内蒙古电网就地化继电保护技术研究
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完成单位:内蒙古电力(集团)有限责任公司包头供电局
登记编号:ZSCX-DL2019-J-2-94
登记年份:2019
发布时间:2019-11-18
成果主要完成人
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项目概况
近年来,智能变电站相关专业技术取得了长足发展。电子式互感器、合并单元、智能终端等新设备大量应用,智能IED设备的布置方式由二次小室向户外柜、预制舱等就地化方式过渡,新技术、新设备的应用和安装方式的变化给二次专业带来了新的问题:1、智能站继电保护速动性、系统稳定性及可靠性有所降低;
2、户外柜安装的二次设备防护等级低,工作环境要求苛刻、故障率高;3、现场调试及检修复杂、安调及停电时间长、人员承载力明显不足;4;二次“虚回路”无法直观可见,配置文件管控困难。
综合就地级间隔保护和传统采样智能变电站保护的优点。我们提出将间隔保护就地化的思路。就地化间隔保护在一次开关场布置,露天运行,采样及开入直接采用传统电缆。由于安装位置就在一次开关场,电缆长度大大缩短,即节约了材料,又有效解决一些长电缆对地放电导致保护误动的问题。由于采样依靠传统电缆,其可靠性不输于传统保护。
就地化二次设备是技术与标准结合,将开启了变电站设计、建设、运维的全新模式。
(1)技术方面
基于无防护、开关场安装的就地化二次设备网络架构简单、就地电缆跳闸,电缆采样、解决长电缆传输信号带来的问题:如CT饱和、多点接地、回路串扰、分布电容放电等问题;
无中间环节,保护动作快、单间隔保护装置整组动作时间相较目前智能变电站可减少8~10ms;
通过单间隔功能纵向集成,减少装置类型及数量,整体降低设备缺陷率,单装置失效影响范围减小,系统可靠性得到明显提升。
(2)设计基建
以220kV典型规模工程为例:220/110/10kV,本期6回220kV线路,8回110kV线路,2台主变,12回10kV馈线;
应用就地化二次设备方案,较非就地化智能站建设模式相比:
屏柜数量:因取消间隔保护屏和智能控制柜、仅配置就地端子箱,屏柜数量降幅达60%以上;
建筑面积:因采用小型化、就地化设备建设模式,取消保护小室、缩减建筑降幅近50%;
光缆使用:因保护集成合并单元和智能终端,并通过航空插头直接采样、跳闸,光缆数量降幅近60%;
(3)安装调试
以220kV典型规模工程为例,较非就地化建设模式智能站相比:
安装环节:除母差保护外均采用就地布置,长线缆大幅减少,敷设容易;装置采用无防护就地安装且大部分接线采用航空插头预制,安装简单,整站二次设备安装时间大幅缩短;
调试环节:专业化检修中心利用自动测试技术等提高测试效率;全站保护配置、调试完毕后发往现场,现场经整组传动后即可投运,调试时间大幅缩短。
(4)运行维护
就地化方案较非就地化建设模式智能变电站优势如下:
利用就地化保护便于安装和更换的优势,现场检修工作以快速更换为主,减少设备停电时间;无间隔保护虚回路设计,简化全站SCD配置及管控难度;配置一键式下装,实现少维护、易维护,现场工作量大幅降低;结合二次设备状态监测、虚回路可视化及配置文件管控,提高设备全生命周期管理质量、确保系统稳定安全运行。
技术创新点:
1、就地化保护设备的IP防护方案
由于就地化保护户外运行,需要防水、防尘。按照GB4208标准中规定的外壳防护等级,就地化保护装置需要达到IP67的防护等级,即完全防止外物侵入,完全防止灰尘进入,在承受猛烈的海浪冲击或强烈喷水时电器的进水量应不致达到有害的影响。并且外部端子还要满足耐压2500V、浪涌4000V、冲击电压5000V等电气性能。这就要求外接端子要具有高IP防护等级,方便维护,集成度要高,使用寿命长,高电气性能。
2、就地化保护设备的小型化方案
就地化保护需要一次开关场就地安装,还要满足诸多防护等级的要求,体积太大,会使得加工工艺和防护难度加大,同时也给安装及运维带来不便。所以尽可能控制就地化保护的体积变得十分必要。在就地化保护中,创新采取保护板、闭锁板、管理板三板合一的方式来达到设备小型化的目的。
就地化继电保护技术的率先倡导者,对推动继电保护专业迈向“工厂化调试、模块化安装、更换式检修”的新型工作模式起到了积极作用。就地化保护装置安装于一次设备附近,通过电缆直接采样直接跳闸,简化了二次回路,缩短了保护整组动作时间,高了保护可靠性。在电力系统内非常具有推广价值