kV变电站保护配置及常见事故处理.ppt

110kV变电站保护配置及常见 事故处理 作者：潘辉、周强 前言：本次技术讲课主要讲解的是我局 所属110kV变电所的主接线方式、保护配 置、及典型事故分析。由于本人技术有 限，可能讲解的不够全面，不是完全的 正确，请大家予以指正。 第一章 110kV变电所主接线 现阶段我局共有110kV变电站29座， 而根据供电可靠性、经济性、环境条件 等多个因素，采用了不同的主接线方式 ，其中大多数采用内桥、单母线分段接 线，还有少量的线变组接线，如丽都变 。各种接线都有其特有的优缺点： 一、内桥接线： 优点：设备少、接线清 晰简单，引出线的切除 和投入比较方便，运行 灵活性好，还可采用备 用电源自投装置。 缺点：当变压器检修或 故障时，要停掉一路电 源和桥断路器，并且把 变压器两侧隔离开关拉 开，然后再根据需要投 入线路断路器，这样操 作步骤较多，继电保护 装置也较复杂。 二、单母分段接线： 优点：接线简单清晰、 设备少、操作方便、便 于扩建和采用成套配电 装置。 缺点：不够灵活可靠， 任意元件故障或检修， 均须使整个配电装置停 电。单母线可用隔离开 关分段，但当一段母线 故障时，全部母线仍需 短时停电，在用隔离开 关将故障的母线段分开 后才能恢复非故障段的 供电。 三、线变组接线 ： 优点：具有小型化、高 可靠性、安全性好、安 装周期短、维护方便、 检修周期长等优点。 缺点：设备价格昂贵， 一般在环境污秽条件恶 劣，地价昂贵的城区等 少数变电所采用。 第二章 110kV变电所主要的保 护配置 继电保护装置的作用：当电气设备发生故障时 ，继电保护装置能自动、快速、有选择性的跳 开开关，切除故障设备，保证非故障设备的正 常运行。 一、线路保护 线路保护的配置主要是当线路发生瞬时或永久故障时，保护能 快速、可靠、正确的切除线路故障，以保证其余设备的正常运行。 1、10kV线路保护 三段式过流保护：电流速动保护、限时电流速动保护、过电流保 护； 过流加速保护：是独立的一段过流保护，与重合闸配合可选择前 加速或后加速； 三相一次重合闸； 2、35kV线路保护 三段式过流保护：电流速动保护、限时电流速动保护、过电流保 护； 过流加速保护：是独立的一段过流保护，与重合闸配合可选择前 加速或后加速； 三相一次重合闸； 二、主变保护 现代生产的变压器，在构造上是比较可靠的，故 障机会较少。但在实际运行中，还要考虑发生各种故 障和异常工作情况的可能性，因此必须根据变压器的 容量和重要程度装设专用的保护装置。 变压器的故障可分为本体故障和引出线故障两种 。本体故障主要是：相间短路.绕组的匝间短路和单相 接地短路。发生本体故障是很危险的因为短路电流产 生的电弧不仅会破坏绕组的绝缘，烧毁铁芯，而且由 于绝缘材料和变压器油受热分解而产生大量的气体， 还可能引起变压器油箱的爆炸。变压器的引出线故障 ，主要是引出线上绝缘套管的故障，这种故障可能导 致引出线的相间或接地短路。以下接合主接线图，分 析一下主变保护的保护范围及动作情况： 1、主变差动保护 作为主变压器线圈匝间 短 路及保护范围内相间短路和 110 kV侧单相接地短路的主保护。 正常保护范围为主变三侧差动 CT之间。 2、主变后备保护 主变常见的后备保护有复 合电压闭锁过流保护、零序电 流保护、零序电压闭锁过流保 护、复合电压闭锁方向过流等 保护。 （1）复合电压闭锁过流保护 可作为变压器内外部各种故障的后备保护，主要由复合电压元 件（负序及相间电压），过流元件及时间元件等构成。 相间低电压定值U1应躲过正常运行的最大运行电压。 U1=0.7Ue=70 V 负序电压定值U2应躲过正常运行的最大不平衡电压。 U2=0.07Ue=7 V 过电流定值Idz应躲过正常运行的最大负荷电流。 Idz=1.4Ibe 时间定值Tdz：变压器中低压侧的时间定值Tdz应考虑与中低压 侧出线的时间定值Tdz相配合；变压器高压侧的时间定值Tdz应考虑 与中低压侧的时间定值Tdz相配合 。 （2）零序电流保护定值 零序电流保护作为大接地系统接地故障的后备保 护。其电流一般取自变压器中性点接地闸刀支路，因此 只适应于中性点直接接地的变压器。 （3）变压器中性点过电压保护（间隙保护） 在大接地系统中，如失去所有的变压器中性点而单相接地故障 依然然存在，变压器中性点对地电压将升高到相电压，出线端的相 电压将升高到线电压，这对分级绝缘变压器的绝缘安全构成威胁。 