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關(guān)鍵詞:110kV電纜線路;應(yīng)用現(xiàn)狀;護(hù)層保護(hù)
中圖分類號:U665.12 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
改革開放以來,我國的社會主義市場經(jīng)濟(jì)取得了飛速的發(fā)展,越來越多的人口涌入到了城市當(dāng)中,促進(jìn)了中國城市化的進(jìn)程。所以,在這之前存在的供電網(wǎng)已經(jīng)不能夠適應(yīng)現(xiàn)當(dāng)今城市的發(fā)展步伐,要求中國城市電力部門進(jìn)行全方面的改革,調(diào)整現(xiàn)有的供電網(wǎng)絡(luò)布局,滿足城市居民對于電力的需求。值得我們慶幸的是,城市的供電公司已經(jīng)對這一問題進(jìn)行了研究,并且諸多公司已經(jīng)開始將其制定的計劃付諸實踐,取得了較為明顯的效果。大多數(shù)公司采取的改革方案是放棄以前的電纜線路,改為采用110kV,110kV線路具有傳統(tǒng)線路所不具備的優(yōu)勢:第一,壽命與之前的相比較之下要更長,在一定的程度上減少了電纜的更換速度,節(jié)約了公司的供電成本;第二,傳統(tǒng)的電纜抗擊外界天氣等自然條件的能力較弱,而110kV則對自然條件的適應(yīng)性較強(qiáng);第三,環(huán)保衛(wèi)生;第四,不影響城市的整體形象。綜合上述的這些優(yōu)勢,110kV電纜得到了大眾的青睞。但是,任何事物都不可能是完美無缺的,我們也應(yīng)該看到110kV電纜線路的缺點和不足:由于其為單芯電纜,在使用時沒有做好處理,發(fā)生事故的概率較高;而且在過電壓的情況下護(hù)層很容易被擊穿,造成電力的流失,嚴(yán)重時將會危機(jī)民眾的生命。因此,必須克服這一困難,才能大范圍的推廣110kV電纜線路。
1 幾種經(jīng)常應(yīng)用到的護(hù)層接地方式
護(hù)層接地于電壓有極大的關(guān)系,現(xiàn)今,對于電壓的使用都存在一定的限度,超出了規(guī)定限度我們稱之為“過電壓”。具體體現(xiàn)在兩種形式上:第一,線路短路或者外源金屬介入導(dǎo)致的感應(yīng)電壓;第二,沖擊電壓,比如雷電所釋放的電壓就是過電壓的一種。但是,無論是哪一種過電壓,我們都是可以預(yù)防的,主要的方法是在電線外層加一層保護(hù)層,具體來說又可為分為護(hù)套單端接地、交叉互聯(lián)、護(hù)套兩端接地、護(hù)套中點接地、電纜換位金屬護(hù)套交叉互聯(lián)等接地方式。通常情況下還是以護(hù)套單端接地、交叉互聯(lián)或兩種方式混合的形式為主。
前面我們也提到過110kV電纜線路屬于單芯電纜,而單芯電纜的接地方式是屬于兩端直接接地,電纜的金屬屏蔽層還可能產(chǎn)生環(huán)流,據(jù)相關(guān)報導(dǎo)單芯電纜兩端接地產(chǎn)生的環(huán)流可達(dá)到電纜線芯正常輸送電流的30%-80%,這樣做的危害主要有:第一,降低電纜載流量;第二,浪費電能,造成了不必要的損耗;第三,使電纜絕緣老化的速度加快,因此,筆者建議110kV在接地時可以不采用兩端接地的形式。來避免其損害。
2 電纜電線的護(hù)層保護(hù)及限制過電壓的科學(xué)措施
2.1 在進(jìn)行施工之前,制定科學(xué)的施工方案。綜合考慮電纜的分段長度,做到精確計量,電纜分段過長和過短都會帶來一定的弊端,應(yīng)該采用適中長度的分段,綜合考慮電纜路徑的實際情況及感應(yīng)電壓計算結(jié)果進(jìn)行合理分段。交流系統(tǒng)用單芯電力電纜的相序配置及其相間距離,應(yīng)同時滿足電纜金屬護(hù)層的正常感應(yīng)電壓不超過允許值,并使按持續(xù)工作電流選擇電纜截面盡可能較小的原則來確定。未呈品字形配置的單芯電力電纜,有兩回線及以上配置在同一通路時,在感應(yīng)電壓計算上應(yīng)計入相互影響。
2.2 110kV及以上電壓等級電纜通道的規(guī)劃、設(shè)計必須達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn),由于地質(zhì)條件的不同,要根據(jù)具體的條件來定制埋設(shè)纜線的科學(xué)方案。盡最大的可能避免低洼積水區(qū)等等,這些不適合鋪設(shè)電纜的區(qū)域,因為在這些地區(qū)鋪設(shè)電纜會給施工單位帶來極大的困難,耗費更多的人力、物力和財力。同時,在這樣區(qū)域鋪設(shè)的電纜具有極大的不穩(wěn)定性。
