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10KV变电所设计中几个问题讨论

2007-8-31 15:39:32 进入评论
 
      电力系统对35KV电压等级要逐步淘汰,电压从110KV直变到10KV,所以无论是住宅小区,经济开发区及工厂都会大量地碰到10KV变电所,10KV变电所运行安全,可靠,方便是至关重要的,现在就从10KV变电所实践运行中出现的一些问题,总结如下三个问题:

一、 10KV变电所进线断路器继电保护设置的问题:
以往设计10KV变电所电源进线柜的继电保护时,设有过载保护,速断保护及失压跳闸保护,真正按电力系统要求,这里只要设失压跳闸就可以了,无须再设其它的保护,但是电力系统中各个变电站要求也不一样,有的说设这个,有的说设那个,所以我们设计时就把三种保护都设上去,其实没有必要。从运行实践来看,进线柜没有必要设过载保护,过载保护就设在各出线回路及变压器回路上,哪一个回路过载,哪一个回路就跳闸,如果等到全厂(区)过载跳闸,那问题就大了。再说,过载保护是有时间配合的,如果进线开关设过载保护,那下一级出线开关的过载保护跳闸时间就得延长,如从电力系统总变电站出来的开关是一定要设过载保护的,假设它的时间整定为0.5秒跳闸,动作时间阶梯至少得0.5秒,到我们电源进线开关就得整定1秒跳闸,到了我们变电所的出线开关就得整定1.5秒跳闸,这就延长了我们变电所出线开关的过载跳闸的时间,如果进线开关没有设过载保护,就少了它这一时间阶梯0.5秒,那么变电所出线开关的过载保护跳闸的时间只要1秒。有人说进线开关过载保护是出线开关过载保护的后备保护,如果万一出线开关过载保护拒动,进线开关就起后备保护的作用了,这一点要看变电所规模的大小,如果变电所规模小,只有一,二个出线回路的,这个进线开关后备保护是有作用的,如果变电所规模比较大,这个进线开关的后备保护就失去了意义,因为进线开关的过载是按全厂(区)过载整定的,不是按某一回路过载整定的,他的动作电流比较大,起不到后备保护的作用。速断保护在实践运行中还是有必要的,因为它是切断故障电流的,系统发生短路,电流比较大,如果能有所选择地切断短路故障回路,这自然是最理想的,万一短路故障回路拒动,进线开关的速断后备保护是十分必要的。综观上述10KV变电所电源进线开关,只要设速断保护及失压跳闸保护就够了,无需设过载保护,如果设过载保护会给时间配合整定及电流大小配合整定都带来麻烦。

二、 过电压保护问题:
现在10KV变电所的断路器多数都是采用真空断路器,由于真空断路器制造技术的进步,它不仅能频繁地切断负载电流,还能有效地切断大容量的短路电流,由于它不用油,防火性能比油断路器优越,所以10KV变电所都广泛采用真空断路器。
真空断路器一个显著的特点就是动作快速,能在很短的时间内切断负荷电流及故障电流。以ZN63A-12真空断路器为例,合闸触头弹跳时间小于2ms,合闸整个过程的时间小于100ms,分闸整个过程时间小于50ms,而SN10-10少油断路器(性能比好的),合闸整个过程的时间为0.2秒,分闸时间为0.06秒,真空断路器要比少油断路器的动作迅速得多,由于动作快就会产生操作过电压。一般电路都是感性的,分合闸过程电流急速的变化,产生的过电压为U=Ldi/dt,di/dt变化率非常大,当然感应的电压U也就很大,这对电气设备绝缘耐压产生很大的威胁,因此有必要加装避雷器,以保护整个配电装置的安全。一些外国进口10KV真空断路器,没有装放电避雷器,它也能正常工作,对断路器来讲是有可能的,由于断路器制造技术的提高,绝缘材料的改进,耐压水平提高了,能经得起操作过程产生过电压的冲击,但是我们在实践运行中,不装避雷器的,经常发生不是这个元件出毛病,就是那个元件出毛病,如刀闸瓷脚击穿了,有些绝缘垫片击穿而短路了,究其原因就是真空断路器操作产生过电压引起的,断路器本身是可能承受得起过电压的冲击,但是所有配置的元件都得有这个耐压水平才行,同时安装高压柜时也得考虑这个耐压水平,方可安全供电,往往我们配的元件千差万别,有的就没有这样的耐压水平,安装过程各个环节的耐压水平,安全距离都得考虑,一个地方疏忽,就可能发生击穿事故。综上所述,真空断路器还得装放电避雷器比较安全,可以提高电气运行寿命,提高供电可靠性。

