要任務是確保系統安全可靠運行,它能夠掌握系統的實時運行狀態,并且還能夠及時發現系統中存在的問題,然后借助斷路器將問題部分從整個系統中切除,以此來降低對系統安全供電的影響。繼電保護裝置還能在系統出現故障時,自動發出告警信號通知工作人員,這為故障的及時恢復提供了有利條件。以上種種充分說明了繼電保護裝置的存在有效確保了供電系統的安全運行。
(二)引起繼電保護可靠性降低的主要原因
1.勵磁涌流的影響。通常情況下,10kV供電系統的線路中都存在勵磁涌流,而繼電保護對線路的保護方式是電流的速斷保護,簡單來講,就是按照最大的通過電流設定保護限值,若是當靈敏度大于1.2時,動作電流的取值就會變小,特別是一些較長的線路,動作電流會變得更小,這樣一來就會引起開關重合閘的情況。當故障切除后,電壓恢復的過程中,勵磁涌流會急劇增大,此時鐵芯當中的磁流通量峰值會高出額定電流數倍之多,從而嚴重影響了繼電保護裝置的可靠性。
2.運行環境的影響。在電力系統運行環境的周圍空氣中,一般都會存在大量的雜質和發電殘留物,加之運行環境始終處于高溫狀態,這在一定程度上加快了繼電保護裝置的老化和腐朽速度,從而導致裝置本身的性能急劇下降。此外,環境當中的一些有害物質還會造成電源插頭被腐蝕,這樣便可能引起繼電器接觸不良,保護功能也會隨之喪失。
3.設備自身的質量問題。對于繼電保護裝置而言,因其本身屬于較為精密的設備,從而決定了它的生產工藝屬于技術性生產,因此,生產廠家有必要嚴格控制繼電保護裝置的生產質量。然而,在利益的驅動下,有些廠家在制造時偷工減料,致使裝置的整體質量達不到標準要求,這些質量不合格裝置一旦安裝到電力系統當中,不但無法起到應有的保護作用,反而會成為引起各類故障。
4.誤操作造成的裝置可靠性降低。繼電保護裝置的安全可靠運行與電源的操作有著十分密切的關系,尤其是電容儲能裝置,一旦電解電容老化或是容量減少,當故障發生時便無法及時切除。
5.人為因素。安裝人員在接線時沒有按照設計要求進行,或是憑借自身的經驗進行接線,從而導致接線不正確,這給裝置的正常運行埋下了安全隱患。
二、提高10kV供電系統繼電保護可靠性的有效途徑
(一)嚴把設備質量關
目前,市面上的繼電保護裝置種類繁多,質量也參差不齊,為了確保裝置的可靠性,必須選用質量合格的產品。為此,在購置繼電保護裝置時必須嚴把質量關,并對裝置中各元器件的質量進行全面分析。應當多選用一些故障率低、使用壽命長的元器件,如電磁型繼電器的轉動部件應當具有良好的光潔度、晶體管中各主要器件的焊接質量應合理等等。通過嚴格控制裝置自身的質量,能夠從根本上提高繼電保護的可靠性。
(二)改善繼電保護裝置的運行環境
通過對繼電保護裝置運行環境的改善,不但能夠進一步提高裝置動作的可靠性,而且還能延長裝置的使用壽命。在繼電保護裝置日常運行時,應當保持繼電保護室的密閉性,在條件允許的情況下,應在繼電保護室內配置空調系統,以此來調節室溫,尤其是在炎熱的夏季,正常的室溫能夠使裝置始終處于最佳的運行狀態,這極大程度地提高了繼電保護的可靠性。
(三)提高裝置的設計質量
為了使繼電保護裝置在系統出現故障時能夠有選擇性地進行動作,避免拒動和誤動作的情況發生,應當在保護裝置設計和整定計算的過程中充分考慮元器件的合理配合,這有助于進一步提高繼電保護裝置的動作可靠性。此外,為防止供電系統二次事故的范圍擴大,可在系統中較為重要的變電所內加裝備自投裝置。大量的實踐表明,在10kV供電系統內加裝該設備,可以在電源事故發生時,起到有效的控制作用,供電安全獲得了有效保證。
(四)加大裝置可靠性的管理力度
首先,供電企業應當加強組織制度建設,不斷對管理網絡進行完善,并將確保供電可靠性作為工作重點來抓,進一步加大可靠性管理力度,建立健全10kV供電系統繼電保護可靠性管理體系,同時成立專項管理小組,確保工作落實到位。此外,還應定期組織召開可靠性指標分析會議,并對當前工作中存在的問題和不足進行認真分析,制定出可行的工作計劃,以此來提高可靠性的管理水平;其次,應當認真貫徹新規程,并加強專業培訓,做好評價指標的分析工作,不僅要對供電可靠性的相關指標進行分析,而且還要對故障原因和檢修中存在的問題進行分析,為系統可靠性評估提供依據。
(五)認真做好繼電保護裝置的檢驗工作
