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关键词: 继电保护;安全运行;定值整定;对策
Abstract: the relay protection plan is the top priority of the relay protection system, fixed value setting correct or not, relates directly to the relay action is correct or not, give full play to the relay protection device in the role of the relay protection in the power grid is at fault can quickly and correctly to reflect, so as to ensure the safe operation of the power grid. In this paper the relay protection substation of the existing problem in the understanding, especially to relay protection setting value in setting the phenomenon is described, and the cause of the analysis on the basis of analysis, put forward the solution of the path.
Keywords: relay protection; Safety operation; Fixed value setting; countermeasures
中图分类号:TM58 文献标识码:A 文章编号:
引言
随着电网的迅猛发展给继电保护系统提出了更高的要求,而计算机、电子和通讯技术的发展又给继电保护系统注入了新的活力。在继电保护的实践中,定值的计算与整定涉及到设计、施工、计算、变电(试验)等等方面分工,这些工作如果协调不到位,哪怕是一个环节出现问题,都将导致继电保护整定定值有误,进而导致电网中存在安全隐患,甚至引起电网事故。因此,做好继电保护的整定对于保障设备安全和生产的正常进行是十分重要的。为了完成本文,笔者走访了盐城市的红光变、冈西变及北龙变的三所变电站,对继电保护中存在的定值误整定的现象进行了调研。
1常用的继电保护基本原理
应用于输电线路的常用保护有以下两类:一类是反应输电线一端电气量的保护。如反应电流增大而动作的电流保护,有相电流保护、零序电流保护;反应电压下降而动作的低电压保护;反应测量阻抗减小而动作的距离保护,有相间距离保护和接地距离保护。这类保护通常是阶段式的,无时限动作的I段由于无法识别线路末端故障和相邻元件出口故障间的区别,所以为保证选择性,I段保护范围必须小于线路全长。剩下部分必须由带时限动作的n段来保护,为保证选择性,其保护范围不能伸出相邻线路I段范围,否则与相邻线路的II段会发生竞争,失去选择性,动作时间一般比相邻I段高一时限。III段保护一般起后备保护作用(在终端线也可以起主保护作用),其定值一般按躲正常负荷情况整定,所以比较灵敏,但动作时间按阶梯原则整定,越靠近电源端会越长。这类阶段式保护通常受电网结构与运行方式的影响较大,其整定计算比较复杂。
另一类保护是反应输电线两侧或多侧电气量的保护,如反应内部故障与外部故障时两侧(多侧)电流相位或功率方向差别的差动保护,有纵联差动保护、相差高频保护、方向高频保护等。这类保护不受运行方式的影响,能明确区分区内区外故障,并瞬时动作,不需要与相邻线路配合,整定计算也相对简单。输电线路的上述保护原理也可以作为变压器等元件设备的保护原理,除此之外,还有根据元件设备特点实现反应非电气量的保护,如当变压器油箱内部的绕组短路时,反应于油被分解所产生的气体而构成的瓦斯保护,以及反应于电动机绕组的温度升高而构成的过热保护等。
2继电保护人员配备问题
继电保护人员是完成继电保护整定工作的主体,整定人员的水平、经验、工作态度及工作时的精神状态,都会影响整定工作完成的效果。对继电保护工作的管理,首先应从整定人员管理入手,当前主要存在以下问题。
2.1部分供电公司无专职的继电保护整定人员,人员变动频繁,整定计算人员专业技能水平不一,不能保证继电保护整定工作整体水平的持续提高。
