電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置設(shè)計(jì)

1、引言

電力在現(xiàn)實(shí)社會(huì)的各個(gè)方面都起著很大的作用，假如沒有電力，社會(huì)生活和生產(chǎn)就不能正常進(jìn)行。基于電力在社會(huì)中具有的重要性，對(duì)電力的維護(hù)就顯得十分重要。繼電保護(hù)，則是電力系統(tǒng)能否正常工作的關(guān)鍵所在。繼電保護(hù)裝置是實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的基本條件，要實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的作用，就要具備有科學(xué)先進(jìn)、行之有效的繼電保護(hù)裝置，所謂“工欲善其事，必先利其器”，有了設(shè)備的支持，才真正具備了維護(hù)電力系統(tǒng)的能力。

繼電保護(hù)裝置主要用在當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，利用保護(hù)裝置將故障部分從電力系統(tǒng)中迅速切除，當(dāng)發(fā)生異常時(shí)，及時(shí)發(fā)出信號(hào)，從而縮小故障范圍，減少故障損失，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。

安科瑞針對(duì)電力供配電系統(tǒng)不同的饋線類型，提供簡易型、經(jīng)濟(jì)型、高端型三類保護(hù)裝置共六大系列微機(jī)保護(hù)裝置，分別是AM2、AM3、AM4、AM5、AM5SE和AM6，實(shí)現(xiàn)35kV及以下供配電系統(tǒng)的線路保護(hù)、變壓器保護(hù)、電動(dòng)機(jī)保護(hù)、電容器保護(hù)、母聯(lián)/進(jìn)線備自投等保護(hù)功能，為供配電系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

2、AM5系列微機(jī)保護(hù)裝置在上海蜜果1.2279MW屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的應(yīng)用

圖1

本工程共有一路光伏接入柜、一路光伏進(jìn)線柜至TR變壓器，針對(duì)本項(xiàng)目的保護(hù)功能要求，分別配置了AM5-F線路保護(hù)裝置和AM5-T變壓器保護(hù)裝置，具體功能如下。

線路保護(hù)裝置主要裝設(shè)在光伏接入柜上，我司的AM5-F線路保護(hù)裝置配置的主要保護(hù)有：三段式過流/反時(shí)限過流保護(hù)(可經(jīng)低電壓閉鎖、可帶方向閉鎖)、兩段式零序過流/反時(shí)限過流保護(hù)、重合閘、后加速過流保護(hù)(可經(jīng)低電壓閉鎖)、過負(fù)荷保護(hù)、失壓保護(hù)、高頻保護(hù)、逆功率保護(hù)、PT短線告警、控故障告警等。

1)重合閘

我司AM5-F線路保護(hù)裝置重合閘功能主要有三個(gè)作用：

● 在線路發(fā)生暫時(shí)性故障時(shí)，迅速恢復(fù)供電，從而提高供電可靠性。

● 對(duì)于有雙側(cè)電源的高電壓輸電線路，可以提高系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，從而提高線路的輸送容量。

● 可以糾正由于斷路器機(jī)構(gòu)不良，或繼電器誤動(dòng)作引起的誤跳閘。

2)逆功率保護(hù)

逆功率保護(hù)是不可逆并網(wǎng)系統(tǒng)中的重要組成部分，大多數(shù)小型光伏電站接入電壓等級(jí)為0.4kV的低壓電網(wǎng)，基本為用戶側(cè)自備式電源系統(tǒng)，自發(fā)自用，不向中壓電網(wǎng)或高壓電網(wǎng)饋電。因此，逆功率保護(hù)功能成為有效防止光伏系統(tǒng)向電網(wǎng)饋電，保證電網(wǎng)品質(zhì)的重要手段。我司的逆功率保護(hù)功能是這樣實(shí)現(xiàn)的：當(dāng)檢測到回路有逆向電流流過且逆向功率值超過設(shè)定值時(shí)，裝置經(jīng)可設(shè)置延時(shí)發(fā)出逆功率跳閘命令，停止送電。

3)三段式過流保護(hù)(可經(jīng)低電壓閉鎖、可帶方向閉鎖)

當(dāng)任一相電流大于定值，經(jīng)延時(shí)，裝置跳閘。

三段過流保護(hù)由過流一段(瞬時(shí)速斷)保護(hù)、過流二段、過流三段構(gòu)成，均由獨(dú)立控制字選擇投退，是否需經(jīng)低電壓閉鎖與是否帶方向閉鎖也可由相應(yīng)控制字選擇。

● 經(jīng)低電壓閉鎖

由于過流保護(hù)的動(dòng)作電流是按躲過最大負(fù)荷電流整定的，為了提高過流保護(hù)在發(fā)生故障時(shí)的靈敏度和改善躲過最大負(fù)荷電流的條件，需在過流保護(hù)中加低電壓閉鎖條件。當(dāng)選擇經(jīng)低電壓閉鎖啟動(dòng)過流保護(hù)：當(dāng)三個(gè)線電壓中最小的線電壓小于低壓定值且大于低壓閾值時(shí)，開放過流保護(hù)出口。若低電壓閉鎖條件退出，則過流保護(hù)不需要考慮電壓條件。

● 帶方向閉鎖

圖2 相間方向元件動(dòng)作區(qū)示意圖

變壓器保護(hù)裝置主要是裝設(shè)在光伏進(jìn)線柜上，對(duì)于不同容量的變壓器，所需配置的保護(hù)功能也不一樣。我司對(duì)于容量為2000kVA及以下的變壓器配置的AM5-T變壓器保護(hù)裝置具有的功能有：三段式過流保護(hù)(可經(jīng)復(fù)合電壓閉鎖)、兩段式零序過流保護(hù)、瓦斯保護(hù)、溫度保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)等功能。