目前,10kV供電系統基本實現了繼電保護在線監測,為了進一步提高裝置的安全運行水平,應當加強定期測試,可每半年對集成、微機和晶體管保護進行一次定期測試,具體項目包括如下內容:微機保護應當打印出詳細的采樣報告、定制報告等,并對報告進行綜合分析后給出結論;晶體管保護則應當對電源和關鍵工作點電位進行測試,現場發現問題必須及時查明原因,并采取相應的措施加以解決處理,問題嚴重時應當上報給相關部門。
結論:
總而言之,隨著我國電力系統的規模不斷擴大,系統運行的安全性和穩定性愈發重要,這對繼電保護也提出了更高的要求。為此,應當采取科學合理、行之有效的措施進一步提高繼電保護的可靠性,這不僅有利于確保整個電力系統的安全運行,而且還有助于推動我國電力行業健康、穩定發展。
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【關鍵詞】220KV電網;繼電保護;變壓器;短路計算
1.繼電保護的基本原理
繼電保護裝置應在系統發生故障或不正常運行時,迅速,準確的切除故障元件或發出信號以便及時處理,因此,繼電保護裝置是電網及電氣設備安全可靠運行的保證。繼電保護裝置必須具有正確區分被保護元件是處于正常運行狀態還是發生了故障,是保護區內故障還是區外故障的功能。保護裝置要實現這一功能,需要根據電力系統發生故障前后電氣物理量變化的特征為基礎來構成。電力系統發生故障后,工頻電氣量變化的主要特征是:
(1)電流增大。短路時故障點與電源之間的電氣設備和輸電線路上的電流將由負荷電流增大至大大超過負荷電流。
(2)電壓降低。當發生相間短路和接地短路故障時,系統各點的相間電壓或相電壓值下降,且越靠近短路點,電壓越低。
(3)電流與電壓之間的相位角改變。正常運行時電流與電壓間的相位角是負荷的功率因數角,一般約為20o,三相短路時,電流與電壓之間的相位角是由線路的阻抗角決定的,一般為60o~85o,而在保護反方向三相短路時,電流與電壓之間的相位角則是180o+(60o~85o)。
(4)測量阻抗發生變化。測量阻抗即測量點(保護安裝處)電壓與電流之比值。正常運行時,測量阻抗為負荷阻抗;金屬性短路時,測量阻抗轉變為線路阻抗,故障后測量阻抗顯著減小,而阻抗角增大。
不對稱短路時,出現相序分量,如兩相及單相接地短路時,出現負序電流和負序電壓分量;單相接地時,出現負序和零序電流和電壓分量。這些分量在正常運行時是不出現的。利用短路故障時電氣量的變化,便可構成各種原理的繼電保護。此外,除了上述反應工頻電氣量的保護外,還有反應非工頻電氣量的保護。
2.繼電保護的基本要求
繼電保護裝置為了完成它的任務,必須在技術上滿足選擇性、速動性、靈敏性和可靠性四個基本要求。對于作用于繼電器跳閘的繼電保護,應同時滿足四個基本要求,而對于作用于信號以及只反映不正常的運行情況的繼電保護裝置,這四個基本要求中有些要求可以降低。
2.1 選擇性
選擇性就是指當電力系統中的設備或線路發生短路時,其繼電保護僅將故障的設備或線路從電力系統中切除,當故障設備或線路的保護或斷路器拒動時,應由相鄰設備或線路的保護將故障切除。
2.2 速動性
速動性是指繼電保護裝置應能盡快地切除故障,以減少設備及用戶在大電流、低電壓運行的時間,降低設備的損壞程度,提高系統并列運行的穩定性。一般必須快速切除的故障有:
(1)使發電廠或重要用戶的母線電壓低于有效值(一般為0.7倍額定電壓)。
(2)大容量的發電機、變壓器和電動機內部故障。
(3)中、低壓線路導線截面過小,為避免過熱不允許延時切除的故障。
(4)可能危及人身安全、對通信系統或鐵路信號造成強烈干擾的故障。
故障切除時間包括保護裝置和斷路器動作時間,一般快速保護的動作時間為0.04s~0.08s,最快的可達0.01s~0.04s,一般斷路器的跳閘時間為0.06s~0.15s,最快的可達0.02s~0.06s。
對于反應不正常運行情況的繼電保護裝置,一般不要求快速動作,而應按照選擇性的條件,帶延時地發出信號。
2.3 靈敏性
靈敏性是指電氣設備或線路在被保護范圍內發生短路故障或不正常運行情況時,保護裝置的反應能力。能滿足靈敏性要求的繼電保護,在規定的范圍內故障時,不論短路點的位置和短路的類型如何,以及短路點是否有過渡電阻,都能正確反應動作,即要求不但在系統最大運行方式下三相短路時能可靠動作,而且在系統最小運行方式下經過較大的過渡電阻兩相或單相短路故障時也能可靠動作。系統最大運行方式:被保護線路末端短路時,系統等效阻抗最小,通過保護裝置的短路電流為最大運行方式;系統最小運行方式:在同樣短路故障情況下,系統等效阻抗為最大,通過保護裝置的短路電流為最小的運行方式。
