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文档简介

T/CSEE####—2021T/CSEEPAGE2PAGE6基于电网拓扑瞬态重构的短路电流抑制基于电网拓扑瞬态重构的短路电流抑制系统技术规范第1部分短路电流抑制系统应用导则PAGE3目次TOC\o"1-7"\h\z前言 31范围 42规范性引用文件 43术语和定义 44原理及构成 55基本原则 56应用方案确定 66.1安装位置及接线 66.2拓扑重构动作策略 66.3故障清除后拓扑恢复策略 67参数及技术要求 77.1额定参数选择 77.2快速断路器要求 77.3快速检测控制装置要求 78分析校核要求 88.1短路电流分析 88.2电力系统安全稳定分析 88.3电力系统过电压电磁暂态分析 88.4对线路自动重合闸影响分析 88.5电力系统继电保护影响分析 8附录A典型接线方式 9A.1一个半断路器接线 9A.2双母线接线 10

基于电网拓扑瞬态重构的短路电流抑制系统技术规范

第1部分短路电流抑制系统应用导则范围本文件规定了基于电网拓扑瞬态重构的短路电流抑制系统应用的原理及构成、基本原则、应用方案确定、参数及技术要求、分析校核要求等。本文件适用于220kV及以上电压等级、频率50Hz的电力系统中基于电网拓扑瞬态重构的短路电流抑制系统的应用和分析。规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T1984高压交流断路器GB/T15544.1三相交流系统短路电流计算

第1部分电流计算GB38755电力系统安全稳定导则术语和定义下列术语和定义适用于本文件。电网拓扑瞬态重构transientreconfigurationofgridtopology系统发生故障后,在常规断路器动作前,采用快速开断的断路器瞬态改变电网拓扑结构,增大故障点等值短路阻抗或改变短路电流分布,从而抑制短路电流的一种方法。快速检测控制装置fastdetectionandcontroldevice一种通过采集电网电压、电流进行短路故障快速识别和同期检测并控制快速断路器分合闸以实现电网拓扑瞬态重构与恢复的装置。全冗余智能快速断路器fastcircuitbreakerwithfullyredundantandintelligentconfiguration一种用于短路电流抑制系统、由两个独立智能快速断路器串联一体化设计组成的快速断路器。基于电网拓扑瞬态重构的短路电流抑制系统short-circuitcurrentsuppressingsystembasedontransientreconfigurationofgridtopology由快速检测控制装置及一组或多组快速断路器组成的,用于实现短路故障后电网拓扑瞬态重构,从而抑制短路电流的系统。故障识别时间fault-recognitiontime故障发生到快速检测控制装置发出动作信号的时间。限流动作时间operatetimeofcurrentlimiting从故障发生到快速断路器完成开断的时间,包括故障识别时间和快速断路器开断时间。短路电流抑制系统开断电流breakingcurrentoffaultcurrentlimitingsystem短路故障时,短路电流抑制系统用全冗余智能快速断路器所开断的故障电流。限流范围areaoffaultcurrentlimiting短路电流抑制系统用于限制短路电流的目标范围,一般为短路电流超标厂站的相关位置。原理及构成图1给出了基于电网拓扑瞬态重构的短路电流抑制系统(以下简称短路电流抑制系统)原理示意图,主要包括快速检测控制装置和全冗余智能快速断路器,共同组成短路电流抑制系统。图2给出了电网拓扑瞬态重构抑制短路电流的基本动作时序。系统正常运行时,快速断路器处于闭合状态,系统保持正常完整接线;当发生故障后,快速检测控制装置识别故障并发出动作信号,快速断路器在常规断路器分闸前完成开断实现电网拓扑重构,增大故障点等值短路阻抗或改变短路电流分布,将故障电流限制在断路器开断能力以内;之后常规断路器正常开断切除故障,确认故障清除后,快速检测控制装置命令快速断路器重合,电网拓扑恢复到正常完整接线方式。