2.3 在線路發(fā)生故障的情況下,護(hù)層感應(yīng)電壓會發(fā)生一定的變化,強(qiáng)化對其的精確計算,可以在很大的程度上提高供電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。正常工作情況與故障狀況時的護(hù)層感應(yīng)電壓差別非常大,雖然在正常工作電流下護(hù)層感應(yīng)電壓符合要求,但是仍需驗算該線路在故障狀況下或雷擊過電流波狀況下護(hù)層感應(yīng)電壓是否會對電纜外護(hù)層造成嚴(yán)重?fù)p傷。
2.4 電纜的保護(hù)層一定要達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn),在達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)之后,根據(jù)具體的實際情況來確定將要采用的施工技術(shù)和施工工藝。目前為止,電纜保護(hù)層的標(biāo)準(zhǔn)厚度是4.0mm以上,只有符合這樣要求材質(zhì)的電纜才能夠在一定時期之內(nèi)保持其絕緣的穩(wěn)定性。選擇材料是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一,如果選擇了不符合規(guī)定材質(zhì)的原材料,可能會發(fā)生供電問題,嚴(yán)重的情況會造成人身傷害,給企業(yè)造成不可挽回的經(jīng)濟(jì)損失,同時會影響供電公司的形象,造成信譽丟失。目前大多數(shù)的供電公司都采用的是PVC或PE的外護(hù)套,之中還有另外的石墨層。PVC外護(hù)套在適用的地區(qū)一般是氣溫變化較小的地區(qū),因為其硬度比較低,受外部自然條件的影響較大,而HDPE外護(hù)套在業(yè)界比較受歡迎,因為其硬度比較高,受到外部自然環(huán)境的影響較小,適用的范圍也較為廣闊。當(dāng)然,還有一些別的材質(zhì)可供選擇,供電公司可以根據(jù)具體的實際情況選擇合適的產(chǎn)品。
2.5 在施工完成之后,供電公司要做好工程驗收工作,對110kV電纜通道的空間、規(guī)模、接地網(wǎng)、排水、通道內(nèi)建渣清理、蓋板強(qiáng)度、是否符合施工安裝要求等進(jìn)行全面的檢查。如果驗收的結(jié)果沒有達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn),則應(yīng)該及時督促施工單位進(jìn)行返工。因為不符合標(biāo)準(zhǔn)的電纜工程,在將來通電的過程中勢必會出現(xiàn)各種各樣的問題,防止給供電公司帶來不可挽回的巨大損失。
2.6 電纜鋪設(shè)施工中對電纜外護(hù)層按照規(guī)范進(jìn)行檢測保護(hù)。嚴(yán)格控制電纜牽引力、側(cè)壓力在允許范圍內(nèi);根據(jù)電纜通道走向特點制定最佳施工方案,電纜敷設(shè)路徑上設(shè)置足夠數(shù)量的滑輪,總之要按照規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,完善供電設(shè)施。
2.7 嚴(yán)格電纜線路中間接頭、終端制作安裝工藝流程,強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè),保證遵照設(shè)計及相應(yīng)規(guī)范正確連接安裝交叉互連系統(tǒng)及接地箱,對電纜護(hù)層交叉互聯(lián)系統(tǒng)的安裝與電纜接頭安裝同樣要求有詳細(xì)的施工記錄,將每一個步驟、每一個環(huán)節(jié)落實到人,明確責(zé)任。同軸電纜及接地箱應(yīng)有準(zhǔn)確明顯的標(biāo)識。
2.8 在通道情況允許時采用回流線。增加回流線后,單相短路回路電流不經(jīng)過大地而經(jīng)回流線返回?;亓骶€的存在使單相接地時外護(hù)層絕緣及保護(hù)器所受工頻過電壓與地網(wǎng)電位無關(guān),且通過回流線的磁通抵消了一部分電纜芯線接地電流所產(chǎn)生的磁通,從而降低過電壓數(shù)值。
結(jié)語
綜上所述,隨著近些年來我國城市的飛速發(fā)展,城市人口不斷增多,給城市的供電網(wǎng)絡(luò)帶來了極大的壓力。面對這樣的情況,供電公司進(jìn)行了一系列的改革,并且取得了不俗的成績,最主要的就是將110kV電纜線路引進(jìn)到了城市供電網(wǎng)絡(luò)之中。但是,在看到其成績之時,我們也應(yīng)該看見仍然存在的問題,目前我國的城市供電網(wǎng)絡(luò)仍然需要城市電力部門以及供電公司的努力。
參考文獻(xiàn)
[1]王振文.淺析高壓電力電纜金屬護(hù)套接地方式[J].鐵道建筑技術(shù),2011(04).
