110kV变电站保护配置及常见事故处理

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110kV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=70V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=7V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=180V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110kVⅡ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10k