保護裝置的靈敏性是用靈敏系數來衡量。
2.4 可靠性
可靠性包括安全性和信賴性,是對繼電保護最根本的要求。
安全性:要求繼電保護在不需要它動作時可靠不動作,即不發生誤動。
信賴性:要求繼電保護在規定的保護范圍內發生了應該動作的故障時可靠動作,即不拒動。
繼電保護的誤動作和拒動作都會給電力系統帶來嚴重危害。即使對于相同的電力元件,隨著電網的發展,保護不誤動和不拒動對系統的影響也會發生變化。
以上四個基本要求是設計、配置和維護繼電保護的依據,又是分析評價繼電保護的基礎。這四個基本要求之間是相互聯系的,但往往又存在著矛盾。因此,在實際工作中,要根據電網的結構和用戶的性質,辯證地進行統一。
3.變壓器中性點接地的確定
3.1 變壓器中性點接地位置和數目的選擇原則
電力系統中性點接地方式有兩大類:一類是大接地電流系統;一類是小接地電流系統。
通常,變壓器中性點接地位置和數目按如下兩個原則考慮:一是使零序電流保護裝置在系統的各種運行方式下保護范圍基本保持不變,且具有足夠的靈敏度和可靠性;二是不使變壓器承受危險的過電壓,為此,應使變壓器中性點接地數目和位置盡可能保持不變。
在中性點直接接地電網發生接地短路時,零序電流的大小和分布與電網中變壓器中性點接地數目和位置有很大關系。在系統不失去中性點接地的前提下,安排一部分變壓器中性點接地運行,另一部分變壓器中性點不接地運行,并使變壓器中性點接地數目及位置盡量不變,以保證零序保護動作范圍的穩定和具有足夠的靈敏性。
(1)在單母線運行的發電廠和高壓母線上有電源聯絡線的變電站變壓器中性點應接地。
(2)在具有兩臺以上的變壓器,而且是雙母線固定連接方式運行的發電廠和高壓母線上有兩回以上電源聯絡線的變電所,每組母線上至少有一臺變壓器的中性點直接接地,這樣當母聯開關斷開后,每組母線上至少保留有一臺變壓器的中性點直接接地。
(3)在單電源網絡中,終端變電所的變壓器中性點一般不應接地。
(4)在多電源的網絡中,每個電源處至少應該有一個中性點接地,以防止中性點不接地的電源因某種原因與其它電源切斷聯系時,形成中性點不接地系統。
(5)變壓器低壓側接入電源,當大接地電流電網中發生接地短路而該電源的容量能夠維持接地點發生的電弧時,則變壓器的中性點應該接地,如果該電源的容量不是足以維持接地電弧時,則中性點不接地。
(6)為便于線路接地保護配合,在低壓側沒有電源的樞紐變電所,部分變壓器的中性點應直接接地。
(7)接在分支線上的變電所,低壓側雖無電源,但變壓器低壓側是并聯運行的,為使橫差差動保護正確動作,變壓器的中性點應接地。
(8)自耦型和有絕緣要求的其它變壓器,其中性點必須接地運行。
3.2 變壓器中性接地的數目和位置
主變中性點的投入數量和位置直接影響系統的零序阻抗,零序阻抗的變化又改變著零序電流的分布。考慮到零序保護的靈敏性和變壓器中性點絕緣,系統過電壓,保護整定配合等因素,零序阻抗應基本不變。如你廠接線為雙母線,一般應保持一條母線上有一臺變壓器接地。如為單母線,有兩臺及以上變壓器接在母線上時,就保持一臺變壓器中性點接地。備用變的220KV側中性點接地也是算作220KV系統的接地點的,與主變的中性點接地無異。一般情況下,備用變與中性點接地的主變是分別運行于不同母線的。為了接地短路時,變壓器不會受到過電壓的危害,又能使零序電流的分布基本不變,系統中各變電站的變壓器接地情況如表1所示:
表1 變壓器中性點接地情況表
變電站名稱 A B C D E
變壓器臺數 1 2 3 4 2
220KV側中性點接地變壓器臺數 1 1 2 2 1
4.短路計算
4.1 短路概述
短路是電力系統的嚴重故障。所謂短路,是指一切不正常的相與相之間或相與地之間發生通路的情況。產生短路的原因有元件損壞、氣象條件惡化等。在三相系統中可能發生的短路有:(1)三相短路;(2)兩相短路;(3)兩相接地短路;(4)單相接地短路。電力系統的運行經驗表明,在各種類型的短路中,單相短路占大多數,兩相短路較少,三相短路機會最少。從短路計算方法來看,一切不對稱短路的計算在采用對稱分量法后,都歸結為對稱短路的計算。
4.2 短路計算的目的
在設計中,短路計算是其中的一個重要環節。計算的目的主要有以下幾個方面:
(1)以便選擇有足夠機械穩定度和熱穩定度的電氣設備,如斷路器等,必須以短路計算作為依據。
