变电站保护配置及常见事故处理

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1、110kV变电站保护配置及常见 事故处理 作者 潘辉 周强 前言 本次技术讲课主要讲解的是我局 所属110kV变电所的主接线方式 保护配 置 及典型事故分析 由于本人技术有 限 可能讲解的不够全面 不是完全的 正确 请大家予以指正 第一章 110kV变电所主接线 现阶段我局共有110kV变电站29座 而根据供电可靠性 经济性 环境条件 等多个因素 采用了不同的主接线方式 其中大多数采用内桥 单母线分段接 线 还有少量的线变组接线 如丽都变 各种接线都有其特有的优缺点 一 内桥接线 优点 设备少 接线清 晰简单 引出线的切除 和投入比较方便 运行 灵活性好 还可采用备 用电源自投装置 缺点 当变

2、压器检修或 故障时 要停掉一路电 源和桥断路器 并且把 变压器两侧隔离开关拉 开 然后再根据需要投 入线路断路器 这样操 作步骤较多 继电保护 装置也较复杂 二 单母分段接线 优点 接线简单清晰 设备少 操作方便 便 于扩建和采用成套配电 装置 缺点 不够灵活可靠 任意元件故障或检修 均须使整个配电装置停 电 单母线可用隔离开 关分段 但当一段母线 故障时 全部母线仍需 短时停电 在用隔离开 关将故障的母线段分开 后才能恢复非故障段的 供电 三 线变组接线 优点 具有小型化 高 可靠性 安全性好 安 装周期短 维护方便 检修周期长等优点 缺点 设备价格昂贵 一般在环境污秽条件恶 劣 地价昂贵的

3、城区等 少数变电所采用 第二章 110kV变电所主要的保 护配置 继电保护装置的作用 当电气设备发生故障时 继电保护装置能自动 快速 有选择性的跳 开开关 切除故障设备 保证非故障设备的正 常运行 一 线路保护 线路保护的配置主要是当线路发生瞬时或永久故障时 保护能 快速 可靠 正确的切除线路故障 以保证其余设备的正常运行 1 10kV线路保护 三段式过流保护 电流速动保护 限时电流速动保护 过电流保 护 过流加速保护 是独立的一段过流保护 与重合闸配合可选择前 加速或后加速 三相一次重合闸 2 35kV线路保护 三段式过流保护 电流速动保护 限时电流速动保护 过电流保 护 过流加速保护 是独

4、立的一段过流保护 与重合闸配合可选择前 加速或后加速 三相一次重合闸 二 主变保护 现代生产的变压器 在构造上是比较可靠的 故 障机会较少 但在实际运行中 还要考虑发生各种故 障和异常工作情况的可能性 因此必须根据变压器的 容量和重要程度装设专用的保护装置 变压器的故障可分为本体故障和引出线故障两种 本体故障主要是 相间短路 绕组的匝间短路和单相 接地短路 发生本体故障是很危险的因为短路电流产 生的电弧不仅会破坏绕组的绝缘 烧毁铁芯 而且由 于绝缘材料和变压器油受热分解而产生大量的气体 还可能引起变压器油箱的爆炸 变压器的引出线故障 主要是引出线上绝缘套管的故障 这种故障可能导 致引出线的相间

5、或接地短路 以下接合主接线图 分 析一下主变保护的保护范围及动作情况 1 主变差动保护 作为主变压器线圈匝间 短 路及保护范围内相间短路和 110 kV侧单相接地短路的主保护 正常保护范围为主变三侧差动 CT之间 2 主变后备保护 主变常见的后备保护有复 合电压闭锁过流保护 零序电 流保护 零序电压闭锁过流保 护 复合电压闭锁方向过流等 保护 1 复合电压闭锁过流保护 可作为变压器内外部各种故障的后备保护 主要由复合电压元 件 负序及相间电压 过流元件及时间元件等构成 相间低电压定值U1应躲过正常运行的最大运行电压 U1 0 7Ue 70 V 负序电压定值U2应躲过正常运行的最大不平衡电压 U