關(guān)鍵詞:電容器;二次接線;故障;分析;警示
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.06.147
1 引言
電力電容器能夠改善電力系統(tǒng)的電壓質(zhì)量和提高輸電線路的輸電能力,是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備。電容器是高場強(qiáng)設(shè)備,往往電容器裝置又是多臺數(shù)百千乏電容器組合使用,在運行中,電容器元件和單臺電容器發(fā)生故障是不可避免的,雖然如此,但決不允許單臺電容器故障引發(fā)電容器外殼爆裂起火事故,因此電容器裝置必須設(shè)置專門的、有效的電容器內(nèi)部故障保護(hù)[1]。
為了保證高壓并聯(lián)電容器組的安全運行,通常會采取內(nèi)熔絲(或外熔斷器)保護(hù)和繼電保護(hù)的方式。其中,繼電保護(hù)是電容器內(nèi)部故障的主保護(hù),也是電容器組內(nèi)部故障的主保護(hù)。在我國,對于中性點不接地系統(tǒng)星形接線的電容器,繼電保護(hù)可分為不平衡電壓保護(hù)和不平衡電流保護(hù)兩大類。不平衡電壓保護(hù)還分為開口三角電壓保護(hù)(以下簡稱“開口三角保護(hù)“)和相電壓差動保護(hù)(以下簡稱“差壓保護(hù)“),本人在工作中發(fā)現(xiàn),一些用戶將不平衡電壓保護(hù)等同為開口三角保護(hù),而把差壓保護(hù)這種繼電保護(hù)方式給遺漏了,實現(xiàn)不平衡電壓保護(hù)的重要設(shè)備為放電線圈,不同繼電保護(hù)方式選用的放電線圈是不同的,它們都是專用設(shè)備,不可混用。電力系統(tǒng)中,二次側(cè)是低壓,相對是比較安全的,但是二次接線錯誤,卻能損壞一次設(shè)備。
2 實例描述
2014年1月,我公司所供2組電容器裝置“山西美錦變“發(fā)生故障,經(jīng)檢查現(xiàn)場第一組電容器一臺放電線圈(A相)損壞,電容值正常,過電壓動作保護(hù)動作;第二組兩臺電容器(B相)和兩臺放電線圈(B、C相各一臺)損壞,低電壓動作保護(hù)動作。
本工程電容器裝置的接線方式為單星形接線,單臺電容器為內(nèi)熔絲保護(hù),繼電保護(hù)方式為差壓保護(hù)。差壓保護(hù)用放電線圈,一次側(cè)有3個接線端子,分別為:A1(進(jìn)線)、A2(1/2電壓)、X(出線);二次側(cè)有4個接線端子,分別為:一個二次線圈的a1(進(jìn)線)、x1(出線),和另一個二次線圈的a2(進(jìn)線)、x2(出線)。經(jīng)檢查,現(xiàn)場電容器組一次接線完全正確,而放電線圈二次側(cè)接線錯誤(a1與a2短接,x1與x2短接),正確接法應(yīng)為x1與x2短接后接地,a1和a2接保護(hù),并且是三相放電線圈a1和a2分別接保護(hù),保護(hù)裝置有三個,開口三角保護(hù)的保護(hù)裝置只有一個。
3 故障分析及處理
通過分析,第一組放電線圈實際二次接線為每臺放電線圈a1與a2短接(把這個接點稱為a), 每臺放電線圈a端接地,x1與x2短接(把這個接點稱為x),然后再按開口三角保護(hù)的接法,三臺放電線圈(分別為TV1、TV2、TV3)相互接線,TV3的a接TV2的x,TV2的a接TV1的x,最后TV1的a和TV3的x接保護(hù),由此可見,此接線方式的意圖確實是要接成開口三角保護(hù),但是由于差壓保護(hù),三臺放電線圈的二次側(cè)并無相互接線,所以每臺都是單獨接地的,但實際按開口三角接線,卻并未注意這個接地的細(xì)節(jié),結(jié)果就是部分接線按我公司提供的差壓保護(hù)原理圖接線,部分接線按自己所需的開口三角保護(hù)原理接線,造成了多點接地,使得A相和B相二次線圈都形成短路,A相放電線圈損壞,保護(hù)動作,未造成更嚴(yán)重的故障。第二組放電線圈實際二次接線與第一組類似,不同處在于每臺放電線圈x端接地,并將TV1的x接TV2的a,TV2的x接TV3的a,最后TV1的a和TV3的x接保護(hù),同樣由于多點接地的緣故,使得B相和C相二次線圈都形成短路,B、C相放電線圈損壞。而在B相,B相放電線圈二次短路使得其二次側(cè)電流很大,反映到一次側(cè)的電流同樣很大,放電線圈一次線圈與電容器并聯(lián),引起電容器損壞,此時保護(hù)動作,制止引發(fā)進(jìn)一步故障。
放電線圈結(jié)構(gòu)上與電壓互感器相似:在放電功能上,在電容器裝置中,小容量電容放電用電壓互感器即可,大容量電容肯定要用放電線圈;在保護(hù)功能上,在運行時放電線圈作為一個電壓互感器使用,其二次繞組根據(jù)繼電保護(hù)要求進(jìn)行接線,從而對電容器組的內(nèi)部故障提供保護(hù)。電壓互感器二次短路,會使二次線圈產(chǎn)生很大短路電流,燒損電壓互感器線圈,以至?xí)鹨?、二次擊穿,使有關(guān)保護(hù)誤動作,儀表無指示。因為電壓互感器本身阻抗很小,一次側(cè)是恒壓電源,如果二次短路后,在恒壓電源作用下二次線圈中會產(chǎn)生很大短路電流,燒損互感器,使絕緣損害,一、二次擊穿。
后與用戶進(jìn)一步溝通得知,用戶實際所需繼電保護(hù)為開口三角保護(hù),后委托設(shè)計院招標(biāo),設(shè)計院要求的繼電保護(hù)為差壓保護(hù),經(jīng)設(shè)計確認(rèn)后,我公司按差壓保護(hù)供貨,到貨后,安裝公司據(jù)用戶要求按開口三角保護(hù)進(jìn)行二次接線。開口三角保護(hù)與差壓保護(hù)的裝置所配的放電線圈各是專用的,外形上就有很大差別(開口三角保護(hù)用放電線圈一次側(cè)只有兩個接線端子,而差壓保護(hù)用放電線圈一次側(cè)有三個接線端子),若繼電保護(hù)概念清晰,那么此次事件完全能夠避免。