(2)為了合理地配置各種繼電保護和自動裝置并正確整定其參數,必須對電力網中發生的各種短路進行計算和分析。
(3)進行電力系統暫態穩定計算,研究短路對用戶工作的影響等,也包含有一部分短路計算的內容。
(4)確定輸電線路對通訊的干擾,對已發生的故障進行分析。
實際工作中,根據一定任務進行短路計算時,必須首先確定建設條件。一般包括,短路發生時系統的運行方式,短路的類型和發生地點,以及短路發生后所采取的措施等。從短路計算的角度看,系統的運行方式指的是系統中投入運行的發電、變電、輸電、用電設備的多少以及它們之間相互連接的情況,建設不對稱短路時,還應包括中性點的運行狀態。不同的計算目的,對應的計算條件不同。
4.3 短路計算條件
在實際工作中,根據一定的任務進行短路計算時必須首先確定計算條件.所謂計算條件是指短路發生時系統的運行方式,短路的類型和發生地點,以及短路發生后所采取的措施。為使所選電器具有足夠的可靠性、經濟性和合理性,并在一定時期內適應電力系統發展的需要,作驗算用的短路電流應按下列條件確定:
(1)容量和接線:按本工程設計最終容量計算,并考慮電力系統遠景發展規劃一般為本期工程建成后的5-10年,其接線應采用可能發生最大短路電流的正常接線方式,但不考慮在切換過程中可能短時并列的接線方式。
(2)短路種類:一般按三相短路驗算,若其它種類短路較三相短路嚴重時,則應按最嚴重的情況驗算。
(3)正常工作時,三相系統對稱運行。
(4)所有電源的電動勢相位角相同。
(5)電力系統中各元件的磁路不飽和,即帶鐵芯的電氣設備電抗值不隨電流大小發生變化。
(6)短路發生在短路電流為最大值的瞬間。
(7)不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流。
(8)元件的計算參數均取其額定值,不考慮參數的誤差和調整范圍。
4.4 短路類型
由電力系統不對稱故障分析,短路電流正序分量可以統一寫成:
式中表示附加電抗,其值隨短路型式的不同而不同,上角標(n)是代表短路類型的符號。上式表明,在簡單不對稱短路的情況下,短路點電流的正序分量,與在短路點每一相中加入附加電抗而發生三相短路時的電流相等。這個概念稱為正序等效定則。短路電流的絕對值與它的正序分量的絕對值成正比,即:
式中,m(n)為比例系數,其值視短路種類而異,各種簡單短路時的和m(n)如表2所示:
表2 簡單短路時的和m(n)表
短路類型 m(n)
三相短路 0 1
兩相短路接地
兩相短路
單相短路 3
目前,繼電保護向計算機化、網絡化方向發展,保護、控制、測量、數據通信一體化和人工智能化對繼電保護提出了艱巨的任務,也開辟了研究開發的新天地。隨著改革開放的不斷深入、國民經濟的快速發展,電力系統繼電保護技術將為我國經濟的大發展做出貢獻。
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【關鍵詞】繼電保護;可靠性;電力系統
talking about how to ensure reliable operation of relay
wang hao-jun
(chang xinjiang yili local power source eaux ltd yining xinjiang 835000)
【abstract】protection is an important part of the power system, it has to ensure the safe operation of the system, the prevention of accidents and failures to expand has important significance. however, in practical work, protection devices appear occasionally tripping and malfunction situations, reducing the protection operation reliability, and thus on the security, stability, power threat. through the reliable operation of relay protection discuss improve grid security and stability.
