500kv变电站接线T区短引线保护设计

1前 言变电站对电力的生产和分配起到了举足轻重的作用，学习和了解变电所的结构和运行对电力资源的可持续发展垫下了基础。随着经济的快速发展，我国电力需求迅速增长，由于产业结构调整和居民生活水平的提高，第三产业和居民生活用电比重上升，制冷制热负荷大幅度增加，使得电网规模不断扩大，高电压、大机组、长距离输电、电网互联的趋势，使电网结构越来越复杂。近年来，变电所开始采用微机型继电保护装置、微机型故障录波器、微机监控和微机远动装置。这些装置尽管功能不一样，其硬件配置却大体相同，除微机系统本身以外，无非是对各种模拟量的数据采集以及I/O回路，并且装置所采集的量和要控制的对象还有许多是共同的，因而显得设备重复，互联复杂。人们自然提出这样一个问题，是否应该从全局出发来考虑全微机化的变电站二次部分的优化设计，提高变电站的可控性，更多的采用远方集中控制、操作、反事故措施等，提高劳动生产率，减少人为误操作的可能，提高运行可靠性，这就是变电站综合自动化的来历。500 kV变电所是生产工艺系统严密、土建结构复杂、施工难度较大的工业建筑。电力工业的发展,单机容量的增大、总容量在百万千瓦以上变电所的建立促使变电所建筑结构和设计不断地改进和发展。变电所结构的改进、新型建材的采用、施工装备的更新、施工方法的改进、代管理的运用、队伍素质的提高、使风电厂土建施工技术及施工组织水平也相应地随之不断提高。我选择设计本课题，是对自己已学知识的整理和进一步的理解、认识，学习和掌握变电所继电保护设计的基本方法培养独立分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的基本技能。随着国内买方电力市场的出现和城市建设的不断发展，城市用电负荷日益增长，对供电的品质和可靠性的要求也越来越高;一些重要或敏感的负荷，即使是短时停电，也会造成重大的经济损失或不良的政治影响。因此，在要求配电网络的运行和管理更加可靠、合理、高效的同时，实现城市电网负荷的不停电转移，有着重要的现实意义。配电网最大的特点是闭环结构，开环运行。配电网分布于城市中的各个角落，组成了一个挂满负荷的网络，这个网络中的每一个负荷都是由单一的母线供电。不同母线所带的负荷区域用联络开关隔离，形成供电负荷岛。正常情况2下，联络开关为开断运行，以保证配电网的辐射状运行结构。随着配网的发展和社会对供电可靠性要求的提高，配网中出现了双电源供电甚至多电源供电配网结构，以保证重要用户的不间断供电。当某个母线、开关或馈线需要检修或者发生故障时，该母线、开关或馈线上的多电源供电的负荷就可以进行负荷转移，通过合环操作，转移到与之相连的其他母线或馈线上。合环操作的最大的受益就是可以减少用户的停电，大大的提高了供电的可靠性。出于对电网系统女全的考虑，在进行配网合环操作时，两端的电压差不能太人，古则会出现很人的合环电流，导致相连的两条母线或馈线上的保护跳闸，反而导致供电事故。根据现场的了解，现在城市配网中这种合环操作很普遍。但是却缺少有力的理论和分析软件来指导这种操作，现场都是依靠运行人员的经验来判断是否进行合环，这样，不仅很容易出现判断偏差，而且，对可能出现的合环电流缺少量化的分析，实际操作的结果具有很大的随机性。因此对配电网合环后的调度运行分析以及系统的安全、稳定问题的研究具有很重要的理论价值和实际意义。随着50OKV网架的加强，许多22OKV 电磁环网为了限制短路要求开环运行，这也伴随着产生了110KV以下配电网的合环问题。国内对这个问题的研究也是刚刚起步，并且大部分都是对合环出现问题之后的事后理论分析。 500 kV 变电站广泛采用 32 接线方式，在出线配置隔离刀闸的方式下通常配置短引线保护。在线路或变压器退出运行且相邻断路器合环运行时需投入短引线保护，作为相邻两个断路器之间引线的保护。对于 32 接线采用 GIS 组合设备时，出线侧单独配置 CT 后，线路保护接入线路侧的 CT，而不再采用断路器串内的和 CT 接入，在断路器串内 CT 和出线 CT 的 GIST 区范围内发生故障将失去保护，常规的短引线保护不能完全满足要求，需要对短引线保护进行功能改进以满足系统的要求。3河 西 学 院 本 科 生 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 任 务 书论 文 题 目 500kv 变 电 站 3/2 接 线 T 区 短 引 线 保 护 设 计作 者 姓 名 刘 金 生 所 属 系 、 专 业 、 年级机 电 工 程 系 电 气 工 程 及 其 自 动 化 专 业 06 级指 导 教 师 姓 名 、 职 称 任 务 下 达 日 期 2010 年 1 月 3 日5一 论文（设计）的主要内容1.1 设计内容1三端差动保护方案；2两端差动保护方案；3过电流原理的线末保护方案。