2.2整定计算原则及整定计算过程中的问题。不同的整定人员按规程进行整定计算,在此过程中由于选择的整定方案及整定原则的不同,可能造成整定结果有差异。如对具体保护装置内控制字、压板等理解不一致,控制字中复压闭锁方向应如何取舍,电流回路断线闭锁差动是否投入,线路重合闸时间如何确定,35kV联络线是否需要投两端保护,主变压器后备保护限时速断电流保护是否投入,计算中可靠系数、返回系数取值等,都有可能造成继电保护整定计算的差异。
在2010年,某110kV变电站的10kV分段开关跳闸,引起10kVⅠ段母线失压,造成了大面积的停电,在社会造成了恶劣的影响。其直接原因,是运维人员在倒闸操作时漏退一块压板所致,事后对该供电公司管辖的各变电站的继电保护定值单和保护压板的投退情况检查时,发现部分变电站的母线分段保护是作为线路的后备保护使用的,在另外部分变电站,却是作为母线充电保护使用的,可想而知,这起保护误跳事故的发生是必然的。
改进措施:根据各地区电网的具体结构特点,编写制定统一的地区电网保护整定原则,针对不同厂家的保护装置具体说明,对继电保护人员培训、整定人员计算核查都有较强的指导意义,且可为保护整定人员提供学习参考和整定核查依据。
3继电保护中存在的定值误整定现象分析
3.1旁路保护定值的误整定显现突出。一是线路定值修改、增删后,旁路定值未作相应修改、增删;二是因线路保护种类较多,旁路保护也不统一,因而旁路保护代线路保护的形式繁多。当旁路保护与线路保护类型不同时,有时旁路保护定值、压板或装置面板插槽位置未作相应修改。三是母联兼旁路的方式,开关作母联运行时,作旁路运行时相关保护未退出,仍然是代出线方式;开关作旁路运行时,作母联运行时的相关保护未退出,仍然是母联方式。
3.2公用设备保护的定值整定有误一是变电所现场故障录波器整定定值单与现场实际不符;二是故障录波器内部定值与整定定值单不符,如线路名称、启动量等;三是母差及失灵保护也出现上述现象。
3.3主变压器保护出现定值错误现象。例如,某110KV变电所在进行1#主变保护更换时,中、低保护定值整定T1时限跳母联、T2时限跳本侧开关,T3全切功能不用。但在进行保护装置调试时,因定值未及时收到,故三段时限全部做了,且Ⅱ、Ⅲ段实现全切。在定值整定以后又未做压板独立性检查试验检查,只看到保护能动就行了。在进行2#主变保护更换时,T2时限跳本侧开关(1#、2#主变保护定值基本一致)功能不能够实现。经检查发现:在厂家配线时,其根据技术协议,未配T2时限跳本侧的出口线,而定值又偏偏用了该功能,加之保护调试时态度不够认真,试验未能做全,导致了该主变保护定值出错。此外,因主变过负荷闭锁有载调压功能的实现不同厂家的装置其原理接线不一样,如压板与过负荷输出接点并联,此时要实现闭锁功能,压板必须退出,一旦投入,任何时候均能调压;如压板与过负荷输出接点串联,此时要实现闭锁功能,压板必须永远投入,一旦退出,任何时候均不能调压。但运行人员、甚至保护工作人员往往仅限于字面理解,误投或误退压板。
3.4定值、图纸管理不健全。某些变电所定值、图纸不全或不是当前有效版本,也查不到相应的试验记录,无相关设备台帐。
4解决继电保护定值误整定现象的对策
4.1要做好设计、施工、计算、变电(试验)等方面协调配合工作。一是加强定值计算人员与保护人员之间的相互学习和沟通。计算人员应对装置有一定的了解,变电保护人员应对定值单的内容有一定了解;二是设计、基建、技改主管部门应及时、准确地向保护计算、整定人员提供有关计算参数(技术协议、保护类型、启动方案等)、图纸,施工部门在调试完保护设备后也应及时将有关保护资料移交运行部门;三是整定计算人员下达定值时,应对照实际定值内容,全面下达定值,尽量避免因定值不全导致现场整定时发生歧义;四是现场保护工作人员应加强对保护内部接线(包括装置内部的逻辑图)的全面掌握,每套保护的功能(包括压板)均要独立检验,如发现装置与整定内容不符,应及时通知计算人员以便及时作出相应的更改。在更改线路保护定值的同时,必须更改旁路保护的定值;在新上线路间隔时,必须考虑到公用设备的定值修改。定值修改必须全盘考虑,按有关规定进行,并应作详细记录。同时,加强对运行人员在各种运方下二次设备知识的培训。
4.2重视旁路保护定值。尽管对单个变电所而言,旁路代路时间较短,但对整个电网而言,如旁路保护定值不正确,则意味着很多时间内均有局部电网的定值不正确。因此,应象对待线路保护定值那样重视旁路保护,同时应形成这样的概念:在更改线路保护定值的同时,必须更改相应的旁路保护定值。如代线路保护与旁路保护类型不同,应将相应的定值、压板或装置面板插槽位置进行彻底检查。应对运行人员进行旁路、母联互相切换方式的知识培训。