【key words】protection;reliability;power system
繼電保護是指在正常用電的情況下,對電路故障等情況進行及時報警,從而保證電子元器件的安全。隨著我國經濟的持續發展,各類用電設備急劇增加,電力系統中的正常工作電流和短路電流也隨之不斷增大,繼電保護技術就是在這一背景下發展起來的。目前,我國不少地區繼電保護還不能可靠運行,保護動作失靈和大面積停電的事故時有發生,嚴重影響著人民群眾生產生活的順利進行。因此,提高繼電保護運行的可靠性無疑具有重要的意義。
1. 確保繼電保護的可靠運行
1.1 確保繼電保護的驗收和日常操作能夠合理進行。
(1)做好繼電保護的驗收工作。在繼電保護裝置安裝完成后,要對其進行調試和嚴格的自檢,將安全隱患消滅在萌芽狀態。工廠方面可組織檢修部、運行部和生產部等部門對整個裝置進行整組、開關合跳等試驗,在繼電保護設備生產人員的指揮下運行有效時間,在驗收合格后方可投入使用。
(2)科學操作、定期檢查。在與繼電保護裝置有關的情況出現變更時,負責人要對包括變更具體內容和時間在內的變更情況進行詳細記錄,并與注意事項進行核對。交接班時要對裝置的運行情況進行檢查。如果條件允許,還應在早晚班中間安排一到兩次全面、系統的檢查。檢查的內容主要包括:開關、壓板位置是否正確;各個回路接線處是否正常;繼電器接點是否完好,線圈及附加電阻的溫度是否適宜,是否被高溫損壞;保護壓板是否開始使用;指示燈、運行的監視燈指示是否準確;光字牌、警鈴、事故音響是否出現故障等。
(3)加強對操作人員的業務培訓。除了要求操作人員有豐富的理論知識外,還要對他們進行適當的崗前培訓,讓他們了解繼電保護的原理。在對裝置進行例行檢查前,操作人員要預先對二次回路端子、繼電器、信號掉牌及壓板等進行熟悉和了解,以便使操作能夠按設備調度范圍的劃分進行。在編寫設備使用說明書時,應該做到詳細、準確、規范,使值班人員能夠更好地理解說明書中的內容,避免因不了解而導致誤操作現象發生。
(4)另外,企業在對員工進行培訓時要注意對可能出現的特殊情況進行說明,以免發生不必要的事故。例如,某110kv變電站發生110kv母pt失壓,備自投動作,主供跳開,備供未合,導致全站失電。在分析事故原因后發現,二次電壓線a630鳳凰端子排扣反,導致pt失壓,跳主供開關的線接在手跳回路中,手跳將備自投閉鎖,致使備供沒有合上,全站失電。鳳凰端子排扣反是肉眼無法觀察到的,定值是負責定值管理的工作人員下發的,而現場實際負荷電流的大小只有保護人員才知道,繼電保護裝置的運行有時不具有穩定性,應對可能出現的情況加以說明和重視。因此這次事故主要因為工作人員對繼電保護裝置的運行不夠重視,沒有對其運行進行準確操作造成的。
1.2 轉變繼電保護事故處理的思路。
在做好繼電保護設備的驗收、日常檢查工作,并能準確操作后,繼電保護事故的發生概率將明顯下降。然而,若繼電保護運行過程中出現了事故,對其進行有效處理,并深入了解事故發生的原
因,總結經驗教訓,才能及時地發現繼電保護裝置及其運行過程中存在的問題,以便對其進行及時處理和整改,從而確保設備的可靠運行。
1.2.1 加強對相關數據的利用。通常,繼電保護裝置運行中存在工作的連續性和隱蔽性,即在保護操作結束后設備可能還會連續工作一段時間,這樣就容易對用電設備造成一定的危害。同時,繼電保護裝置的運行還存在一定的隱蔽性,在日常操作中不易察覺,當出現故障的時候才會被發現。而利用故障錄波、時間記錄、微機事件記錄、裝置燈光顯示信號等信息來還原故障發生時設備的有關情況,則能有效地找到事故發生的原因,消除連續性和隱蔽性所帶來的不利影響。