图1基于电网拓扑瞬态重构的短路电流抑制系统原理及接线示意图图2基于电网拓扑瞬态重构的短路电流抑制系统动作时序基本原则基于电网拓扑瞬态重构的短路电流抑制系统宜用于限制一个变电站或局部电网的短路电流,在限流范围内发生故障时,应能快速可靠动作。电力系统应用基于电网拓扑瞬态重构的短路电流抑制系统后,应符合电力系统安全稳定运行的基本要求。应分析基于电网拓扑瞬态重构的短路电流抑制系统应用后对系统安全稳定性、供电可靠性、过电压、断路器瞬态恢复电压、继电保护等方面的影响,并应采取适当的应对措施。应分析基于电网拓扑瞬态重构的短路电流抑制系统应用后的短路电流抑制效果,校核设备短路电流峰值耐受能力,并采取适当措施。短路电流抑制系统的控制策略等应根据系统实际需要确定。短路电流抑制系统的安装位置、控制策略、关键参数及性能应满足电网的正常运行要求。短路电流抑制系统额定参数包括额定电压、额定电流、额定开断电流,故障识别时间、额定开断时间、限流动作时间等,应根据系统实际需要确定。快速断路器应采用全冗余设计,保障可靠开断。快速检测控制装置应采用双重化配置。应用方案确定安装位置及接线短路电流抑制系统的安装位置及接线方式应满足以下要求:快速断路器可装设在变电站线路或主变出线、母线分段或联络断路器、一个半断路器接线中断路器处;根据系统结构及变电站接线,可采用单组或多组快速断路器实现故障后电网拓扑重构,以满足限流需要。典型接线方式见附录A;快速断路器可兼做变电站常规断路器使用;限流范围内故障时,所在安装位置支路电流水平应满足快速检测控制装置故障识别要求;宜避免单一故障引起多套短路电流抑制系统动作;应分析不同安装位置限制短路电流的效果、对系统安全稳定性及供电可靠性的影响,经技术、经济论证确定安装位置及接线方式。拓扑重构动作策略故障发生后,短路电流抑制系统通过识别故障、命令快速断路器动作实现拓扑瞬态重构,拓扑重构动作策略应满足以下要求:应采用快速有效的故障识别技术,在限流范围内发生短路故障时快速动作;故障的快速识别可通过采集快速断路器所在支路电流、电压,或其他相关支路电气量进行计算实现;故障识别的定值应保证限流范围内故障时快速检测控制装置能可靠动作,宜避免非限流范围内的其他电压等级故障时动作。故障清除后拓扑恢复策略短路故障清除后,短路电流抑制系统控制快速断路器重合实现电网拓扑恢复,拓扑恢复策略应满足以下要求:快速断路器的重合闸应兼顾系统继电保护动作时序、线路单相重合闸等多种因素的综合影响;快速断路器重合闸策略不应危及电力系统的安全稳定;应采用必要的同期、检有压等重合策略及保护闭锁等方法,避免重合于故障;应考虑重合后系统发生第二次连续故障的可能,重合闸后应确保快速断路器可快速分闸。参数及技术要求额定参数选择短路电流抑制系统额定参数应根据所应用的电网系统条件、安装位置,经分析研究后确定,应满足以下要求:限流动作时间应不超过所限流范围内的继电保护动作时间与常规断路器分闸时间之和,不宜超过31ms;故障识别时间不宜超过所限流范围内继电保护动作时间,不宜超过6ms;额定开断电流应根据短路电流分析结果确定,应考虑正常运行方式下不同故障位置和开关动作时序下短路电流抑制系统开断的最大故障电流;特殊的运行或操作方式下,短路电流抑制系统可能承受较高的短路电流水平,宜通过优化操作顺序或运行方式避免;典型额定参数如表1。表1短路电流抑制系统额定参数及典型值参数典型值额定电压(kV)252550额定电流(A)50006300额定开断电流(kA)50kA63kA故障识别时间(ms)<6ms<6ms额定开断时间(ms)<25ms<25ms限流动作时间(ms)<31ms<31ms快速断路器要求快速断路器在故障后快速开断,实现电网拓扑瞬态重构,应满足以下要求:快速断路器的开断时间应小于限流范围内常规断路器的分闸时间,并考虑适当裕度,不宜超过25ms;为防止快速断路器开断拒动带来的严重后果,快速断路器应采取全冗余设计,由两个可独立工作的开断单元组成,在单个开断单元拒动情况下,保证整体仍能可靠开断;快速断路器短路电流开断、关合、峰值耐受能力等应结合系统条件、配置方式等确定,不应低于其所应用厂站的常规断路器参数要求。