4.3低层班组、保护专职应加强对变电所公用定值的管理与核查。若须变动,应及时与上级有关部门沟通,确保其正确性。上级部门在下达公用设备的定值时,应根据不同的装置类型,全面下达其定值单,包括不用的,以免下面在执行时产生歧义。同时,变电人员和计算人员应加强相互的学习和交流,也应了解技术协议上的配置要求。现场整定人员应对整个保护动作回路做全面的检查,验收试验应按照定值单做全,压板的独立性一定要检查。
4.4图纸设计人员在设计时就应规范线路压变二次输出电压值,保护调试人员应全面掌握电压回路的动作逻辑,及时反馈给定值计算人员,定值计算人员应全面下达各种定值,而不是只下达通用部分,别的让保护人员自己发挥。
4.5明确各单位继保人员(如调度中心与检修公司、生技部与二次班等)的分工,并承担起相应的责任,应按时间顺序和保护类型、以元件(线路、主变、故障录波器、备自投等)为单位建立起设备、定值、图纸及其试验的台帐,定值更改及检验都应作相应的记录。现场应建立起专人负责制,加强对上述技术档案的管理。
5做好继电保护的标准化工作
做好继电保护端子、压板的标准化设计工作,并及时在电网内推广、应用,不仅能提高继电保护的运行维护水平,而且为继电保护的不断发展奠定良好的基础。标准化的设计,进一步完善继电保护的配置、选型,做好标准化设计,为今后的保护设计(包括厂家的制造)、运行、检修、管理打好基础。但同时我们也要看到,由于电网的结构越来越复杂,有些线路有串补,有些线路没串补;有些是可控串补,有些是固定串补;有些是和直流很近的交流线路,还有些是高压海缆等等,如果保护简简单单的搞全网统一,可能会出现问题。做标准化设计时,建议要求统一保护的屏标准、端子标准、二次回路标准,但是保护功能搭配要灵活,以满足电网发展的需要。
6结束语
随着科学技术的飞速发展,继电保护在变电站中的作用也越来越重要,它不仅保护着设备本身的安全,而且还保障了生产的正常进行,因此,做好继电保护的整定对于保障设备安全和生产的正常进行是十分重要的。加强继电保护管理,健全沟通渠道,及加强继电保护定值整
定档案管理等工作是提高继电保护定值整定的必要措施。
参考文献
关键词:农网 继电保护 可靠性 探究
中图分类号:TM7 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)02(c)-0135-01
1 电力系统继电保护
1.1 电力系统继电保护概述
继电保护是电力系统的重要组成部分,继电保护要满足速动性、选择性、灵敏性、可靠性四个基本要求,任何电力设备如变压器、母线、线路、电容器等都不允许无保护运行。可靠性是对继电保护装置性能最根本的要求之一。继电保护的可靠性不但要由配置结构合理、质量优质和技术性能满足运行要求的继电保护装置及自动装置来保证,更要由符合有关标准要求的运行维护和管理来保证。
1.2 电力系统继电保护的任务
首先,当被保护电气元件发生故障时,该元件的继电保护装置能够迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除,避免事故扩大波及电网,保证其他无故障部分正常运行。
其次,反应电气元件的不正常运行状态,并根据运行维护的条件而动作于发信号,以便值班监控人员及时处理,或由装置自动进行调整,或将那些继续运行就会引起损坏或发展成为事故的电气设备予以切除。此时一般不要求保护迅速动作,而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时,以免短暂地运行波动造成不必要的动作和干扰而引起的误动。
继电保护装置还可以与电力系统中的其他自动装置配合,在条件允许时,采取预定措施,缩短事故停电时间,尽快恢复供电,从而提高电力系统运行的可靠性。
2 35 kV及以下农网的特点及影响继电保护可靠性的因素
相对于110 kV及以上电网而言35 kV及以下电网具有接线简单,保护配置简单的特点,例如:母线大多采用单母线、单母线分段的接线方式;35 kV主变一般除了非电气量的瓦斯保护等大多配置了速断保护、差动速断保护、过电流保护、过负荷保护等;10 kV电容器一般配置的是过电压保护、低电压保护、过电流保护、零序电流保护等;35 kV线路、10 kV线路一般配置的是三段式电流保护、多数线路配置了自动重合闸装置。不是因为接线简单、配置简单可靠性就高,因为农网是电力系统管理中的薄弱环节,有很多因素仍然对继电保护的安全稳定运行构成一定的不利影响。
2.1 继电保护系统硬件装置因素
继电保护装置及辅助装置、二次回路、装置的通信、通道及接口、断路器等是构成电力网络的重要元件。其可靠性关系到继电保护的可靠性。这些元件的质量出现问题,装置出现问题都会直接影响继电保护的可靠性。
2.2 继电保护系统软件因素