6、2 0 07Ue 7 V 过电流定值Idz应躲过正常运行的最大负荷电流 Idz 1 4Ibe 时间定值Tdz 变压器中低压侧的时间定值Tdz应考虑与中低压 侧出线的时间定值Tdz相配合 变压器高压侧的时间定值Tdz应考虑 与中低压侧的时间定值Tdz相配合 2 零序电流保护定值 零序电流保护作为大接地系统接地故障的后备保 护 其电流一般取自变压器中性点接地闸刀支路 因此 只适应于中性点直接接地的变压器 3 变压器中性点过电压保护 间隙保护 在大接地系统中 如失去所有的变压器中性点而单相接地故障 依然然存在 变压器中性点对地电压将升高到相电压 出线端的相 电压将升高到线电压 这对分级绝缘变压器的绝

7、缘安全构成威胁 因此 必须在变压器中性点接地刀闸支路旁并接放电间隙 同时设 置零序过压保护来保障变压器中性点的绝缘安全 间隙放电后 电 弧的能量会很快烧毁间隙 为保护间隙必需尽快切除变压器 所以 又在间隙回路设置间隙过流保护 零序过压保护定值Uoj 按PT开口可能出现的最大零序电压整定 Uoj 180 V 间隙过流定值 按规程规定一次值一般取 Ioj 100A 间隙保护时间Toj一般取两段时间0 3 0 5S 中低压侧接有小电源时 0 3S跳电源联络线 0 5S跳主变各 侧 4 各保护的保护范围及动作情况 110kV复合电压闭锁过流保护 保护动作跳主变三侧及110kV母分开关 它是35kV 1

8、0kV母线的后备保护和线路保护的远后备保护 是变压器最 后一级跳闸保护 110kV零序过流保护 保护动作跳主变三侧及110kV母分开关 110kV零序电压闭锁过流保护 保护动作跳主变三测及110kV母分开关 110kV间隙零序过流保护 保护动作跳主变三侧及110kV母分开关 35kV复合电压闭锁过流 作为35kV母线故障的主保护 35kV线路的后备 保护 保护动作跳主变35kV开关 35kV复合电压闭锁方向过流 方向朝主变 该保护在主变110kV送电时停 用 当由主变110kV 侧开口 35kV送10kV时投入 保护动作跳主变35kV 开关和主变10kV开关 10kV复合电压闭锁过流 作为10

9、kV母线故障的主保护 10kV线路的后备 保护 保护动作跳主变10kV开关 过负荷保护 接于110kV套管流变 35kV流变 10kV流变 当主变过载时 经一定延时发信 正常运行时该保护投入 3 主变本体保护 主变本体保护又称非电量保护 主要包括主变本体重瓦斯 有载 重瓦斯 本体轻瓦斯 有载轻瓦斯和本体压力释放 瓦斯保护是变压器内部故障的主保护 它利用油浸式变压器油箱 内发生任一种故障时 油箱内产生气体来动作 它具有较高的灵 敏度 包括气体的体积及其形成的速度分为轻瓦斯 重瓦斯 更 换或检修后的变压器 在投入运行时须将重瓦斯投入跳闸 主变压力释放阀 当主变内部故障时 内部压力达到整定值时 压力

10、释放阀动作 作用为跳主变三侧开关或信号报警 本体重瓦斯 有载调压重瓦斯 可选择分别跳主变三侧开关及 110kV母分开关或发信报警 本体轻瓦斯 有载调压轻瓦斯 温度过高 油位异常 经延时发 信报警 本体压力释放一般用于发信报警 注意 在内桥接线中 当 一台主变停运 而相应 的110kV进线 110kV母 分开关在运行或热备用 状态时 应考虑将主变 跳相应的110kV进线和 110kV母分开关的连 跳 压板取下 即主变差动 主变本体 主变 110kV后备保护跳110kV 进线和110kV母分开关 出口压板 第三章 110kV变电所典型事故分析 以 下事故 分析仅 以右侧 的 110kV 内桥接 线

11、的三 圈变为 例 某110kV变电所正常运行方式 1101线送110kVI段母线 110kVI段母线压变 避雷器 1 主变 1102线送110kVII段母线 110kVII段母线压变 避雷器 2 主变 110kV母分热备用 110kV备投装置备110kV母分 1 主变35kV经35kVI段母线送 35kVI段母线压变 避雷器及35kVI 段母线上的所有出线 2 主变35kV经35kVII段母线送 35kVII段母线压变 避雷器及 35kVII段母线上的所有出线 35kV母分热备用 35kV备投装置备35kV母分 1 主变10kV经10kVI段母线送 10kVI段母线压变 避雷器及10kVI 段