另外,差壓保護(hù)用放電線圈理論上可以接成開口三角保護(hù),但是正如本文所舉實例,這樣做使得接線變得復(fù)雜,極易出錯,可能導(dǎo)致裝置失去繼電保護(hù)作用,留下隱患,也可能直接導(dǎo)致設(shè)備損壞。而且由于放電線圈是專用的,即便接線正確,由于差壓保護(hù)用放電線圈本身的結(jié)構(gòu),有兩個二次線圈,可能存在兩個線圈電壓不等的情況,此時它們會形成回路,造成自身損耗,縮短使用壽命,在經(jīng)濟(jì)運行的方面考慮,也是不可取的。
我公司為用戶提供了本次的故障分析,用戶在考慮了我公司建議后,決定更換了使用開口三角保護(hù)用放電線圈,與實際繼電保護(hù)相對應(yīng),之后裝置正常投運。
4 總結(jié)
設(shè)置繼電保護(hù)的目的是為保護(hù)裝置、提高裝置運行安全性寄延長使用壽命,如果這個環(huán)節(jié)出錯反而造成裝置的損壞,是非??上У?。繼電保護(hù)的類型應(yīng)在設(shè)計階段確認(rèn),不可在供貨后隨意更改。若發(fā)現(xiàn)供貨產(chǎn)品與自己所需有差異,應(yīng)與廠家確認(rèn),不可擅自更改接線方式。
【關(guān)鍵詞】智能變電站;調(diào)試;繼電保護(hù)系統(tǒng);二次設(shè)備
智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)調(diào)試不同于常規(guī)變電站,其特殊的信息采集、信息傳輸和信息處理模式與普通變電站有本質(zhì)區(qū)別。新型電氣設(shè)備本身的功能和特性,以及電氣設(shè)備與二次設(shè)備之間的配合程度,都有可能對變電站的穩(wěn)定運行造成影響。在智能供電系統(tǒng)中,繼電保護(hù)裝置的快速反應(yīng)能力主要取決于合并單元采樣是否同步以及過程層網(wǎng)絡(luò)是否穩(wěn)定可靠。當(dāng)前,電網(wǎng)設(shè)備和供電技術(shù)頻繁更新?lián)Q代,只通過以往常規(guī)變電站單類保護(hù)裝置的試研方法來檢測智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的整體性能似乎已無法滿足智能電網(wǎng)的檢測和運行要求。鑒于此,供電單位應(yīng)該與時俱進(jìn),及時調(diào)整系統(tǒng)調(diào)試方向,研究新的調(diào)試方法。本文對智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的調(diào)試闡述了個人的見解,以期為智能化變電站的調(diào)試提供一些有益的參考。
1 所調(diào)智能站繼電保護(hù)系統(tǒng)配置情況
所調(diào)試的智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)采用三層兩網(wǎng)結(jié)構(gòu),由站控層、間隔層、過程層設(shè)備及站控層網(wǎng)絡(luò)(MMS)、過程層網(wǎng)絡(luò)(GOOSE)組成。
間隔層網(wǎng)絡(luò)為雙星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),傳輸MMS 報文與GOOSE 報文,借助相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實現(xiàn)與本間隔其它設(shè)備、其它間隔設(shè)備以及站控層之間的網(wǎng)絡(luò)通信。過程層按電壓等級組網(wǎng),220、110kV電壓等級GOOSE網(wǎng)和SV網(wǎng)共網(wǎng)設(shè)置,網(wǎng)絡(luò)采用星形結(jié)構(gòu)。220kV雙重化配置的保護(hù)和安全自動裝置分別與對應(yīng)的過程層網(wǎng)絡(luò)相連接,測控裝置雙跨兩個網(wǎng)絡(luò),而110kV 單套配置的保護(hù)及安全自動裝置、測控裝置接入過程層網(wǎng)絡(luò)。AB套繼電保護(hù)設(shè)備與本間隔的AB套智能終端采用GOOSE直跳方式,閉鎖信息及失靈啟動,位置狀態(tài)等交換信息采用GOOSE網(wǎng)絡(luò)方式傳輸;AB套繼電保護(hù)設(shè)備與本間隔的AB套合并單元采用SV 直采方式,故障錄波器、網(wǎng)絡(luò)分析儀等電壓電流采樣信息采用SV網(wǎng)絡(luò)方式傳輸。站控層校時:采用SNTP網(wǎng)絡(luò)校時方式;間隔層與過程層設(shè)備采用硬接點IRIG- B(DC)、1588 協(xié)議,光纖B 碼同步對時或校時;IRIG- B(DC)應(yīng)能夠方便地擴(kuò)展。保護(hù)及安全自動裝置需滿足插值同步功能,不依賴于外部同步時鐘源。
2 220智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的調(diào)試主要內(nèi)容
220kV 繼電保護(hù)綜合調(diào)試實際上是指對整個變電站的二次回路進(jìn)行綜合檢查、調(diào)試, 其內(nèi)容有二次保護(hù)、計量以及控制回路的設(shè)計、安裝檢等。在二次回路調(diào)試中, 工作人員要全面了解整個變電站系統(tǒng)的各種設(shè)備, 并且在準(zhǔn)備工作中還要對二次設(shè)備的外觀、各屏電源接法以及連接各個設(shè)備的通訊線進(jìn)行檢和調(diào)試。準(zhǔn)備工作做好之后,按照以下步驟進(jìn)行調(diào)試:
(1)對電纜的連接進(jìn)行調(diào)試,主要包括對開關(guān)控制回路的運行狀況及信號回路的控制進(jìn)行調(diào)試, 以及對事故跳閘、開關(guān)運行狀態(tài)等信號的調(diào)試, 若發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即關(guān)閉直流電源, 并找異常原因。
(2)對斷路器操動機(jī)構(gòu)的信號狀態(tài)進(jìn)行調(diào)試。包括對壓力信號的調(diào)試, 如檢查液壓操動機(jī)構(gòu)壓力信號是否齊全;對彈簧動作機(jī)構(gòu)的調(diào)試, 如檢查彈簧操動機(jī)構(gòu)彈簧未儲能的信號顯示狀態(tài)等。
(3)檢查后臺機(jī)斷路器、刀閘等的狀態(tài)是否正確。如有異常―般可通過改正后臺機(jī)遙信量組態(tài)或電纜接線解決, 在這個過程要注意適當(dāng)改動調(diào)度端。
(4)檢查主變本體信號顯示是否正常。
(5)對后臺遙控斷路器、電動刀閘還有主變分接頭的正確性進(jìn)行確認(rèn), 帶有同期功能的裝置要對其監(jiān)控部分的功能進(jìn)行調(diào)試。
3 智能變電站繼電保護(hù)調(diào)試方案
變電站繼電保護(hù)調(diào)試的范圍非常廣, 內(nèi)容也比較多, 主要可以分為3個基本部分: 邏輯部分、測量部分和執(zhí)行部分。首先要將繼電保護(hù)調(diào)試的各項儀器設(shè)備和工具都準(zhǔn)備好, 然后才能開始檢和調(diào)試。工作內(nèi)容主要包括二次回路連線的檢, 站用直流系統(tǒng)的檢和調(diào)試, 線路、主變以及電容器繼電 保護(hù)裝置的調(diào)試, 刀闡和斷路器遠(yuǎn)動和現(xiàn)場操作調(diào)試以及電流、電壓互感器回路試驗。
如果接線方法不正確可能會導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生“誤導(dǎo)通”的現(xiàn)象,使工作人員對系統(tǒng)進(jìn)行判斷的準(zhǔn)確性降低。因此,調(diào)試之前要先進(jìn)行接線檢驗,主要包括對設(shè)備外觀和內(nèi)部接線以及外部二次回路接線的檢查, 即按照圖紙檢查二次回路的接線是否對應(yīng),位置是否正確。在對線路、主變以及電容器繼電保護(hù)裝置進(jìn)行調(diào)試的過程中,要嚴(yán)格按照裝置技術(shù)說明提供的設(shè)計圖紙、參數(shù)設(shè)置方法以及保護(hù)功能來進(jìn)行。為確保保護(hù)裝置動作的準(zhǔn)確性,要采用繼電保護(hù)試驗儀在系統(tǒng)的端子處增加相應(yīng)的電流、電壓量和開關(guān)量。調(diào)試主要分為以下幾步:
(1)檢查反事故措施的執(zhí)行情況是否合格,比如接地線的安裝、端子的防污閃等。
(2)對逆變電源的自啟動裝置、拉合空開以及弱電開人電源輸出進(jìn)行檢驗, 檢方法為逐項檢查。
(3) 檢查裝置的自檢功能、運行燈、定值整定、空開設(shè)置、固化以及切換等項目。檢查中首先要對設(shè)備進(jìn)行初步通電, 確定回路并無異?,F(xiàn)象;然后對寄生回路進(jìn)行通電檢, 確定無寄生串電現(xiàn)象;應(yīng)逐個斷開所有可能串電的電源, 再檢查有無串電現(xiàn)象發(fā)生。
(4)對零漂、采樣、內(nèi)部開人以及外部開人進(jìn)檸檢。為了確保零漂值記錄的準(zhǔn)確性,記錄員要持續(xù)觀察一段時間后才能記錄數(shù)據(jù); 在外部開人檢查中可以通過短接端子進(jìn)行模擬, 而在內(nèi)部開人檢查中為了使回路檢查比較全面, 必須進(jìn)行實際模擬。
(5)按照各項保護(hù)功能的邏輯框圖對保護(hù)裝置邏輯校驗功能進(jìn)行檢驗, 以跳閘、重合閘等動作邏輯為檢點, 注重定值準(zhǔn)確性的檢驗。
(6)采用繼電保護(hù)試驗儀對開關(guān)的跳閘、重合閘、三跳等進(jìn)行分相試驗, 以確保保護(hù)可靠動作, 同時, 要注意觀察后臺信號 的狀態(tài)以及信號發(fā)出的時間順序是否正確。
(7)對站用直流系統(tǒng)以及電流、電壓互感器回路的安全性 和穩(wěn)定性進(jìn)行檢查和試驗,主要包括通流試驗和二次升壓試驗。在通流試驗中首先用大電流發(fā)生器給CT通電,判斷電流互感器的變化是否正常。在二次升壓試驗中,先要將端子箱以后的二次電壓回路全部連接好,然后在一個電壓回路中加上額定電壓, 再利用萬用表檢回路中各處電壓值是否正常。
4 繼電保護(hù)調(diào)試在變電站安全運行中的重要性
目前,現(xiàn)代綜合自動化變電站通過各種先進(jìn)的設(shè)備實現(xiàn)了電力系統(tǒng)運行調(diào)控、保護(hù)以及數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)鹊淖詣踊?。繼電保護(hù)保護(hù)系統(tǒng)是綜合自動化變電站的一個重要組成部分, 它是由繼電保護(hù)裝置和相關(guān)二次回路構(gòu)成的一個統(tǒng)一整體, 其正常安全運轉(zhuǎn)對電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)起著十分關(guān)鍵的作用。繼電保護(hù)調(diào)試工作主要是對相關(guān)電氣元件和繼電器等設(shè)備的運行狀況進(jìn)行調(diào)節(jié)、控制、檢測和保護(hù), 同時它還能為檢修人員提供信號指導(dǎo)和運行狀態(tài)指示。繼電保護(hù)二次回路常常會由于調(diào)試不當(dāng)或其他原因出現(xiàn)故障問題, 而故障一旦發(fā)生就會大大影響保護(hù)裝置作用的發(fā)揮, 從而對電力系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)產(chǎn)生極其不利的影響。因此, 在日常調(diào)試工作中, 工作人員必須加強(qiáng)對繼電保護(hù)調(diào)試工作監(jiān)督和管理, 加強(qiáng)對繼電保護(hù)裝置運行的維護(hù), 進(jìn)而使保護(hù)裝置的準(zhǔn)確性、安全性和可靠性都得到大幅度提高。