因此，必须在变压器中性点接地刀闸支路旁并接放电间隙，同时设 置零序过压保护来保障变压器中性点的绝缘安全。间隙放电后，电 弧的能量会很快烧毁间隙，为保护间隙必需尽快切除变压器。所以 又在间隙回路设置间隙过流保护。 零序过压保护定值Uoj：按PT开口可能出现的最大零序电压整定 Uoj=180 V 间隙过流定值，按规程规定一次值一般取 Ioj=100A 间隙保护时间Toj一般取两段时间0.3/0.5S。 中低压侧接有小电源时，0.3S跳电源联络线。0.5S跳主变各 侧。 （4）各保护的保护范围及动作情况。 110kV复合电压闭锁过流保护：保护动作跳主变三侧及110kV母分开关， 它是35kV、10kV母线的后备保护和线路保护的远后备保护，是变压器最 后一级跳闸保护。 110kV零序过流保护：保护动作跳主变三侧及110kV母分开关。 110kV零序电压闭锁过流保护：保护动作跳主变三测及110kV母分开关。 110kV间隙零序过流保护：保护动作跳主变三侧及110kV母分开关。 35kV复合电压闭锁过流：作为35kV母线故障的主保护，35kV线路的后备 保护。保护动作跳主变35kV开关。 35kV复合电压闭锁方向过流：方向朝主变，该保护在主变110kV送电时停 用，当由主变110kV 侧开口，35kV送10kV时投入。保护动作跳主变35kV 开关和主变10kV开关。 10kV复合电压闭锁过流：作为10kV母线故障的主保护，10kV线路的后备 保护。保护动作跳主变10kV开关。 过负荷保护：接于110kV套管流变、35kV流变、10kV流变，当主变过载时 经一定延时发信，正常运行时该保护投入。 3、主变本体保护 主变本体保护又称非电量保护，主要包括主变本体重瓦斯、有载 重瓦斯、本体轻瓦斯、有载轻瓦斯和本体压力释放。 瓦斯保护是变压器内部故障的主保护，它利用油浸式变压器油箱 内发生任一种故障时，油箱内产生气体来动作，它具有较高的灵 敏度，包括气体的体积及其形成的速度分为轻瓦斯、重瓦斯；更 换或检修后的变压器，在投入运行时须将重瓦斯投入跳闸； 主变压力释放阀：当主变内部故障时，内部压力达到整定值时， 压力释放阀动作，作用为跳主变三侧开关或信号报警。 本体重瓦斯、有载调压重瓦斯：可选择分别跳主变三侧开关及 110kV母分开关或发信报警。 本体轻瓦斯、有载调压轻瓦斯、温度过高、油位异常：经延时发 信报警。 本体压力释放一般用于发信报警。 注意：在内桥接线中，当 一台主变停运，而相应 的110kV进线、110kV母 分开关在运行或热备用 状态时，应考虑将主变 跳相应的110kV进线和 110kV母分开关的连 跳 压板取下。即主变差动 、主变本体、主变 110kV后备保护跳110kV 进线和110kV母分开关 出口压板。 第三章 110kV变电所典型事故分析 以 下事故 分析仅 以右侧 的 110kV 内桥接 线的三 圈变为 例： 某110kV变电所正常运行方式： 1101线送110kVI段母线、110kVI段母线压变、避雷器、1#主变。 1102线送110kVII段母线、110kVII段母线压变、避雷器、2#主变 。 110kV母分热备用。（110kV备投装置备110kV母分） 1#主变35kV经35kVI段母线送：35kVI段母线压变、避雷器及35kVI 段母线上的所有出线。 2#主变35kV经35kVII段母线送：35kVII段母线压变、避雷器及 35kVII段母线上的所有出线。 35kV母分热备用。（35kV备投装置备35kV母分） 1#主变10kV经10kVI段母线送：10kVI段母线压变、避雷器及10kVI 段母线上的所有出线。 2#主变10kV经10kVII段母线送：10kVII段母线压变、避雷器及 10kVII段母线上的所有出线。 10kV母分热备用。（10kV备投装置备10kV母分） 事故分析一：110kV母分开关与流变间 发生单相永久故障。 事故跳闸开关及主要保护动作情况:1002线开关、2#主 变35kV开关、2#主变10kV开关、10kV1、2、3、 4电容器开关跳闸，10kV母分、35kV母分开关合闸。 2主变差动保护动作，10kV备投装置动作，35kV备投 装置动作，10kV1、2、3、4电容器低电压保 护动作。 事故处理：现场检查为110kV母分流变A相靠开关侧有 明显的对地闪落、接地痕迹。