软件出错将导致保护装置误动或拒动。目前影响微机保护软件可靠性的因素有:需求分析定义不够准确;软件结构设计失误;编码有误;测试不规范;定值输入出错等。
2.3 人为因素
(1)调研发现,近十几年来35 kV及以下农网整定权限在县调,大多数县继电保护整定计算还停留在手工计算阶段,难免出现计算错误或人为的因素。继电保护定值单审核流于形式,缺乏审核监督。(2)每个县管辖范围内电网继电保护装置厂家五花八门,有时安装人员未能按设计要求正确接线,或接线中极性不正确等误接线问题,造成继电保护拒动或误动。(3)检修人员检修质量有问题、检修试验不到位。(4)运行人员的误操作问题。总之人为因素造成继电保护故障是不容忽视的。
3 提高继电保护可靠性的措施
提高继电保护可靠性的措施贯穿于继电保护的设计、制造、运行维护、整定计算和整定调试的全过程。而继电保护可靠性主要取决于继电保护装置的可靠性和管理的合理性。其中继电保护装置的可靠性又起关键性作用。保护装置投入运行后,会受到多种因素的影响,所以要制定出各种防范事故方案,采取相应的有效预防措施,消除隐患,弥补不足,提高可靠性。
3.1 对继电保护装置运行维护要求
运行维护人员认真执行继电保护运行规程,对保护装置及其二次回路进行定期巡视、检测、实验或更改定值,保证定值区的正确性,监督(维护好)交流电压回路,使保护装置不失去电压,按保护装置整定所规定的允许电流,对电气设备或线路的潮流进行监视。如发现可能使保护装置误动的异常情况,应及时与继电保护部门联系,并向调度汇报,发现保护装置及二次回路所存在的缺陷及异常,及时采取现场措施,并通知及督促有关部门。对继电保护动作时的掉牌信号、灯光信号等,运行人员必须准确记录清楚,及时向有关调度汇报。提前做好各种事故预案及预案的演练,熟悉事故处理流程及原则,杜绝误判断、误操作。定期对装置的二次接线进行远红外测温。
3.2 继电保护整定计算的要求
继电保护整定计算人员在计算中要增强责任心,计算时要从整个网络通盘考虑,按照下级电网服从上级电网的配合原则,使各级保护整定值准确,上下级保护整定值匹配合理。为加强继电保护管理,达到更集约、更专业的目标,推进继电保护整定计算的微机化,2013年1月16日,河北省电力公司印发了冀电调[2013]10号文《河北省电力公司地县供电公司继电保护协同工作办法》,各县公司继电保护整定计算及专业管理业务上划至市公司调控中心,这一措施有效控制了人员误差因素,在定值执行中,通过统一的继电保护网络流转系统,使35 kV及以下农网的继电保护标准化管理迈上了一个新的台阶,也是提高农网继电保护可靠性的有力举措。
4 结语
国内外正在积极推广智能电网,我国农网建设也在飞速发展,因此探究一些有效措施提高继电保护的可靠性,具有重要的意义。
参考文献
关键词:继电保护;启发式教学;模块化教学;教学改革
作者简介:霍兰茹(1980-),女,河北保定人,延安职业技术学院,助教。(陕西延安716000)
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)09-0065-02
继电保护是电力系统安全运行的保障。继电保护装置与发电厂和变电站综合自动化系统、电网调度自动化系统等密切关联。继电保护课程教学质量的好坏直接影响到后续其他专业课和选修课的教学。继电保护装置的更新换代对高校继电保护教学提出了新的要求,培养能熟练设计、安装调试、操作维护继电保护装置的应用型专业人才成为当务之急。继电保护课程是一门理论性、实践性都很强的课程,要求学生起点高且必须具备电工基础、电子技术、电机学、电力系统等方面的相关知识。近年来国家提倡高职高专院校要在实践环节上加大比重,继电保护课程在专业计划中的地位发生变化,理论教学时数减小,大部分学生反映很难入门。为此,本文专门从教学内容、教学方法、教学手段和实验、实践性环节等方面提出了课程改革的思路,力求使学生成为适应市场需求的应用型技术专业人才。
一、合理安排教学内容
首先是教材的选取。高职高专学生和本科院校学生的课程目标不同,在教材选取上更加偏重于实用性。目前大部分电力系统继电保护教材都是围绕保护原理、动作整定编写,忽略了对各种电气设备进行继电保护配置和对继电保护运行、维护和检修技术的介绍。对于高职学生来说,他们应该掌握的技能是:面对各种电气设备时该设置哪些保护;每一种保护的电路布置;每一种保护在运行和动作时信号显示情况以及根据这些信号如何进行维护;微机保护的实现形式以及动作原理。为了适应高职教育需要,继电保护教材还应包含下列内容:电气设备的继电保护配置,主要介绍电气设备继电保护的配置、保护的原理图和展开图识读;继电保护运行、维护和检修技术,用各种案例实现学生对运行和维护技术的学习。