【關(guān)鍵詞】智能變電站;繼電保護(hù);配置原則;檢測內(nèi)容
1.智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范
《智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范》頒布于2010年4月,重點規(guī)范了繼電保護(hù)配置原則、技術(shù)要求、信息交互原則以及電子式互感器、合并單元等相關(guān)設(shè)備配置原則及技術(shù)要求,適用于110(66)kV及以上電壓等級的新建、改(擴(kuò))建智能變電站。除了強(qiáng)調(diào)常規(guī)變電站中繼電保護(hù)的“四性”要求、220KV及以上電壓等級繼電保護(hù)系統(tǒng)的雙重化配置要求等常規(guī)功能外,該規(guī)范指出110KV及以上電壓等級的過程層SV網(wǎng)、GOOSE網(wǎng)、站控層MMS網(wǎng)絡(luò)應(yīng)完全獨立;繼保裝置接入不同網(wǎng)絡(luò)時,應(yīng)采用相互獨立的數(shù)據(jù)接口控制器;保護(hù)應(yīng)直接采樣,對于單間隔的保護(hù)應(yīng)直接跳閘,涉及多間隔的保護(hù)(母線保護(hù))宜直接跳閘;繼電保護(hù)設(shè)備與本間隔智能終端應(yīng)通過GOOSE點對點通信。
該規(guī)范還對不同電壓等級的線路保護(hù)、變壓器保護(hù)、母線保護(hù)、高壓并列電抗器保護(hù),斷路器及短引線保護(hù),母聯(lián)(分段)保護(hù)、故障錄波及網(wǎng)絡(luò)報文記錄分析裝置、安全自動裝置、過程層網(wǎng)絡(luò)、智能終端、電子式互感器及相關(guān)設(shè)備的配置原則與設(shè)備技術(shù)要求進(jìn)行了說明;界定了繼電保護(hù)設(shè)備信息交互的要求、交互信息的內(nèi)容,以及繼電保護(hù)裝置就地化的實施原則。
規(guī)范的附錄部分分別對3/2接線型式、220kV及以上變電站雙母線接線形式、110KV變電站接線形式中的繼電保護(hù)實施方案進(jìn)行了詳細(xì)圖例說明,增強(qiáng)了現(xiàn)場變電站智能化建設(shè)和改造中繼電保護(hù)環(huán)節(jié)的可操作性。
2.110KV大侶數(shù)字化變電站保護(hù)配置情況
110KV大侶變?yōu)閮?nèi)橋接線,站內(nèi)主開關(guān)選用常規(guī)開關(guān)。目前,站內(nèi)雖然配置了電子式互感器(110KV線路和內(nèi)橋間隔配置羅氏電子式電流互感器,主變110KV側(cè)套管配置全光纖式電子式電流互感器,10kV間隔配置模擬小信號互感器),沒有配置一體化平臺和智能變電站的高級應(yīng)用功能,所以從嚴(yán)格意義上講,該站目前還只能算數(shù)字化變電站, 但在站內(nèi)自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、保護(hù)裝置及合并單元的配置、網(wǎng)絡(luò)方式可為智能化變電站的建設(shè)提供參考。
大侶變自動化系統(tǒng)采用三層側(cè)設(shè)備兩級網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu),與智能變電站的要求一致。站內(nèi)過程層采用SV網(wǎng)絡(luò)和GOOSE網(wǎng)絡(luò)合并組網(wǎng)方案,站內(nèi)保護(hù)配置有線路縱差保護(hù)、母差保護(hù)、故障錄波器等,110KV母差、主變及110KV智能終端,合并單元按雙重化配置。110KV及主變10kV側(cè)相關(guān)間隔的過程層GOOSE命令、SV數(shù)據(jù)和IEEE1588V2對時報文均通過網(wǎng)絡(luò)傳送。
雙重化配置的第一套智能電子設(shè)備(IED)及單套配置的110KV線路保護(hù)、母聯(lián)保護(hù)等保護(hù)裝置接入過程層A網(wǎng),雙重化配置的第二套IED接入過程層B網(wǎng),110KV單套配置的智能終端同時接入過程層A網(wǎng)、B網(wǎng)。
作為數(shù)字化變電站的試點,大侶變在過程層網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)和繼電保護(hù)跳閘信號傳輸?shù)确矫媾c智能變電站存在一定差異:1)智能變電站相關(guān)規(guī)程要求過程層GOOSE網(wǎng)和SV網(wǎng)獨立,而該變電站采用的是合并組網(wǎng)方式;2)規(guī)程要求過程層保護(hù)采取“直采直跳”的原則,而該變電站采取的是網(wǎng)絡(luò)跳閘的方式,雖然網(wǎng)絡(luò)跳閘方式接線簡單,易于第三方監(jiān)視,但會導(dǎo)致保護(hù)性能對網(wǎng)絡(luò)可靠性的依賴,且網(wǎng)絡(luò)延時的不確定性也會對保護(hù)性能產(chǎn)生影響。對于數(shù)字化變電站的智能化改造,可參照國家電網(wǎng)公司相關(guān)指導(dǎo)性技術(shù)文件執(zhí)行。