三、 10KV变电所控制操作电源问题:
对于比较大型的变电所,容量在4000~5000KVA以上的配电屏在7面以上的及双电源供电的变电所,其控制操作电源一般都采用直流电源,这是比较可靠,安全的方法,但对于容量只有1000~2000KVA以下的配电屏在4~5面的小型变电所,因投资原因都采用交流控制操作电源,国家标准图集中也有交流控制操作电源接线图。现在就这样的做法在实践中产生不少的问题,有接线错误的,有产品质量的,但交流操作本身就存在着问题,现分述如下:
其接线图: (图1)
在电源进线侧设一电压互感器1TV,当电送来时,1TV得电,交流进线上就有电,就可以对各开关进行操作,当变压器回路合闸上,中间继电器C得电,交流操作电源就切换到变压器低压侧供电,当变压器回路跳闸,交流操作电源又切换回到1TV电压互感器上。实际运行中,就发生过控制操作电源在切换过程中进线总开关跳闸了,但是它有时又不跳闸,不是一定跳闸,检查电路没有发生短路,用绝缘摇表测,对地绝缘也良好,没有发生对地闪落,那是什么原因跳闸呢?就是失压脱扣器失压跳闸,把失压脱扣器解开,重新合闸操作,结果正常,说明是失压脱扣器动作,为什么?失压脱扣器接在电压互感器的二次侧,因为操作机构是选额定电压交流220V,所以失压脱扣器也是AC220V的,如果接在电压互感器二次侧是100V,是不可以的,就改接在交流控制操作的220V母线上,当切换过程,控制交流母线有短时失电现象,结果造成失压脱扣器就动作了,有时切换得快就不会跳闸,因此采用失压脱扣器动作跳闸的,选择操作机构时,特地指明失压脱扣器线圈是100V的然后接在电压互感器的二次侧上,或是不采用失压脱扣器跳闸,而是采用如国家标准图那样,采用低电压继电器起动,通过分励脱扣器去跳闸。这样有个问题,如果是电力系统的电源出线开关跳闸,结果交流控制操作的电源都没有了,低电压继电器就是起动(所谓起动是运行带电接点常开,失电接点闭合),也没有电源起动分励脱扣器跳闸,变成进线开关不会跳闸,如果电力系统恢复供电,变电所内部准备工作来不及,会造成电动机自起动,一些有联锁的机械造成损坏等。这就是交流控制操作的一个缺点,虽然国标图集上有这个控制方案,而实际中就存在这个问题。
交流控制还有个缺点,电力系统的出线开关跳闸,交流控制的操作电源就没有了,所有的信号都消失了,是什么原因引起的故障都不清楚,设的SYM故障音响母线和YBM信号母线都发不出信号。鉴于这样的缺点,本人想对交流控制操作电源接线做些改进,是否合适,望同行批评指正。
现在有EPS交流应急电源,该交流操作所需容量又不大,电压互感器提供的功率在3级精度时,容量是500VA,我们也选一个500VA的EPS交流应急电源,增加投资不多,又可保证交流控制操作电源继续存在,这就解决了上述的缺点。改正接线如图2。

 
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