1)瓦斯保護(hù)

瓦斯保護(hù)主要為變壓器內(nèi)部故障時(shí)的主保護(hù)。當(dāng)變壓器發(fā)生故障時(shí)，由于發(fā)熱或短路點(diǎn)電弧燃燒等原因，導(dǎo)致變壓器油體積膨脹，產(chǎn)生壓力，并產(chǎn)生或分解出氣體，導(dǎo)致油流沖向油枕，油面下降而使瓦斯繼電器觸點(diǎn)接通，作用于斷路器跳閘，這種保護(hù)就是瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)的范圍主要有以下五點(diǎn)：

● 變壓器內(nèi)部多相短路故障

● 匝間短路、匝間與鐵芯或外部短路

● 鐵芯故障

● 油位下降或漏油

● 分接頭開關(guān)接觸不良或?qū)Ь€焊接不良等

2)溫度保護(hù)

變壓器保護(hù)裝置通常設(shè)有超溫跳閘和高溫告警兩種溫度保護(hù)，當(dāng)變壓器溫度過高時(shí)，裝置發(fā)出跳閘或者告警命令。

3)三段式過流保護(hù)(可經(jīng)復(fù)合電壓閉鎖)

本保護(hù)反應(yīng)相間短路故障，作為變壓器和相鄰元件的后備保護(hù)。設(shè)有過流一段(瞬時(shí)速斷)、過流二段、過流三段過流保護(hù)。三段保護(hù)可獨(dú)立設(shè)置時(shí)限，由獨(dú)立的控制字實(shí)現(xiàn)功能投退。

當(dāng)任一相電流大于定值，經(jīng)延時(shí)，裝置跳閘。

為了防止變壓器過載引起保護(hù)測控裝置誤動(dòng)作，可在過流保護(hù)中加復(fù)合電壓閉鎖條件，該條件可由相應(yīng)控制字選擇投退。當(dāng)選擇經(jīng)復(fù)合電壓閉鎖啟動(dòng)過流保護(hù)時(shí)：當(dāng)三個(gè)線電壓中最小的線電壓小于低壓定值且大于低壓閾值或者負(fù)序電壓3U2大于復(fù)合電壓負(fù)序定值時(shí)，開放過流保護(hù)出口，若復(fù)合電壓閉鎖條件退出，則過流保護(hù)不需考慮電壓條件。

3、AM5SE系列微機(jī)保護(hù)裝置在某花園E地塊商業(yè)配電房變配電工程的應(yīng)用

本項(xiàng)目一臺(tái)35kV站有一臺(tái)35/10kV主變壓器，容量為2000kVA，如圖3所示變壓器系統(tǒng)圖;10kV站為單進(jìn)線兩路變壓器饋線系統(tǒng)，如圖4所示。

1)主變保護(hù)保護(hù)

對(duì)于容量為2000kVA及以上的變壓器保護(hù)裝置還需額外配有差動(dòng)保護(hù)功能，如我司的AM5SE-D2差動(dòng)保護(hù)裝置。

差動(dòng)保護(hù)主要用在2000kVA及以上容量的變壓器，為變壓器及其系統(tǒng)的主保護(hù)，是按循環(huán)電流原理裝設(shè)的。主要用來保護(hù)雙繞組或三繞組變壓器繞組內(nèi)部及其引出線上發(fā)生的各種相間短路故障，同時(shí)也可以用來保護(hù)變壓器單相匝間短路故障。除此之外，其主要還裝設(shè)在35kV及以上電壓等級(jí)對(duì)變壓器進(jìn)行差動(dòng)保護(hù)，另外，還需配置我司的AM5SE-TB后備保護(hù)裝置搭配使用,如圖3。

2)進(jìn)線/變壓器出線保護(hù)

對(duì)于10kV進(jìn)線柜和小容量的變壓器饋線柜，如圖4，可配置我司的AM5SE-F線路保護(hù)裝置和AM5SE-T配電變壓器保護(hù)裝置。AM5SE系列微機(jī)保護(hù)裝置相較于AM5系列更高端、資源更豐富，其除了AM5所有的功能之外，還有獨(dú)立的操作回路(0.5-5A電流自適應(yīng))、兩路以太網(wǎng)接口(可選)、USB接口、兩路4-20mA直流模擬量(可選)

3)配置清單

根據(jù)此項(xiàng)目的要求以及開關(guān)柜類型，配置的綜保清單如下：

開關(guān)柜編號(hào)綜保型號(hào)

35kV主變壓器AM5SE-D2

AM5SE-TB

1AHAM5SE-F

4AHAM5SE-T

5AHAM5SE-T

4、結(jié)論

綜上所述，繼電保護(hù)裝置對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行中的不正常情況能夠起到保護(hù)作用，由于每種保護(hù)功能的保護(hù)范圍不一樣，因此，針對(duì)不同的開關(guān)柜類型需要配置不同的保護(hù)裝置，于此，可選用我司的AM5系列微機(jī)保護(hù)裝置，其包含了線路保護(hù)、主變保護(hù)、配電變保護(hù)、電動(dòng)機(jī)保護(hù)、電容器保護(hù)、母聯(lián)/進(jìn)線備自投保護(hù)、PT監(jiān)測、PT并列裝置，該系列應(yīng)用較廣，應(yīng)用資源也較為豐富。
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