3.站內(nèi)各設(shè)備的保護(hù)配置
3.1線路保護(hù)
對于110KV智能變電站,站內(nèi)保護(hù)、測控功能宜一體化,按間隔單套配置。線路保護(hù)直接采樣、直接跳斷路器;經(jīng)GOOSE網(wǎng)絡(luò)啟動斷路器失靈、重合閘等功能。
3.2變壓器保護(hù)
按照規(guī)程要求,110KV變壓器電量保護(hù)宜按雙套進(jìn)行配置,且應(yīng)采用主、后備保護(hù)一體化配置。若主、后備保護(hù)分開配置,后備保護(hù)宜與測控裝置一體化。
當(dāng)保護(hù)采用雙套配置時,各側(cè)合并單元(MU)、各側(cè)智能終端均宜采用雙套配置;中性點電流、間隙電流并入相應(yīng)側(cè)MU。
3.3母聯(lián)(分段)保護(hù)
分段保護(hù)的實施方案與圖1所示的線路保護(hù)類似,而且結(jié)構(gòu)更為簡單。分段保護(hù)裝置直接與合并單元和智能終端連接,分別實現(xiàn)不通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換的直接采樣和直接跳閘功能;同時,保護(hù)裝置、合并單元和智能終端等設(shè)備,均通過相互獨立的GOOSE網(wǎng)絡(luò)和SV網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)信號的跨間隔傳輸。按照規(guī)程要求,110KV分段保護(hù)按單套配置,宜實現(xiàn)保護(hù)、測控的一體化。110KV分段保護(hù)跳閘采用點對點直跳,其他保護(hù)(主變保護(hù))跳分段采用GOOSE網(wǎng)絡(luò)方式;母聯(lián)(分段)保護(hù)啟動母線失靈可采樣GOOSE網(wǎng)絡(luò)傳輸。
4.站內(nèi)繼電保護(hù)的測試檢驗
繼電保護(hù)是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的第一道防線,必須遵循可靠性、選擇性、速動性、靈敏性的原則。隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和電壓等級的不斷提高,對繼電保護(hù)“四性”的要求不僅沒有降低,反而提出了更高的要求。智能變電站應(yīng)在保證繼電保護(hù)功能不變的基礎(chǔ)上,改進(jìn)繼電保護(hù)信息共享、互操作的方式,即設(shè)備間交換信息的方式。
由于智能變電站中,電磁式互感器被電子式互感器代替,變壓器、斷路器等一次設(shè)備也加裝了智能單元,使得原來保護(hù)裝置與外界的連接介質(zhì)全由光纖取代,信息全由網(wǎng)絡(luò)化的設(shè)備傳遞。針對這樣的變化必須提出智能變電站保護(hù)設(shè)備的測試方案。由于保護(hù)裝置沒有發(fā)生變化,變化的只是信息的傳遞方式,因此保護(hù)的邏輯功能檢驗和原來一致,可以沿用原來成熟的檢驗標(biāo)準(zhǔn)。針對變化的部分提出新的測試方法,主要有如下幾點。
(1)原來輸入保護(hù)裝置的電壓、電流模擬量由來自合并器的光數(shù)字信號代替。傳統(tǒng)的保護(hù)測試儀只能輸出模擬量,而目前已有光數(shù)字保護(hù)測試儀,可以用光數(shù)字保護(hù)測試儀直接從保護(hù)裝置的光纖以太網(wǎng)口輸入測試。這樣的數(shù)字信號是沒有誤差的,以前的零漂、采樣精度檢驗步驟可以省略。但必須考慮有跨間隔數(shù)據(jù)要求的保護(hù)裝置(如變壓器差動保護(hù)、母線保護(hù))在不同間隔間傳輸數(shù)據(jù)時,到達(dá)時間的同步性,如不確定或差距校大,將很難滿足保護(hù)裝置的要求。
(2)在相同的一二次設(shè)備條件下,與傳統(tǒng)保護(hù)接點直接跳閘方式相比,智能變電站繼電保護(hù)采用GOOSE報文發(fā)信經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò)給智能終端發(fā)跳閘命令(如果有了智能開關(guān)則沒有這個環(huán)節(jié))。采用GOOSE網(wǎng)絡(luò),繼電保護(hù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸跳閘和相互之間的啟動閉鎖信號,與傳統(tǒng)回路方式相比,其可靠性主要體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)的可靠性和運行檢修擴(kuò)建的安全性上。
(3)原來保護(hù)裝置輸出的各種信號由基于GOOSE協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)傳輸實現(xiàn)。傳統(tǒng)的開入、開出量不再是24V或者220V的直流電信號,代之以優(yōu)先級別有差異的GOOSE報文。可通過整組傳動試驗來驗證保護(hù)裝置輸入、輸出信號的正確性與實時性?!?/p>
關(guān)鍵詞:繼電保護(hù)配置 可視化 智能匹配
中圖分類號:TM769 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-9416(2016)10-0235-01
1 背景技術(shù)
