摘要: 结合 35 kV 综合自动化变电站的建设要求,就 35 kV 变电站的主接线设计及主要设备选型、继电保护配置原则、微机继电保护及自动化装置选型等方面进行了广泛探讨,对 35 kV 变电站标准化设计与建设方案提供了技术
关键词:35KV变电站;主接线;微机保护
本35/10KV总降站, 按照无人值班要求设计综合自动化系统。由供电部门提供二路电源的35KV的电缆线路对其供电,内部装设2台35/10KV、10000KVA主变,10KV线路对内的8座地下变电站供电:1号变电站 1600KVA变压器、2号变电站 1600KVA变压器,3号变电站 2000KVA变压器,4号变电站1000KVA变电站,5号变电站1000KVA变压器,6号变电站500KVA。7号变电站500KVA及8号变电站500KVA。35KV的供电进线电网为接地系统,内部10KV系统为不接地系统。站内的35KV电气设备采用电缆下进下出方式联络、10KV主变及开关柜设备采用电缆上进上出方式联络。
一、35KV综合自动化变电站主接线设计
35/10KV总降站内主要设备:
1.装设气体封闭GIS、35KV开关柜共4台(下进下出方式);
2.35/10主变室:2台35/10KV-10000KVA(带有温控通风)干式变压器。
3.装设10KV开关柜中置式开关柜共14台(上进上出方式)
4.控制室:装设挂墙式模拟信号屏1块、直流屏2台,站用交流屏1台、供电计量柜2台、通讯柜1台。
二、微机继电保护及自动装置
本站 35 kV,10 kV 系统的继电保护及自动装置配置按照无人值班综合自动化变电站进行设计,均采用微机保护。
1 继电保护配置原则
1)35 kV 主变压器。本站 2 台两圈有载调压主变压器35 kV 侧为电源侧,一般主变保护有: 差动保护,后备保护( 35 kV 线路过流保护作为主变后备保护) ,瓦斯保护,35 kV 复合电压启动的过流保护,35 kV 零序过流保护,35 kV 间隙零序过流保护,10 kV 过流保护,三侧对称过负荷保护。
2)10 kV 线路。线路保护应配置一套完整的主保护和后备保护。一般 10 kV 线路应有电流速断,过流,单相接地,低周减载,三相一次重合闸,过负荷等保护。
3)站用变压器。站用变应配置一套完整的保护,主要有: 电流速断、过流,零序过流,小电流接地选线,过负荷保护等。站用变 380 V 侧应配置备用电源自投装置。
4)35 kV( 10 kV) 分段断路器装设充电保护及延时动作的过流保护。
5)电压无功自动调节( VQC) 。35 kV 变电站原则上不设 VQC 装置,变电站电压无功调节功能宜通过与自动化系统配套的软件来实现。VQC 通过自动化系统来接收各种数据,同时通过自动化系统发送各种调节命令对变电站内电压、无功进行综合调节控制。
2 微机继电保护及自动装置的选用
根据 35 kV 主接线系统方案、继电保护配置原则,以及Acrel 2000 系列综合自动化系统等技术要求,本站选用的微机继电保护及自动装置属于 Acrel 2000系列保护测控装置,均具有“四合一”保护( 即保护、遥测、遥控以及遥信) ,充分满足变电站综合自动化和无人值班的要求 。
微机继电保护及自动装置配置如下:
结束语
根据无人值班变电站建设要求,优化 35 kV 变电站主接线设计,合理选购微机继电保护及自动化装置,合理配置自动化监控系统及网络构架等方面,将进一步推动并实现电网调度自动化、运行管理现代化以及**电网安全稳定运行具有重大意义。
1概述
AM5 系列微机保护测控装置(以下简称装置)集保护、测量、控制于一体,适用于35kV及以下电压等级的用户终端变电站,可实现用户变电站的全面保护和测控。应用领域覆盖电力、水利、交通、石油、化工、煤炭、冶金等行业。
装置采用成熟可靠的保护原理和算法,抗干扰性能强,可靠性高,保护实现方式灵活,通讯采用冗余设计。装置具备独立的高精度电流测量回路,16 路开关量采集和 10 路继电器输出,能与 Acrel-2000 电力监控软件配合,可以实现无人值班的终端用户变电站配电自动化系统。
2特点
2.1成熟完善的保护功能
装置针对不同一次设备可以灵活配置不同的保护功能,可以实现 35kV 及以下电压等级变配电站全面保护测控功能,适用于线路、母联、配电变压器、高压电动机、高压电容器等设备的保护和自动控制功能。
2.2高性能硬软件平台
装置采用高性能的硬件平台,全部采用工业级元器件,专业的 EMC 设计,配合完善的在线自检测试程序,采用高性能处理器作为保护 CPU,配置以大容量的 RAM 和 Flash,使本产品具有较强的数据处理、逻辑运算和信息存储能力。
2.3人性化
装置采用全汉化大屏幕液晶显示,人机界面清晰易懂;
灵活、舒适的按钮设计,菜单式操作简单、便捷;
配备的计算机界面的调试与分析软件,调试及维护简单方便。
2.4丰富的接口资源
8 路交流电流通道、4 路交流电压通道;
16 路开关量输入通道(交直流两用)、10 路开关量输出通道;
2 个 RS485 通讯接口、1 个 RS232 维护口、1 个 IRIG-B 对时口。
2.5灵活方便的接线方式
装置的交流电压输入端口可接相电压,也可接线电压或零序电压或不平衡电压,适应各种 PT 接线方式。保护电流和测量电流通道可分别接三相电流;另外两个交流电流通道可以接零序电流、不平衡电流或者线路电流。
