電力系統(tǒng)的繼電保護裝置設(shè)計

1、引言

電力在現(xiàn)實社會的各個方面都起著很大的作用，假如沒有電力，社會生活和生產(chǎn)就不能正常進行?；陔娏υ谏鐣芯哂械闹匾裕瑢﹄娏Φ木S護就顯得十分重要。繼電保護，則是電力系統(tǒng)能否正常工作的關(guān)鍵所在。繼電保護裝置是實現(xiàn)繼電保護的基本條件，要實現(xiàn)繼電保護的作用，就要具備有科學(xué)先進、行之有效的繼電保護裝置，所謂“工欲善其事，必先利其器”，有了設(shè)備的支持，才真正具備了維護電力系統(tǒng)的能力。

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

安科瑞針對電力供配電系統(tǒng)不同的饋線類型，提供簡易型、經(jīng)濟型、高端型三類保護裝置共六大系列微機保護裝置，分別是AM2、AM3、AM4、AM5、AM5SE和AM6，實現(xiàn)35kV及以下供配電系統(tǒng)的線路保護、變壓器保護、電動機保護、電容器保護、母聯(lián)/進線備自投等保護功能，為供配電系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定運行提供保障。

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

圖1

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

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

1)重合閘

我司AM5-F線路保護裝置重合閘功能主要有三個作用：

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

● 對于有雙側(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構(gòu)不良，或繼電器誤動作引起的誤跳閘。

2)逆功率保護

逆功率保護是不可逆并網(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。我司的逆功率保護功能是這樣實現(xiàn)的：當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，裝置經(jīng)可設(shè)置延時發(fā)出逆功率跳閘命令，停止送電。

3)三段式過流保護(可經(jīng)低電壓閉鎖、可帶方向閉鎖)

當任一相電流大于定值，經(jīng)延時，裝置跳閘。

三段過流保護由過流一段(瞬時速斷)保護、過流二段、過流三段構(gòu)成，均由獨立控制字選擇投退，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

由于過流保護的動作電流是按躲過最大負荷電流整定的，為了提高過流保護在發(fā)生故障時的靈敏度和改善躲過最大負荷電流的條件，需在過流保護中加低電壓閉鎖條件。當選擇經(jīng)低電壓閉鎖啟動過流保護：當三個線電壓中最小的線電壓小于低壓定值且大于低壓閾值時，開放過流保護出口。若低電壓閉鎖條件退出，則過流保護不需要考慮電壓條件。

● 帶方向閉鎖

圖2 相間方向元件動作區(qū)示意圖

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

1)瓦斯保護

瓦斯保護主要為變壓器內(nèi)部故障時的主保護。當變壓器發(fā)生故障時，由于發(fā)熱或短路點電弧燃燒等原因，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接通，作用于斷路器跳閘，這種保護就是瓦斯保護。瓦斯保護的范圍主要有以下五點：

● 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

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

3)三段式過流保護(可經(jīng)復(fù)合電壓閉鎖)

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

當任一相電流大于定值，經(jīng)延時，裝置跳閘。

為了防止變壓器過載引起保護測控裝置誤動作，可在過流保護中加復(fù)合電壓閉鎖條件，該條件可由相應(yīng)控制字選擇投退。當選擇經(jīng)復(fù)合電壓閉鎖啟動過流保護時：當三個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序電壓3U2大于復(fù)合電壓負序定值時，開放過流保護出口，若復(fù)合電壓閉鎖條件退出，則過流保護不需考慮電壓條件。

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

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

1)主變保護保護

對于容量為2000kVA及以上的變壓器保護裝置還需額外配有差動保護功能，如我司的AM5SE-D2差動保護裝置。

差動保護主要用在2000kVA及以上容量的變壓器，為變壓器及其系統(tǒng)的主保護，是按循環(huán)電流原理裝設(shè)的。主要用來保護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，同時也可以用來保護變壓器單相匝間短路故障。除此之外，其主要還裝設(shè)在35kV及以上電壓等級對變壓器進行差動保護，另外，還需配置我司的AM5SE-TB后備保護裝置搭配使用,如圖3。

2)進線/變壓器出線保護

對于10kV進線柜和小容量的變壓器饋線柜，如圖4，可配置我司的AM5SE-F線路保護裝置和AM5SE-T配電變壓器保護裝置。AM5SE系列微機保護裝置相較于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)柜編號綜保型號

35kV主變壓器AM5SE-D2

AM5SE-TB

1AHAM5SE-F

4AHAM5SE-T

5AHAM5SE-T

4、結(jié)論

綜上所述，繼電保護裝置對電力系統(tǒng)運行中的不正常情況能夠起到保護作用，由于每種保護功能的保護范圍不一樣，因此，針對不同的開關(guān)柜類型需要配置不同的保護裝置，于此，可選用我司的AM5系列微機保護裝置，其包含了線路保護、主變保護、配電變保護、電動機保護、電容器保護、母聯(lián)/進線備自投保護、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。
責任編輯；zl