其次是教学内容安排的合理性。由于教材选用的原因,各专业教材之间可能会有重复的内容,这就要求任课教师在授课前要对整个专业课程设置和各主要专业课知识点有一个总体的把握,适当删减部分内容。加强同一结合点上相关科目的协调配合,避免知识重复讲授,如模拟量采集系统、数字滤波等内容可跳过不讲。同时根据本专业就业所需知识和能力的要求适当增加内容。对重点、难点部分合理分配课时,比如在讲解动作值整定计算时只需介绍保护整定的原则,不作复杂的理论分析计算,让高职学生从复杂、难懂的困境中解脱出来,把主要精力放在继电保护的实用技术上。讲授理论侧重于一些保护的基本原理与方法,如常规保护(电流保护、距离保护等)及有关具体保护装置的实验、实训环节、课程设计、毕业设计;对于一些学生能自行理解的、工程实际中不再采用或用的很少的内容应少讲或不讲;多讲解一些课本上没有编入的但工程实际中已应用广泛的内容。
由于学生基础水平不同,学习能力也存在很大的差异性,任课老师应及时收集学生的反馈信息,把握好教学的深度和广度,因教制宜。对于那些学有余力的学生,可以组织成课外学习小组,让他们自己收集相关电气工程专业方面的资料和素材,扩大专业领域的专业知识宽度和深度,鼓励他们积极参加校内科研项目,如继电保护课件的开发、保护实验仿真装置的设计等,培养学生的创新能力和科研能力。
二、采用多种教学方法
较传统的专业课教学方法是教师单一传授式的方法。这种方法使学生处于被动的学习过程中,不利于知识的学习和掌握。为提高教学效果,在课堂教学中应采用灵活多样的教学方法。
1.启发式教学
启发式教学是教师在教学中根据教学规律,采取各种手段来引导学生独立思考、积极思维,以获取新知识的教学方法体系。对于不同的教学内容,启发式教学的具体做法也不同。
在介绍继电保护的基本概念时,首先告诉学生继电保护属于二次系统,作用是为一次系统服务的,是反应电力系统故障和不正常状态并做出动作的一种自动装置。然后就可以采用提问的方法启发学生温故知新,可边提问边回答:常用的一次设备有哪些?故障包含哪些?不正常状态有哪些?继电保护装置对于故障和不正常状态最终的处理结果如何?后面在介绍继电保护的原理时同样可以采用此法,先告诉学生只要找出正常运行与故障时电气量或者非电气量的差别即可找出一种原理,引导学生积极思考。
继电保护课堂教学注重知识的衔接,可以在每次上课开始时花3~5分钟时间复习上次课程知识点,然后引出新内容。鼓励学生提前预习,对所要学习的知识有大致的了解,上课结束时将本次课的内容加以总结,并针对下次课程内容与本次上课内容的不同进行提问,提出本次课中继电保护方法的不足,针对不足提出解决办法。这样让学生心存疑问,继续进行下一部分内容的学习。在学习“自动重合闸”这一章时,首先介绍单相重合闸和三相重合闸,在此基础上引出综合重合闸的概念,即当线路发生单相接地故障时采用单相重合闸方式。发生相间故障时,采用三相重合闸方式。综合考虑这两种重合闸方式的装置称为综合重合闸。然后提问:如果发生单相接地短路时,选相元件拒动,综合重合闸如何动作?两相先后接地短路时如何动作?通过这样的启发方式让学生对三种重合闸方式进行逐步深入的学习,从而掌握各种工作方式的保护原理、特点。
继电保护中有些内容既相互联系又容易混淆,这时就要适当引导学生进行多方面对比,在对比分析中加深理解,在理解基础上加深记忆。比如在讲到距离保护时可以将之前讲解过的电流保护的知识点加以对比。尤其是二者的整定原则和灵敏性校验有什么相似和不同?不同点的根本原因是什么?动作电流与动作阻抗有什么关系?通过这些知识点的对比既可以让学生更好地掌握距离保护的相关知识,同时对电流保护的内容加以复习,这样能够使学生将继电保护这门课程更好地深入理解。
2.模块化教学
模块化教学法是以专业工种为模块,把专业理论和操作技能有机地、系统地结合在一起进行的理实一体化教学。它在理论学习和操作技能训练之间找到了最佳的切入点,注重教学内容的实用性。通过模块教学方法的实施可以强化学生的技能训练,促进学生动手能力的提高。教师在模块化教学过程中起到贯通、点拨作用,只讲解一些难懂的、易错的地方以及一些更快更有效的学习方法,从而更全面地发挥学生的学习自主性。
整定计算是继电保护知识中的重要内容,但现有教材中介绍整定计算知识不全面,不利于学生系统地学习整定计算知识。而现场实际保护装置的整定值主要是结合原始资料,根据保护原理和设计手册来计算。因此,在教学中应改变传统的学习方法,对于整定计算部分授课时只作简要介绍,学习的重点放到设计环节中。在课程设计或毕业设计环节中,可将继电保护中的整定计算知识分为电网保护的整定计算、变压器保护的整定计算、发电机保护的整定计算等几个模块向学生详细讲解,使学生通过具体的实例理解整定计算原则,并掌握整定计算内容。如发电机保护的整定计算参照某发电厂或程设计任务书,提出设计要求。设计时,首先让学生查阅资料,了解各种发电机保护的整定方法,然后结合设计要求讲解各种保护,进一步理解整定原则和方法。这样,经过课堂学习、设计环节之后能使学生较系统地掌握继电保护的整定计算知识。