保护检查为2#主变差动 保护动作,跳1002线、2#主变35kV、10kV开关，35kV、 10kV备投装置动作分别合35kV母分开关和10kV母分开 关。由于故障点位于110kV母分开关和I段母线闸刀间, 仍故障点存在，由对侧电源的零序II段保护（或接地 距离保护II段）动作跳对侧的1001线，造成本变电所 全所失电，汇报杭调、萧调。首先隔离故障点，根据 杭调令：110kV母分开关热备用改冷备用（包括停用 110kV备投装置）。 萧调令： 1、停用35kV、10kV备投装置； 2、35kV、10kV线路由运行改热 备用； 3、1#主变35kV侧由运行改热备 用； 4、1#主变10kV侧由运行改热备 ； (由对侧电源对本电所110kVI 段母线进行冲击正常) 5、1#主变35kV侧由热备用改运 行； 6、1#主变10kV侧由热备用改运 行； 7、35kV线路由热备用改运行 ； 8、10kV线路由热备用改运行； (能带多少负荷就送多少线 路) 9、1002线由热备用改运行（由对 侧电源对本变电所110kV段母 线进行冲击正常）； 10、2#主变35kV侧由热备用改运行 ； 11、2#主变10kV侧由热备用改运行 ； 12、35kV母分由运行改热备用（包 括投入35kV备投装置）； 13、10kV母分由运行改热备用（包 括投入10kV备投装置）； 14、35kV线路由热备用改运行； 15、10kV线路由热备用改运行；（ 前面未送完的负荷） 杭调令： 110kV母分由冷备用改开关检修。 事故分析二：当一台主变故障后，另 一台主变出现超负荷 开关及主要保护动作情况：1001线开关、1主变35kV 开关、1主变10kV开关、10kV1、3电容器开关跳 闸；10kV母分开关、35kV母分开关合闸。1主变差动 保护动作、35kV备投装置动作、10kV备投装置动作、 10kV1电容器低电压保护动作、10kV3电容器低电 压保护动作、2主变过负荷等光字牌亮。 事故检查及处理：现场检查1主变差动保护范围内设 备，发现在1主变10kV穿墙套管A、B相有裂纹，有相 间闪落过的痕迹，造成1主变差动保护动作，跳开 1001线开关、主变35kV开关和10kV开关，引起35kV备 投装置和10kV备投装置动作分别合35kV母分和10kV母 分，由2主变供全所负荷，造成2主变过负荷，汇 报萧调、杭调。首先考虑到2主变已经过负荷，应由 萧调控制10kV负荷，对10kV线路进行拉闸，使主变负 荷在额定负荷以下。然后隔离故障点： 1、停用10kV备投装置 2、停用35kV备投装置 3、1主变10kV侧由热备用改冷备 用 4、1主变35kV侧由热备用改冷备 用 5、1主变110kV侧由运行改冷备用 为了使2主变在满负荷的情况 下 不发生温度过热的现象，可以将1 主 变的一部份负荷转移出去，以下有 两 种方法： 方法一：35kV一部分负荷可以改由 其余电源点提供，比如将3302线 上所带负荷转移至3302线所在 35kV变电所的另外一条进线上去 。 方法二：考虑到1主变的事故处理 时间可能较长，可以考虑由另外 的110kV变电所、220kV变电所通 过本变电所的35kV联络线3301线 转 供35kVI段母线负荷，以达到减小2 主变负荷目的，根据萧调令： 1、停用3301线保护 2、停用3301线重合闸 3、3301线由冷备用改运行 4、35kV母分由运行改热备用 最后将1主变改检修及恢复送电 。 杭调令： 1、停用110kV备投装置 2、1001线由热备用改运行（包括 投入110kV备投装置） 萧调令： 1、10kV1电容器由热备用改运行 2、10kV3电容器由热备用改运行 3、1主变由冷备用改10kV侧开关 主变检修 事故分析三：35kVI段母线电压异常， 三相电压不一致 萧调通知：35kVI段母线电压异常，三相电压不一致。 事故检查：现场后台机检查发现35kVI段母线电压异常，A相电压 为19.2kV，C相电压为20.5kV，B相电压为20kV。“1#主变35kV电 压回路断线”光字牌亮。现场35kVI段母线电压检查未发现异常的 声响和气味，所以根据现象初步判断为35kVI段母线压变A相二次 熔丝熔断。 事故处理：用万用表测量35kVI段母线压变二次熔丝上下桩头电压 值：A相上下桩头电压为53V，B相上下桩头为57V，C相上下桩头为 57.2V