贛州電網(wǎng)繼電保護(hù)配置采用人工表格模式,工作量大,易用性查,保護(hù)和調(diào)度人員不能方便地查詢或調(diào)閱。另一方面,目前也是依賴于保護(hù)人員的經(jīng)驗和記憶來編制保護(hù)變更內(nèi)容。隨著贛州用電需求日益增加,電網(wǎng)越來越復(fù)雜,給保護(hù)人員和調(diào)度員的工作Ю錘大挑戰(zhàn),對專業(yè)知識依賴程度很高,勞動強(qiáng)度大,工作效率低,且容易出現(xiàn)人為疏忽,對電網(wǎng)運行造成薄弱環(huán)節(jié),存在安全隱患。國內(nèi)已有實現(xiàn)繼電保護(hù)定值可視化配置和瀏覽功能的平臺型軟件,主要問題是整體平臺功能復(fù)雜,人機(jī)交互差,且不能跨平臺運行。其次,未見基于判斷電網(wǎng)一次運行方式的保護(hù)定值智能匹配、展示、輸出保護(hù)變更內(nèi)容的報道。因此,贛州電網(wǎng)聯(lián)合武漢華大鄂電電氣設(shè)備有限公司共同設(shè)計并開發(fā)了繼電保護(hù)配置可視化軟件。
2 軟件介紹
2.1 開發(fā)環(huán)境
贛州電網(wǎng)繼電保護(hù)配置可視化軟件開發(fā)環(huán)境為Windows 2012操作系統(tǒng),SQL Server 2012數(shù)據(jù)庫,開發(fā)工具為Qt5.6,編譯環(huán)境為Windows/Lunix/Unix主流版本操作系統(tǒng)。
2.2 軟件架構(gòu)
贛州電網(wǎng)繼電保護(hù)配置可視化軟件采用模塊化設(shè)計思想,包括數(shù)據(jù)存儲層、業(yè)務(wù)支撐層和高級應(yīng)用層三層架構(gòu)。數(shù)據(jù)存儲層包括數(shù)據(jù)庫和文件。數(shù)據(jù)庫基于動態(tài)鏈接庫設(shè)計,支持不同型號和版本的數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)自動建庫和更新,包括靜態(tài)庫和仿真庫。文件包括電網(wǎng)模型、保護(hù)變更內(nèi)容模板及歷史版本。業(yè)務(wù)支撐層包括電網(wǎng)建模、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、專家系統(tǒng)和系統(tǒng)管理。高級應(yīng)用層包括保護(hù)定值配置可視化、保護(hù)定值智能匹配與自動輸出。
2.3 運行環(huán)境
贛州電網(wǎng)繼電保護(hù)配置可視化軟件運行環(huán)境為Windows/Lunix/Unix主流版本操作系統(tǒng),Oracle/SQL Server/MySQL主流版本數(shù)據(jù)庫。
2.4 主要功能
電網(wǎng)建模實現(xiàn)電網(wǎng)接線圖和臺賬維護(hù)功能。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵崿F(xiàn)電網(wǎng)一次運行方式的準(zhǔn)確判斷。專家系統(tǒng)實現(xiàn)保護(hù)定值自動匹配規(guī)則制定。系統(tǒng)管理實現(xiàn)用戶管理、運行設(shè)置。保護(hù)定值配置可視化實現(xiàn)基于可視化圖形界面的定值配置與瀏覽。保護(hù)定值智能匹配與自動輸出實現(xiàn)人工模擬調(diào)整電網(wǎng)一次運行方式、自動判斷并自動匹配定值、以及自動輸出保護(hù)變更內(nèi)容。
2.5 軟件流程
第一步,電網(wǎng)建模,一次接線圖繪制與臺賬錄入,形成電網(wǎng)靜態(tài)模型;其次,保護(hù)定值可視化配置,基于一次接線圖可視化環(huán)境,應(yīng)用專家系統(tǒng),錄入保護(hù)定值配置方案,形成保護(hù)定值圖形專家?guī)?,實現(xiàn)定值可視化配置和圖形化瀏覽;最后,保護(hù)定值智能匹配,基于電網(wǎng)靜態(tài)模型,人工手動(或自動接駁調(diào)度自動化系統(tǒng)獲取實時數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌┱{(diào)整電網(wǎng)運行方式,應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌瑢崿F(xiàn)電網(wǎng)運行方式準(zhǔn)確判斷,形成電網(wǎng)仿真模型;基于保護(hù)定值圖形專家?guī)?,自動匹配保護(hù)定值并在電網(wǎng)仿真模型一次接線圖上顯示,自動輸出保護(hù)變更內(nèi)容,并自動保存案例軟件流程圖見圖1所示。
3 應(yīng)用分析
贛州電網(wǎng)繼電保護(hù)配置可視化軟件自2015年10月投入試運行,已經(jīng)達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。繼電保護(hù)配置可視化軟件保證了保護(hù)人員和調(diào)度員保護(hù)變更分析和決策的準(zhǔn)確性,防范因人為因素造成的安全隱患,提高電網(wǎng)運行安全性和供電可靠性,經(jīng)濟(jì)效益和社會效益明顯。其次,贛州電網(wǎng)繼電保護(hù)配置可視化軟件可以顯著提高?;藛T和調(diào)度員的工作效率,降低勞動強(qiáng)度,同時降低對專業(yè)要求,適應(yīng)電網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和方式變更頻繁的局面,提高技術(shù)管理水平,管理效益顯著。最后,贛州電網(wǎng)繼電保護(hù)配置可視化軟件填補目前贛州電網(wǎng)調(diào)度自動化EMS系統(tǒng)與調(diào)度運行管理OMS系統(tǒng)之間的保護(hù)變更智能決策空白,推動行業(yè)相關(guān)技術(shù)發(fā)展。
收稿日期:2016-07-29