12、母线上的所有出线 2 主变10kV经10kVII段母线送 10kVII段母线压变 避雷器及 10kVII段母线上的所有出线 10kV母分热备用 10kV备投装置备10kV母分 事故分析一 110kV母分开关与流变间 发生单相永久故障 事故跳闸开关及主要保护动作情况 1002线开关 2 主 变35kV开关 2 主变10kV开关 10kV1 2 3 4 电容器开关跳闸 10kV母分 35kV母分开关合闸 2 主变差动保护动作 10kV备投装置动作 35kV备投 装置动作 10kV1 2 3 4 电容器低电压保 护动作 事故处理 现场检查为110kV母分流变A相靠开关侧有 明显的对地闪落 接地痕迹

13、保护检查为2 主变差动 保护动作 跳1002线 2 主变35kV 10kV开关 35kV 10kV备投装置动作分别合35kV母分开关和10kV母分开 关 由于故障点位于110kV母分开关和I段母线闸刀间 仍故障点存在 由对侧电源的零序II段保护 或接地 距离保护II段 动作跳对侧的1001线 造成本变电所 全所失电 汇报杭调 萧调 首先隔离故障点 根据 杭调令 110kV母分开关热备用改冷备用 包括停用 110kV备投装置 萧调令 1 停用35kV 10kV备投装置 2 35kV 10kV线路由运行改热 备用 3 1 主变35kV侧由运行改热备 用 4 1 主变10kV侧由运行改热备 由对侧电

14、源对本电所110kVI 段母线进行冲击正常 5 1 主变35kV侧由热备用改运 行 6 1 主变10kV侧由热备用改运 行 7 35kV线路由热备用改运行 8 10kV线路由热备用改运行 能带多少负荷就送多少线 路 9 1002线由热备用改运行 由对 侧电源对本变电所110kV 段母 线进行冲击正常 10 2 主变35kV侧由热备用改运行 11 2 主变10kV侧由热备用改运行 12 35kV母分由运行改热备用 包 括投入35kV备投装置 13 10kV母分由运行改热备用 包 括投入10kV备投装置 14 35kV线路由热备用改运行 15 10kV线路由热备用改运行 前面未送完的负荷 杭调令

15、110kV母分由冷备用改开关检修 事故分析二 当一台主变故障后 另 一台主变出现超负荷 开关及主要保护动作情况 1001线开关 1 主变35kV 开关 1 主变10kV开关 10kV1 3 电容器开关跳 闸 10kV母分开关 35kV母分开关合闸 1 主变差动 保护动作 35kV备投装置动作 10kV备投装置动作 10kV1 电容器低电压保护动作 10kV3 电容器低电 压保护动作 2 主变过负荷等光字牌亮 事故检查及处理 现场检查1 主变差动保护范围内设 备 发现在1 主变10kV穿墙套管A B相有裂纹 有相 间闪落过的痕迹 造成1 主变差动保护动作 跳开 1001线开关 主变35kV开关和

16、10kV开关 引起35kV备 投装置和10kV备投装置动作分别合35kV母分和10kV母 分 由2 主变供全所负荷 造成2 主变过负荷 汇 报萧调 杭调 首先考虑到2 主变已经过负荷 应由 萧调控制10kV负荷 对10kV线路进行拉闸 使主变负 荷在额定负荷以下 然后隔离故障点 1 停用10kV备投装置 2 停用35kV备投装置 3 1 主变10kV侧由热备用改冷备 用 4 1 主变35kV侧由热备用改冷备 用 5 1 主变110kV侧由运行改冷备用 为了使2 主变在满负荷的情况 下 不发生温度过热的现象 可以将1 主 变的一部份负荷转移出去 以下有 两 种方法 方法一 35kV一部分负荷可以改由 其余电源点提供 比如将3302线 上所带负荷转移至3302线所在 35kV变电所的另外一条进线上去 方法二 考虑到1 主变的事故处理 时间可能较长 可以考虑由另外 的110kV变电所 220kV变电所通 过本变电所的35kV联络线3301线 转 供35kVI段母线负荷 以达到减小2 主变负荷目的 根据萧调令 1 停用3301线保护 2 停用3301线重合闸 3 3301线由冷备用改运行 4