三、利用现代化教学手段
继电保护课程理论知识比较抽象,涉及的专业知识较多,学生学习起来较难掌握,应采用多种教学形式结合的方式讲解。
1.多媒体教学的合理应用
可利用Authorware、Photoshop、Flash等工具自行开发多媒体课件,将复杂的继电保护设备、电路接线、工作原理以声音、图像、图形和动画等形式表现出来,有助于学生深入理解。目前,多媒体教学手段已被各级院校、教师接受和推广使用。
2.借助仿真软件进行演示
仿真技术辅助教学既可演示复杂系统的未知结果,又可演示系统随参数变化的变化结果或变化趋势,有助于学生对抽象理论的理解,更能弥补实验手段的不足。目前,各种火电机组仿真系统、变电站仿真系统、电力系统物理模拟和计算机仿真系统等仿真平台已得到广泛应用,可以在这些仿真平台的基础上开发相关的仿真项目应用到继电保护的教学中。利用开发的仿真平台可以模拟实际电力系统故障的发生、继电保护的全程动作情况,让学生亲历电力系统运行的实况,学会对事故的分析和处理,进一步理解保护的原理。
3.采用电化教学演示
继电保护课程的许多教学内容与生产实际背景密切相关,通过录制与生产实际背景相关内容的教学录像片,可以让学生直观地了解到生产实际中继电保护装置的实际安装、调试过程的各个环节,使他们在集声、像于一体的多媒体环境中轻松地掌握复杂、枯燥的安装调试过程。比如在介绍电流互感器的结构及工作原理时,可以播放有关在电厂或变电站中的TA二次侧在运行中开路后的现象、后果以及更换电流表或电流继电器时采取的方法与措施的录像,使学生在生动有趣的教学情境下掌握电流互感器的相关知识和操作技能。
四、重视实训、实践环节
目前继电保护规定的实验一般都是认识性、验证性的实验,发挥不了学生的主动性和创造性,因此,可减少验证性试验比例,适当增加设计性、综合性的实验项目,让学生自己接线和调整参数,模拟电力系统故障和保护装置的动作过程。通过实验进一步理解电力系统继电保护的工作原理和组成。
为了达到很好的实习效果,需要根据专业教学的时间安排好前期课程的设置。在开始专业基础课程前,首先安排学生在学校周边的电力系统进行参观性质的“认识实习”和“专业导论”,使学生建立起“专业”的概念和最基本的原理认识,然后在学习了一定的专业知识后再组织学生到电厂、变电站或其他相关单位进行“毕业实习”。
五、结束语
电力系统继电保护是电自专业的一门核心课程。为适应继电保护技术的发展,应加大继电保护课程教学体系改革力度,在教学中体现继电保护原理、装置、整定计算的有机结合,以适应技术发展的要求,培养出适应电力行业需求的专业人才。
参考文献:
[1]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.
[2]王世强,兰琴.启发式教学在继电保护课程教学中的应用[J].重庆电力高等专科学校学报报,2009,(8).
关键词:继电保护 整定计算 管理
继电保护装置是保障电力系统安全稳定运行的重要防线,为保证继电保护充分发挥作用,继电保护必须满足可靠性、选择性、灵敏性、速动性的要求,可以说继电保护是保障电网安全的主要防线,而整定计算是继电保护正确动作的关键环节。整定计算及管理工作内容非常繁杂,并且责任重大,对安全性要求很高,因此做好继电保护定值的整定计算工作是保证电力系统安全运行的必要条件。
一、继电保护整定计算的特点
经过近百年的发展,在继电保护原理不断完善发展的同时,构成继电保护装置的元件、材料等也发生了巨大的变革。继电保护装置先后经历了机电式、整流式、晶体管式、集成电路式、微机式等不列的发展阶段,正向计算机化、网络化、智能化,保护、控制、测量和数据通信一体化发展。整定计算工作也应适应继电保护的发展需要,研究新方法,解决新问题。这就要求从事定值整定工作的人员既要有强烈的责任心,又要通过不断的学习,使自己具备扎实的电力系统基础知识和继电保护系统理论知识,掌握新的继电保护原理。
因为各种保护装置适应电力系统运行变化的能力都是有限的,所以继电保护整定也不是一成不变的。如何获得一个最佳的整定方案,要考虑到继电保护的快速性、选择性、可靠性、灵敏性之间求得妥协和平衡。因此继电保护整定计算要综合、辨证、统一的运用。
二、继电保护整定计算的四性关系处理问题
继电保护是建立在电力系统基础之上的,它的构成原则和作用必须符合电力系统的内在规律,满足电力系统的要求:当电力系统发生故障时,自动、迅速地并有选择地切除故障部分,保证非故障部分继续运行;由于“四性”既相辅相成、相互统一,相互制约、互相矛盾,因此在进行继电保护整定计算时必须统筹考虑。