1.2.2 對故障原因進行有效區分。繼電保護運行過程中出現故障的種類很多,原因也很多,有時很難界定是人為事故還是設備事故,因此對于事故原因的判定絕不能僅憑以往的經驗作為依據,而是要有原則、有依據地一步步進行檢查。對于設備存在的問題,操作和值班人員要如實向技術人員反映,以便技術人員對裝置運行可靠性進行更加準確的判斷,將問題消滅在萌芽狀態。 1.2.3 對事故處理采用正確的方法。在對事故進行處理之前,要保證所使用的繼電保護測試儀、移相器等具有較強的穩定性,萬用表、電壓表、示波器等具有高輸入阻抗性能,同時要按照有關方面的要求確保試驗所用的電源為直流單獨供電電源。除了要做好事故處理的準備工作外,還要采取與事故類型相適應的檢查方法。常用的檢查方法有:整組試驗法、順序檢查法和逆序檢查法。
(1)整組試驗法主要通過檢查繼電保護裝置的動作時間、動作邏輯等是否正常來判明問題產生的根源。這種方法的主要優點就是能在較短的時間內再現故障,缺點是不能有效查找故障發生的原因。通過這種檢查方法發現問題后,經過處理,能提高整個裝置的可靠性。
(2)順序檢查法按照外部檢查、絕緣檢測、定值檢查、電源性能測試、保護性能檢查等依次進行,通過檢驗調試的手段來尋找故障。針對繼電保護裝置在運行中微機保護出現拒動或者邏輯出現問題等不可靠性來對設備進行檢查和調試。
(3)逆序檢查法則是從事故發生的結果出發,一級一級往前查找,直到找到根源。針對繼電保護裝置在運行中出現誤動的不可靠性,可利用這種方法進行檢查。
1.3 提高繼電保護的技術水平。
提高繼電保護的技術水平,可以使對繼電保護的驗收、日常管理和操作等工作更加便捷有效,也能減少相關事故的發生,更是確保繼電保護可靠運行的關鍵因素。綜合其發展歷程,可以從以下兩方面提高繼電保護的技術水平。
1.3.1 提高繼電保護運行的微機化和網絡化水平。
(1)隨著電信技術的不斷發展,微機保護硬件的科技含量也得到了較大幅度的提高。現在,同微機保護裝置大小相似的工控機的功能、速度和存儲容量都遠遠超過了當年的小型機。用成套的工控機做繼電保護的想法在技術上已經變得可行,這樣,就能使繼電保護運行過程中的微機不可靠性得到一定的控制。但對微機化如何能更好地滿足電力系統要求,如何進一步提高繼電保護的可靠性,如何取得更大的經濟效益還需要進行深入地研究。可以說,計算機網絡將深入到各種工業領域,為電力系統提供通信手段,徹底改變繼電保護的運行方式和狀態。
(2)從現階段的實際情況來看,除了差動保護和縱聯保護外,所有的繼電保護裝置都只能反映保護安裝處的電氣量,繼電保護裝置的作用也只能是切除故障元件,縮小事故的影響范圍。安裝、使用繼電保護裝置的目的不僅是縮小事故范圍,還希望它能保證電力系統的安全穩定運行。這就要求每個保護單元都能共享全系統的運行和故障信息數據,各個保護單元與重合閘裝置在分析這些信息和數據的基礎上協調動作,從而進一步提高保護的及時性和準確性。而想要實現這一設想的前提條件是要將整個電力系統各主要設備的保護裝置都通過計算機網絡連接起來,實現微機保護裝置的網絡化,這方面的技術水平急待提高。
1.3.2 提高繼電保護運行的智能化水平。智能化是提高繼電保護運行可靠性的重要技術創新,目前,“人工智能技術”這一詞匯已經出現在社會的很多領域,諸如神經網絡、進化規劃、遺傳算法、模糊邏輯等技術在電力系統中已經得到了應用,在繼電保護領域應用的研究也正在進行并不斷深化。人工智能技術的引進將使繼電保護裝置的穩定性大大
高,而其工作的連續性和隱蔽性等不可靠因素將會得到有效的控制和改進。
2. 結束語
關鍵詞:電力系統;繼電保護;可靠性;淺析
中圖分類號:TU7 文獻標識碼:A 文章編號:
要確保繼電保護的可靠運行,可以從以下幾個方面進行努力:第一,做好繼電保護的驗收、日常操作工作,防止保護裝置發生拒動和誤動。第二,轉變繼電保護事故處理的思路,通過對事故的總結和處理了解繼電保護可靠運行中可能會出現的問題,并及時加以解決和完善。第三,加強繼電保護運行的微機化、網絡化和智能化,通過技術的不斷提高,最終現實繼電保護的可靠運行。
1 確保繼電保護的可靠運行
1.1 確保繼電保護的驗收和日常操作能夠合理進行
1.1.1 做好繼電保護的驗收工作。在繼電保護裝置安裝完成后,要對其進行調試和嚴格的自檢,將安全隱患消滅在萌芽狀態。工廠方面可組織檢修部、運行部和生產部等部門對整個裝置進行整組、開關合跳等試驗,在繼電保護設備生產人員的指揮下運行有效時間,在驗收合格后方可投入使用。
1.1.2 科學操作、定期檢查。在與繼電保護裝置有關的情況出現變更時,負責人要對包括變更具體內容和時間在內的變更情況進行詳細記錄,并與注意事項進行核對。交接班時要對裝置的運行情況進行檢查。如果條件允許,還應在早晚班中間安排一到兩次全面、系統的檢查。檢查的內容主要包括:開關、壓板位置是否正確;各個回路接線處是否正常;繼電器接點是否完好,線圈及附加電阻的溫度是否適宜,是否被高溫損壞;保護壓板是否開始使用;指示燈、運行的監視燈指示是否準確;光字牌、警鈴、事故音響是否出現故障等。
1.1.3 加強對操作人員的業務培訓。除了要求操作人員有豐富的理論知識外,還要對他們進行適當的崗前培訓,讓他們了解繼電保護的原理。在對裝置進行例行檢查前,操作人員要預先對二次回路端子、繼電器、信號掉牌及壓板等進行熟悉和了解,以便使操作能夠按設備調度范圍的劃分進行。在編寫設備使用說明書時,應該做到詳細、準確、規范,使值班人員能夠更好地理解說明書中的內容,避免因不了解而導致誤操作現象發生。
1.1.4 另外,企業在對員工進行培訓時要注意對可能出現的特殊情況進行說明,以免發生不必要的事故。例如,某110kV變電站發生110kV母PT失壓,備自投動作,主供跳開,備供未合,導致全站失電。在分析事故原因后發現,二次電壓線A630鳳凰端子排扣反,導致PT失壓,跳主供開關的線接在手跳回路中,手跳將備自投閉鎖,致使備供沒有合上,全站失電。鳳凰端子排扣反是肉眼無法觀察到的,定值是負責定值管理的工作人員下發的,而現場實際負荷電流的大小只有保護人員才知道,繼電保護裝置的運行有時不具有穩定性,應對可能出現的情況加以說明和重視。因此這次事故主要因為工作人員對繼電保護裝置的運行不夠重視,沒有對其運行進行準確操作造成的。
1.2 轉變繼電保護事故處理的思路
在做好繼電保護設備的驗收、日常檢查工作,并能準確操作后,繼電保護事故的發生概率將明顯下降。然而,若繼電保護運行過程中出現了事故,對其進行有效處理,并深入了解事故發生的原因,總結經驗教訓,才能及時地發現繼電保護裝置及其運行過程中存在的問題,以便對其進行及時處理和整改,從而確保設備的可靠運行。
1.2.1 加強對相關數據的利用。通常,繼電保護裝置運行中存在工作的連續性和隱蔽性,即在保護操作結束后設備可能還會連續工作一段時間,這樣就容易對用電設備造成一定的危害。同時,繼電保護裝置的運行還存在一定的隱蔽性,在日常操作中不易察覺,當出現故障的時候才會被發現。而利用故障錄波、時間記錄、微機事件記錄、裝置燈光顯示信號等信息來還原故障發生時設備的有關情況,則能有效地找到事故發生的原因,消除連續性和隱蔽性所帶來的不利影響。
1.2.2 對故障原因進行有效區分。繼電保護運行過程中出現故障的種類很多,原因也很多,有時很難界定是人為事故還是設備事故,因此對于事故原因的判定絕不能僅憑以往的經驗作為依據,而是要有原則、有依據地一步步進行檢查。對于設備存在的問題,操作和值班人員要如實向技術人員反映,以便技術人員對裝置運行可靠性進行更加準確的判斷,將問題消滅在萌芽狀態。