2.6透明化
实时记录交流量、开入量、开出量和所有保护模块的状态;
记录内部各元件动作行为、动作时间和录波数据。
2.7强大的图形可编程
采用全图形化编程技术,可以根据需要对装置进行逻辑编程,满足多数用户的要求。如果装置在使用过程中需要更换保护功能,只需通过装置的维护端口更新内置逻辑图即可,实现方式简单灵活。
2.8高可靠性设计
通过5项电磁兼容检测认证,电快速瞬变脉冲群、静电放电、浪涌抗干扰性能均达到等级标准。
2.9开放性
装置内置两种通讯规约:Modbus-RTU 和 IEC 60870-5-103 ,两种方式可以通过选择组合,支持双网冗余。可实现远方定值修改和切换、事件记录及录波数据上传、压板遥控投退和遥测、遥信、遥控跳合闸。
3 装置功能对照表
4 装置型号命名及选型
5 技术参数
5.1 额定参数
5.1.1 工作电源
额定电压:AC220V,或 DC220V,或 DC110V
范围:额定电压×(1±20%)
功耗:≤10W (直流)
5.1.2 输入激励电压
额定值:AC 100V 或 100/3V
测量范围:1~120V
准确度:±0.5%
功率损耗:每相功率损耗不大于 0.5VA
过载能力:1.2倍额定电压,连续工作;
2倍热过载,允许 10s。
5.1.3 输入激励电流(保护电流)
额定值:AC 5A 或 1A
测量范围:0.04In~15In
功率损耗:每相功率损耗不大于 0.5VA
过载能力:2倍额定电流,连续工作;
40倍额定电流,允许 1s。
5.1.4 频率
额定频率:50Hz
频率范围:45~55Hz
准确度:±0.1Hz
5.1.5 开关量输入
额定电压:AC220V,或 DC220V,或 DC110V
电压范围:额定电压×(1±20%)
功率消耗:每通道功率消耗≤1W(DC220V)
5.1.6 开关量输出
机械寿命:≥10000 次
接通容量:≥1000W,L/R = 40ms
导通电流:连续≥5A,短时(200ms)≥30A
断开容量:≥30W,L/R = 40ms
5.2 主要技术性能
电压元件:整定值容许误差应不大于±3%;过压返回系数 0.95,欠压返回系数 1.05;
电流元件:整定值容许误差应不大于±3%;过流返回系数 0.95,欠流返回系数 1.05;
频率元件:整定值容许误差应不大于±0.02 Hz;
比较元件:返回系数为 0.95;
反时限元件:反时限动作时间误差为±5%或±40ms;返回系数:0.95;
时间元件:延时时间 2s 内误差≤40ms;延时时间大于 2s,误差≤(1%)整定值±40ms。
5.3 正常工作环境条件
环境温度: -10℃~+55℃;
装置的贮存、运输允许的环境温度为-25℃~+70℃;
相对湿度:5%~95%(产品内部不凝露,不结冰);
海拔高度:≤4000m。
5.4 绝缘性能
绝缘电阻:>100MΩ,500Vdc
介质强度:回路和地之间,独立回路之间:工频耐压 2kV
冲击电压:±5kV(1.2/50μs,0.5J)
5.5 电磁兼容性能
6 装置外形尺寸及安装方法
6.1外形及开孔尺寸
6.2 安装方法
装置采用面板嵌入式安装,首先在屏体面上按开孔尺寸开孔,如图4.1。再将装置按图4.2所示放入开孔中,直到装置面板靠住机柜的面板。将支架放置于机柜面板的内部(上下各有一个支架),如图4.3,旋转4个固定螺丝,使装置牢固固定在机柜面板上,盖上4个翻盖即可。(翻盖上方有小缺口,拆卸时需用一字螺丝刀插入小缺口将翻盖取下。)
7.装置背部端子图及接线方法
7.1 电气接线图
装置电气接线图如图 5.1 所示,包括交流量接线、开入开出接线、通讯接线和辅助电源接线等。
7.2 接线方法
端子 X1 为交流量接线端,其中 Ia、Ib、Ic 为保护相电流,IA、IB、IC 为测量相电流,I01、I02 为两路零序电流。U1、U2、U3 为三路电压,U4 为外接零序电压。交流回路一般都采用三相四线制接线,若采用三相三线制可按图 5.2 接线。
选择不同的接线方式,需修改装置“定值”菜单的“定值修改”子菜单里的“电压接线方式”设置:2PT——三相三线制;3PT——三相四线制。
X5 为标配的开入接线端子,共有 16 路输入,分为 4 组,每组有一公共端。组有 DI01和 DI02,*二组有 DI03 和 DI04,*三组为 DI05-DI10,*四组为 DI11-DI16。所有开入允许接交直流电压 AC/DC220V 或 DC110V,同组的开入必须有相同的极性。
X6 为标配的开出接线端子,共有 10 路电磁式继电器无极性接点。出厂时除了 DO10 为
常闭触点输出外,其他 9 路均为常开触点。
X2 为通信端子,共有 2 路 RS485 通信端子和一路IRIG-B 对时输入端子。X2.1、X2.2、
X2.3 为路通信端子,X2.6、X2.7、X2.8为*二路通信端子,两路通讯均支持IEC60870-5-103 和 Modbus_RTU 通讯规约且可任意配置(其中*二路通信和IRIG-B 对时为可选)。
X4 为辅助电源端子,交直流均可接入,X4.3 为辅助电源保护地,必须可靠连接大地。