(1)农村电网的四性关系处理方面,应坚持在满足保护灵敏度的前提下,重点解决保护选择性问题,其次是处理好可靠性问题。
(2)为了确保继电保护整定计算准确无误,必须坚持三级审核制。
(3)一次系统运行方式和保护配置必须相协调。
(4)定期修改继电保护整定方案。
(5)对定值通知单的下达,应详细说明保护装置的投运条件及运行中应注意的问题。
三、整定计算相关管理措施
1、定值计算资料管理
定值计算需要准确无误的计算资料,这是进行定值计算的前提。它包括:一、二次图纸;所带变压器、电容器、消弧线圈、电抗器等铭牌数据和厂家说明书;电压互感器、电流互感器变比和试验报告;但是在实际工作中,往往会有各种各样的原因使得基础数据管理出现漏洞。所以,定值计算资料管理这一环节是继电保护整定计算工作的危险点。
2、短路电流计算
短路电流计算是整定计算是否准确的前提,它的准确与否决定整定计算的准确度。系统的运行方式和变压器中性点接地方式又决定短路电流计算的正确性。合理地选择运行方式是改善保护效果,充分发挥保护系统功能的关键之一。但选择运行方式应与运行方式部门进行充分沟通,通过计算确认现有的电气设备是否能满足运行的要求,如有不合理或不符合要求时,及时提出改进方案,使电气设备能满足系统安全稳定运行的要求,不能因为继电保护整定的需要而对电气一次设备的运行做出限制。变压器的接地方式是由继电保护整定计算人员来确定的。合理地选择变压器的接地方式可以改善接地保护的配合关系,充分发挥零序保护的作用。由于接地故障时零序电流分布的比例关系,只与零序等值网络状况有关,与正、负序等值网络的变化无关。零序等值网络中,尤以中性点接地变压器的增减对零序电流分布关系影响最大。因此应合理地选择变压器的接地方式并尽可能保持零序等值网络稳定。在进行短路电流还应注意以下两点:
(1)就是我们假设电网的三相系统完全对称。若系统是不对称的,那么不能用对称分量法来分析化简、进行计算。
(2)除了母线故障和线路出口故障外,故障点的电流、电压量与保护安装处感受到的电流、电压量是不同的。我们分析的是保护安装处的电气量的变化规律。
3、保护装置定值的变更的管理
(1)对于故障时反应数值上升的继电器(如过流继电器等),若定值由大改小则在运行方式变更后进行,定值由小改大则在运行方式变前进行。
(2)对于故障时反应数值下降的继电器(如低电压继电器、阻抗继电器),若定值由大改小则在运行方式变更前进行,定值由小改大则在运行方式变更后进行。
(3)需改变继电器线圈串并联时严防流就二次回路开路,应先将电流回路可靠短接。
四、结束语
继电保护是保障电网安全的主要防线,整定计算是继电保护正确动作的关键环节。随着电网发展的持续增速和智能电网建设的逐步推进,必将对继电保护整定计算工作提出更高的要求。通过对继电保护整定计算的分析,可以使继电保护整定计算人员在实际工作中抓住关键点和重点,减少计算的盲目性,提高继电保护整定计算的安全,使继电保护装置发挥应有的作用,提高电力系统运行的可靠性和安全性。
关键词 配电系统 继电保护 整定计算
城市电网10kV配电系统是电力系统发电、变电、输电、配电和用电等五个环节的一个重要组成部分。它能否安全、稳定、可靠地运行,不但直接关系到党政机关、工矿企业、居民生活用电的畅通,而且涉及到电力系统能否正常的运行。
1 城市电网10kV配电系统在电力系统中的重要位置
城市电网10kV配电系统由于其覆盖的地域极其辽阔、运行环境极其复杂以及各种人为因素的影响,电气故障的发生是不能完全避免的。在电力系统中的任何一处发生事故,都有可能对电力系统的运行产生重大影响。例如,当系统中的某工矿企业的设备发生短路事故时,由于短路电流的热效应和电动力效应,往往造成电气设备或电气线路的致命损坏,还有可能严重到使系统的稳定运行遭到破坏。为了确保城市电网10kV配电系统的正常运行,必须正确地设置继电保护装置。
2 城市电网10kV配电系统继电保护的基本类型
城市电网10kV系统中装设继电保护装置的主要作用是通过缩小事故范围或预报事故的发生,来达到提高系统运行的可靠性,并最大限度地保证供电的安全和不间断。
可以想象,在10kV系统中利用熔断器去完成上述任务是不能满足要求的。因为熔断器的安秒特性不甚完善,熄灭高压电路中强烈电弧的能力不足,甚至有使故障进一步扩大的可能;同时还延长了停电的历时。只有采用继电保护装置才是最完美的措施。因此,在10kV系统中的继电保护装置就成了供电系统能否安全可靠运行的不可缺少的重要组成部分。