1.2 环境条件及基本设计条件32接线采用GIS组合设备时，出线侧单独配置CT后，线路保护接入线路侧的CT，而不再采用断路器串内的和CT接入，在断路器串内CT和出线CT的GIST区范围内发生故障将失去保护，常规的短引线保护不能完全满足要求，需要对短引线保护进行功能改进以满足系统的要求。GIS采用的是绝缘性能和灭弧性能优异的六氟化硫(SF6)气体作为绝缘和灭弧介质，并将所有的高压电器元件密封在接地金属筒中，因此与传统敞开式配电装置相比，GIS具有占地面积小、元件全部密封不受环境干扰、运行可靠性高、运行方便、检修周期长、维护工作量小、安装迅速、运行费用低、无电磁干扰等优点。经过30多年的研制开发，GIS技术发展很快并迅速被应用于全世界范围内的电力系统。目前，随着全球电力系统自身的发展以及对系统运行可靠性要求的日益提高，GIS技术必将持续发展，并将成为本世纪高压电器的发展主流。随着大容量单压式SF6断路器的研制成功和氧化锌避雷器的应用，GIS的技术性能与参数已超过常规开关设备，并且使结构大大简化，可靠性大大提高，为GIS进一步小型化创造了十分有利的条件。大量的安装实践证明，保证清洁度是GIS总装和现场安装中最首要的任务。国内GIS安装现场的场地情况通常较差，为了防止起灰尘，安装前第一次清洁时应在场地洒水并用水揩净，在空气静止48h后才开始安装。作为电极的铝管在加工过程中难免会存在着表面毛刺和铝屑，这些微粒都是耐压实验中放电的来源，因此要特别注意保证铝导体的清洁。这就要求一方面强化对导体加工过程的清洁检查，防止出现死区；另一方面在总装前制造商应增加导体振动清洁的新手段，尽量把空心体内部死角的残留物清理出来，或者对安装前的导体做类似局部放电试验以检查出残留的铝屑和金属丝。密封性是GIS绝缘的关键，SF6气体泄露会造成GIS致命的故障。6除上述两个关键因素外，真空度的要求是总装和安装过程中的第三个控制因素，是控制 SF 6 含水量的重要保证措施，它不仅能减少 SF6 气体本身的水分，也可减少罐内其它物体( 绝缘体、密封体)内所含的水分，一般要求在充入 SF6 气体之前真空度要达到 133Pa，再继续抽真空 30min。水分对 GIS 运行的影响关键在于：如果没有将 SF6 气体控制在 0以下，则在温度变化时绝缘体表面会形成凝露，所附着的水珠和 SF6 电弧产物发生反应生成 HF 等低氟化物，从而导致沿面的绝缘材料和金属表面劣化。如果将 SF6 露点的允许值控制在较低值，则在温度变化时绝缘体表面凝结的不是水珠而是冰晶，它对绝缘性能几乎没有影响。因此，在IEC 及国际上均有规定：充入 GIS 的新气体在额定密度下其露点不应超过5。两条线路长期合环运行并没有太多优势。许多情况下，两条线路合环运行，是为了平稳“ 倒路” ，即从一个线路供电，转到另一个线路供电。两条线路合环运行的必要条件是：1、合环点相位应一致。如首次合环或检修后可能引起相位变化的,必须经测定证明合环点两侧相位一致；2、如属于电磁环网,则环网内的变压器接线组别之差为零；特殊情况下,经计算校验继电保护不会误动作及有关环路设备不过载,允许变压器接线差 30时进行合环操作；3、合环后不会引起环网内各元件过载；4、各母线电压不应超过规定值；5、继电保护与安全自动装置应适应环网运行方式；6、电网稳定符合规定的要求。还要注意在合环操作时，必须保证合环点两侧相位相同，电压差、相位角应符合规定；应确保合环网络内，潮流变化不超过电网稳定、设备容量等方面的限制，对于比较复杂环网的操作，应先进行计算或校验，操作前后要与有关方面联系。 二 、 论 文 （ 设 计 ） 的 基 本 要 求500kv 变电站 3/2 接线 T 区短引线保护方案的设计，要求学生在熟悉了本设计要求的工作环境的情况下，完成本设计设计。设计包括：1、开题报告（1500 字左右） ； 2、毕业设计说明书（10000 字左右） ；3、技术资料:方案的解析及原理说明（包括对图形图像资料的应用） ；4、外文资料及相应翻译（2000 字左右） 。三. 