1.2.3 對事故處理采用正確的方法。在對事故進行處理之前,要保證所使用的繼電保護測試儀、移相器等具有較強的穩定性,萬用表、電壓表、示波器等具有高輸入阻抗性能,同時要按照有關方面的要求確保試驗所用的電源為直流單獨供電電源。除了要做好事故處理的準備工作外,還要采取與事故類型相適應的檢查方法。常用的檢查方法有:整組試驗法、順序檢查法和逆序檢查法。
(1)整組試驗法主要通過檢查繼電保護裝置的動作時間、動作邏輯等是否正常來判明問題產生的根源。這種方法的主要優點就是能在較短的時間內再現故障,缺點是不能有效查找故障發生的原因。通過這種檢查方法發現問題后,經過處理,能提高整個裝置的可靠性。
(2)順序檢查法按照外部檢查、絕緣檢測、定值檢查、電源性能測試、保護性能檢查等依次進行,通過檢驗調試的手段來尋找故障。針對繼電保護裝置在運行中微機保護出現拒動或者邏輯出現問題等不可靠性來對設備進行檢查和調試。
(3)逆序檢查法則是從事故發生的結果出發,一級一級往前查找,直到找到根源。針對繼電保護裝置在運行中出現誤動的不可靠性,可利用這種方法進行檢查。
1.3 提高繼電保護的技術水平
提高繼電保護的技術水平,可以使對繼電保護的驗收、日常管理和操作等工作更加便捷有效,也能減少相關事故的發生,更是確保繼電保護可靠運行的關鍵因素。綜合其發展歷程,可以從以下兩方面提高繼電保護的技術水平。
1.3.1 提高繼電保護運行的微機化和網絡化水平。
(1)隨著電信技術的不斷發展,微機保護硬件的科技含量也得到了較大幅度的提高。現在,同微機保護裝置大小相似的工控機的功能、速度和存儲容量都遠遠超過了當年的小型機。用成套的工控機做繼電保護的想法在技術上已經變得可行,這樣,就能使繼電保護運行過程中的微機不可靠性得到一定的控制。但對微機化如何能更好地滿足電力系統要求,如何進一步提高繼電保護的可靠性,如何取得更大的經濟效益還需要進行深入地研究。可以說,計算機網絡將深入到各種工業領域,為電力系統提供通信手段,徹底改變繼電保護的運行方式和狀態。
(2)從現階段的實際情況來看,除了差動保護和縱聯保護外,所有的繼電保護裝置都只能反映保護安裝處的電氣量,繼電保護裝置的作用也只能是切除故障元件,縮小事故的影響范圍。安裝、使用繼電保護裝置的目的不僅是縮小事故范圍,還希望它能保證電力系統的安全穩定運行。這就要求每個保護單元都能共享全系統的運行和故障信息數據,各個保護單元與重合閘裝置在分析這些信息和數據的基礎上協調動作,從而進一步提高保護的及時性和準確性。而想要實現這一設想的前提條件是要將整個電力系統各主要設備的保護裝置都通過計算機網絡連接起來,實現微機保護裝置的網絡化,這方面的技術水平急待提高。
1.3.2 提高繼電保護運行的智能化水平。智能化是提高繼電保護運行可靠性的重要技術創新,目前,“人工智能技術”這一詞匯已經出現在社會的很多領域,諸如神經網絡、進化規劃、遺傳算法、模糊邏輯等技術在電力系統中已經得到了應用,在繼電保護領域應用的研究也正在進行并不斷深化。人工智能技術的引進將使繼電保護裝置的穩定性大大提高,而其工作的連續性和隱蔽性等不可靠因素將會得到有效的控制和改進。
2 結束語
繼電保護是電力系統的重要組成部分,它對保證系統安全運行、防止事故的發生和故障的擴大具有重要的意義。但是在實際工作中,繼電保護裝置偶爾也會出現拒動和誤動的情況,降低了繼電保護運行的可靠性,進而對安全、穩定供電造成威脅。筆者通過對繼電保護的可靠運行進行探討提高電網安全穩定性。
參考文獻:
[1] 張煒.電力系統可靠性分析[J].科技信息;2012,(08).