在电力系统中利用正常运行和故障时各物理量的差别就可以构成各种不同原理和类型的继电保护装置。如在城市电网10kV配电系统中应用最为广泛的是反映电流变化的电流保护:有定时限过电流保护、反时限过电流保护、电流速断保护、过负荷保护和零序电流保护等,还有既反映电流的变化又反映电压与电流之间相位角变化的方向过电流保护;利用故障接地线路的电容电流大于非故障接地线路的电容电流来选择接地线路,一般均作用于发信号,在部分发达城市因电容电流较大,10kV配网系统采用中性点直接接地的运行方式,此时零序电流保护直接作用于跳闸。
3 几种常用电流保护的分析
3.1反时限过电流保护
继电保护的动作时间与短路电流的大小有关,短路电流越大,动作时间越短;短路电流越小,动作时间越长,这种保护就叫做反时限过电流保护。反时限过电流保护虽外部接线简单,但内部结构十分复杂,调试比较困难;在灵敏度和动作的准确性、速动性等方面也远不如电磁式继电器构成的继电保护装置。这种保护方式目前主要应用于一般用户端的进线开关处保护,不推荐使用在变电站10kV出线开关处。
3.2定时限过电流保护
3.2.1定时限过电流保护。继电保护的动作时间与短路电流的大小无关,时间是恒定的,时间是靠时间继电器的整定来获得的。时间继电器在一定范围内是连续可调的,这种保护方式就称为定时限过电流保护。
3.2.2继电器的构成。定时限过电流保护是由电磁式时间继电器(作为时限元件)、电磁式中间继电器(作为出口元件)、电磁式电流继电器(作为起动元件)、电磁式信号继电器(作为信号元件)构成的。它一般采用直流操作,须设置直流屏。定时限过电流保护简单可靠、完全依靠选择动作时间来获得选择性,上、下级的选择性配合比较容易、时限由时间继电器根据计算后获取的参数来整定,动作的选择性能够保证、动作的灵敏性能够满足要求、整定调试比较准确和方便。这种保护方式一般应用在电力系统中变配电所,作为10kV出线开关的电流保护。
3.2.3定时限过电流保护的基本原理。在10kV中性点不接地系统中,广泛采用的两相两继电器的定时限过电流保护。它是由两只电流互感器和两只电流继电器、一只时间继电器和一只信号继电器构成。保护装置的动作时间只决定于时间继电器的预先整定的时间,而与被保护回路的短路电流大小无关,所以这种过电流保护称为定时限过电流保护。
3.2.4动作电流的整定计算。过流保护装置中的电流继电器动作电流的整定原则,是按照躲过被保护线路中可能出现的最大负荷电流来考虑的。也就是只有在被保护线路故障时才启动,而在最大负荷电流出现时不应动作。为此必须满足以下两个条件。
(1)在正常情况下,出现最大负荷电流时(即电动机的启动和自启动电流,以及用户负荷的突增和线路中出现的尖峰电流等)不应动作。即:Idz>Ifh.max式中Idz:过电流保护继电器的一次动作电流;Ifh.max:最大负荷电流
(2)保护装置在外部故障切除后应能可靠地返回。因为短路电流消失后,保护装置有可能出现最大负荷电流,为保证选择性,已动作的电流继电器在这时应当返回。因此保护装置的一次返回电流If应大于最大负荷电流Ifh.max,即:If>lfh.max
因此,定时限过电流装置电流继电器的动作电流Idz.j为:Idz.j=(Kk.Kix/Kf.Nlh)。Ith.max式中Kk:可靠系数,考虑到继电器动作电流的误差和计算误差而设。一般取为1.15~1.25kjx-由于继电器接入电流互感器二次侧的方式不同而引入的一个系数。电流互感器为三相完全星形接线和不完全星形接线时Kjx=1;如为三角形接线和两相电流差接线时Kjx=根号下3Kf:返回系数,一般小于1Nlh:电流互感器的变比。
3.3动作时限的整定原则
为使过电流保护具有一定的选择性,各相临元件的过电流保护应具有不同的动作时间。各级保护装置的动作时限是由末端向电源端逐级增大的。可是,越靠近电源端线路的阻抗越小,短路电流将越大,而保护的动作时间越长。也就是说过电流保护存在着缺陷。这种缺陷就必须由电流速断保护来弥补不可。
3.4过电流保护的保护范围
过流保护可以保护设备的全部,也可以保护线路的全长,还可以作为相临下一级线路穿越性故障的后备保护。
4 三(两)段式过电流保护装置
由于瞬时电流速断保护只能保护线路的一部分,所以不能作为线路的主保护,而只能作为加速切除线路首端故障的辅助保护;略带时限的电流速断保护能保护线路的全长,可作为本线路的主保护,但不能作为下一段线路的后备保护;定时限过电流保护既可作为本级线路的后备保护(当动作时限短时,也可作为主保护,而不再装设略带时限的电流速断保护),还可以作为相临下一级线路的后备保护,但切除故障的时限较长。
目前在实际应用中,为简化保护配置及整定计算,同时对线路进行可靠而有效的保护,常把瞬时电流速断保护和定时限过电流保护相配合构成两段式电流保护。