论文( 设计) 进度安排阶段 论文（设计）各阶段名称 起止日期1 熟悉设计任务书、设计题目及设计背景资料 1 月 3 日3 月 1 日72 查阅有关资料 3 月 2 日3 月 14 日3 阅读设计要求必读的参考资料 3 月 15 日3 月 19 日4 开题报告 3 月 20 日3 月 30 日5 综合资料解析设计方案及原理 3 月 31 日4 月 8 日6 三端差动保护方案探讨 4 月 9 日4 月 11 日7 两端差动保护方案探讨 4 月 12 日4 月 14 日8 解析及原理说明的图形图像的配置 4 月 15 日4 月 17 日9 书写毕业设计说明书 4 月 18 日4 月 28 日10 打印整理毕业设计资料 4 月 29 日4 月 30 日11 送交文印单位装订成规范的毕业设计文本 5 月 1 日5 月 5 日12 准备及答辩 5 月 6 日5 月 10 日8四.需收集和阅读的资料及参考文献（指导教师指定）1 韩宏跃，何雪峰，孔伟彬，等用于GIS串外电流互感器配置的T区保护装置J电力系统自动化，2001，25(5)：39412 张华贵广东核电站500kV系统继电保护J继电器，1994，22(1)：50553陈跃.电气工程专业毕业设计指南M.北京：中国电力出版社,2003。4宋继成.110-500KV 变电所电气接线设计M. 北京：中国电力出版社,2004.5贺家礼.宋从矩.电力系统继电保护原理M. 北京：中国电力出版社,1994。6刘介才.工厂供电设计指导M. 北京：机械工业出版社,2002。7方可行.断路器的故障与检测M.北京：中国电力出版社，2003.8罗学琛.SF6 气体全封闭组合电器M.北京：中国电力出版社，1999.9 于莉莉.高压断路器的在线检测与诊断系统.济南：山东大学，2005.10 陈伟根.高压断路器评估方法研究J.中国科技论文，2003.11牛彪.架空线路运行状态模糊评测J.现代电力，2008.12继电保护通讯(七十二)J.江苏电机工程，2007.13李伟.高压断路器综合评估.重庆：重庆大学.14 王维俭.电力系统继电保护基本原理M.北京：清华大学出版社，1997.15朱声石.高压线路继电保护原理与技术M.北京：中国电力出版社，2005.16李瑞生.光纤电流差动保护与通道试验技术M.北京：中国电力出版社，2006.17王亚强.关于 T 接线路继电保护如干问题研究.北京：华北电力大学，2004.18刘玉东，王增平，张志梅.变压器差动保护中电流互感器饱和的综合判据J.电网技术，2007,31（18）：87-88.19Billintion R,Billintion J E.Disribution System Reliability IndicesJ.IEEE Trans on Power System,1989,():561-568.20Chen S M.Measures of Similarity Between Vague SetsJ.Fuzzy Sets and System,1995,74(2):217-223.21 W. A. Ehnore， S. E. Zocholl，C.A. Kramer .Effect of Waveform Distortion on Protective RelaysC. ABB Power T&D Co., Inc.9教研室意见负责人签名： 年 月 日系（部）意见负责人签名：年 月 日10河 西 学 院 本 科 生 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 开 题 报 告论 文 题 目 500kv 变 电 站 3/2 接 线 T 区 短 引 线 保 护 设 计作 者 姓 名 刘 金 生 所 属 系 、 专 业 、 年级机 电 工 程 系 电 气 工 程 及 其 自 动 化 专 业 06 级指 导 教 师 姓 名 、 职 称 预 计 字 数 1500 开 题 日 期开 题 日 期2010-3-2011选题的根据：1）说明本选题的理论、实际意义我国电力工业的技术水平和管理水平正在逐步提高，现在已有许多变电站实现了集中控制和采用计算机监控电力系统也实现了分级集中调度，所有电力企业都在努力增产节约，降低成本，确保安全远行。随着我国国民经济的发展，电力工业将逐步跨入世界先进水平的行列。变电站是生产工艺系统严密、土建结构复杂、施工难度较大的工业建筑。电力工业的发展,单机容量的增大、总容量在百万千瓦以上变电所的建立促使变电所建筑结构和设计不断地改进和发展。变电所结构的改进、新型建材的采用、施工装备的更新、施工方法的改进、代管理的运用、队伍素质的提高、使风电厂土建施工技术及施工组织水平也相应地随之不断提高。我选择设计本课题，是对自己已学知识的整理和进一步的理解、认识，学习和掌握变电所电气部分设计的基本方法培养独立分析和解决问题的工作能力