某水电站网络继电保护设计【某水电站继电保护及二次回路设计】

来源:公文书信 发布时间:2019-09-26 04:57:39 点击:

  摘要:目前在运行的水电站电力系统的发电机以及变压器的结构都设计得繁杂。正因为电力系统的复杂,因而在其运行中所受影响的因素就更多,造成故障率比较高,一旦造成设备故障所带来的损失就很大,因此,如何有效地规避水电站故障的重要性就不言而喻。如何选用合理的设计参数和多重继电保护一直是广大电力工作者关注的问题。文章在研究某水电站继电保护的总体方案后,对发电机以及变压器的二次回路进行了设计,并重点分析了继电保护原理及二次回路的整定计算。
  关键词:继电保护;整定计算;二次回路
  中图分类号:TM77 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2013)24-0120-02
  该大型水电站为河床式径流式电站。电站装机五台,总装机容量为324.5MW。其中四台机组单台额定功率为75MW,最大功率为86MW;一台自筹机组单机功率为24.5MW。电站保证出力154.1MW,多年平均发电量为15.85亿kW·h,年利用小时数为4880,水库调节性能为日调节。
  1 继电保护的作用及原理
  对于电力系统,系统安全性和可靠性比一般要求都高。然而,要求高但是做到不容易,一方面系统本身结构复杂、元件多;另一方面每个发电站地形与水文条件不同,不可预知因素多。其中最为普遍的就是系统的短路,而且一旦短路造成的危害就很大。
  在一个大型的系统中,要完全地避免故障不发生,基本是不可能的,我们能做到的只是避免重大事故的发生。对于电力系统而言,继电保护措施都是安装在各个需要的电器元件上,通过实际的测量等来反映其运转的状况。采用断路器发出的跳闸信号使系统自动停止运行。继电保护的主要目标是:对系统可能发生的故障进行分析,然后有选择性地自动将故障排除或者使系统停止运行,从而保护电路和相关电器元件。
  2 主变压器及发电机继电保护
  2.1 主变压器保护
  变压器作为电力系统另一个主要的设备,它的安全和可靠性同样受到各方面的重视。变压器常见的故障笼统地可以划分为油箱内、外故障。因为油箱外的套管和引线布局比较混乱,它们之间发生短路的可能性就很大。油箱内中各绕组和定子铁芯一方面布线也同样容易杂乱短路,另一方面,随着转子等的转动使内部温度升高而烧毁电线造成搭接短路。
  变压器的保护设计主要是进行回路整定的计算,而完整的整定计算繁杂,这里考虑版面只以总差保护为例进行方法说明。
  3 二次保护回路设计
  变电所的电气设备根据其功能分为一次设备和二次设备。所谓一次电路就是设备的接线是根据一次性使用的电路接成的。但是一次电路因其自身的简单而造成安全性不够,实际上就需要各种测量和保护、反馈的电路,这样的电路系统就是二次回路。
  3.1 主变压器二次保护回路设计
  本设计的主变压器是容量为90000kVA的双绕组升压变压器,该变压器装有下列保护:
  3.1.1 纵联差动保护。作为变压器的主保护。
  3.1.2 瓦斯保护。瓦斯保护是避免变压器中油箱内在运行中发生不正常运行故障的一个重要的防患举措。除此之外,它还能通过瓦斯开关观察到油箱内还有多少存量的油。瓦斯保护主要由轻瓦斯和重瓦斯两种起保护作用的继电器进行工作,前者对信号进行处理,后者通过分析做出跳闸反应。
  3.1.3 零序过电流保护。作为变压器接地故障及高压电网中接地故障的后备保护。
  3.1.4 低电压启动的过电流保护。这个是对外部其他故障引发的过电流充做变压器内部短路的后备保护措施。主要的实现手段就是切断变压器的断路器或者让断路器自动跳闸,这样保证了变压器的运行可靠性。
  3.1.5 过负荷保护。该保护也作为变压器的后备
  保护。
  3.2 发动机二次回路设计
  本设计所用发电机型号为SF320-48/1280-G,该发电机装设了如下保护:
  3.2.1 横差动保护。反应发电机定子绕组及其引出线的相间短路。作为发电机保护的主保护。
  3.2.2 零序过电流保护。对于那些在100兆瓦及其以上的水电站发电机,装配有负序电流保护装置是较好的保护措施。该装置既可以用来当作外部短路的保护,也可以用来作为内部电路短路的保护。可以设定很小的保护动作值,这样可以使系统的灵敏度提高,反应更加迅速,可靠性提高。
  3.2.3 励磁回路一点接地保护。全厂共用一套。
  3.2.4 失磁保护。对于小于等于100兆瓦而且不允许自动停机的发电机,一旦遇到失磁运行只要断开这个开关,就能带动发电机的断路器断开。
  3.2.5 100%定子绕组接地保护。
  4 结语
  整定计算作为继电保护理论设计最关键的一部分,为水电站电力系统的安全可靠运行提供了有力的保证。但是随着水电站的规模越来越大,所遇到的各种环境因素越来越复杂,在设计继电保护时进行整定计算需要考虑的因素就更多、难度更大。通过本文的研究,能够对电力系统的继电保护提供一定的借鉴意义。
  参考文献
  [1] 韩笑,宋丽群.电气工程专业毕业设计指南(继电保护分册)[M].北京:中国水利水电出版社,2008.
  [2] 李光琦.电力系统暂态分析[M].北京:中国电力出版社,2007.
  [3] 张保会,尹项根.电力系统继电保护[M].北京:中国电力出版社,2005.
  作者简介:孙延明(1962—),男,黑龙江哈尔滨人,供职于许继集团国际工程有限公司;杨伟杰,供职于许继集团国际工程有限公司;江舰(1978—),男,河南许昌人,许继电气股份有限公司工程师,研究方向:电气工程。

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