快速检测控制装置要求快速检测控制装置实现故障快速检测和快速断路器的控制,应满足以下要求:快速检测控制装置通过采集变电站相关电气量,判断系统故障,发出快速断路器动作命令,考虑不同故障工况,在故障后的最大动作时间不宜超过系统继电保护最短动作时间,不宜超过6ms。动作定值可根据系统条件设定和调整;快速检测控制装置通过采集变电站电气量,判断故障是否清除,判断快速断路器具备重合闸条件时,命令快速断路器合闸,故障后的重合时间可根据系统要求设定和调整;快速检测控制装置应可区分单相和多相故障,并可根据系统需要设定不同故障类型下的动作策略;快速检测控制装置应可根据系统运行要求实现限流功能的投退;快速检测控制装置应按照双重化原则进行配置,每套完整、独立的快速检测控制装置应能处理可能发生的所有类型的故障;两套装置之间不应有任何电气联系,当一套快速检测控制装置异常或退出时不应影响另一套的运行;快速检测控制装置应采用常规采样方式,两套装置的电压(电流)采样值应分别取自电压(电流)互感器相互独立的绕组;两套快速检测控制装置的跳闸回路应与快速断路器的两组分闸脱扣器一一对应。分析校核要求短路电流分析应开展短路电流抑制系统应用后的短路电流分析,并校核相关设备的短路电流耐受能力,分析应满足以下要求:应考虑快速检测控制装置、快速断路器、系统继电保护及常规断路器动作时序,考虑变电站接线和布置,计算不同故障位置下,设备实际可能承受最大短路电流水平,包括短路电流峰值、交流分量、直流分量等;设备实际承受的短路电流最大峰值不应超过其峰值短路电流耐受能力;考虑快速断路器、常规断路器不同动作时序影响下,包括多组快速断路器动作顺序、多组常规断路器动作顺序等,快速断路器及常规断路器所开断短路电流水平应在其开断能力允许范围内。电力系统安全稳定分析应分析短路电流抑制系统应用后对系统安全稳定性的影响,分析应包括以下内容:电网拓扑瞬态重构过程中的潮流分布、运行设备过负荷情况;电网拓扑瞬态重构前后的功角稳定性;电网拓扑瞬态重构前后的电压稳定性;重要断面输电能力;严重故障分析,对系统安控策略影响分析;系统供电可靠性的影响;系统应用多组短路电流抑制系统时,应结合故障位置及动作策略,考虑动作组合的影响。电力系统过电压电磁暂态分析应分析短路电流抑制系统应用后对系统过电压电磁暂态问题的影响,分析应包括以下内容:电网拓扑重构后,相邻输电线路工频过电压;系统发生故障后,快速断路器分闸、电网拓扑瞬态重构过程中的操作过电压;常规断路器清除故障、快速断路器重合闸过程的操作过电压;快速断路器及常规断路器开断后的瞬态恢复电压;快速断路器及常规断路器开断短路电流的瞬态特性;短路电流抑制系统应用后系统工频过电压、操作过电压水平应在标准允许范围内,断路器开断瞬态恢复电压应在设备技术规范允许范围内。对线路自动重合闸影响分析应结合短路电流抑制系统安装位置和动作策略,分析对线路自动重合闸的影响,分析包括以下内容:电网拓扑重构和恢复过程对线路自动重合闸的影响;快速断路器宜在线路自动重合闸完成后进行重合。电力系统继电保护影响分析应开展短路电流抑制系统应用后对系统继电保护的影响分析,分析应包括以下内容:结合短路电流抑制系统动作策略,分析系统继电保护配置的适用性;宜采用纵联电流差动保护作为线路主保护。当通道不满足要求,需采用纵联距离作为线路主保护时,应采用能适应因短路电流抑制系统动作导致的快速功率倒向的纵联距离保护原理。典型接线方式A.1一个半断路器接线330kV及以上电压等级变电站普遍采用一个半断路器接线,以典型接线方式为例,图A-1给出了快速断路器的5种典型安装位置,分别对应5种拓扑重构方法。位置1为单一支路出线处,一般可选择短路电流贡献较大的线路的出线位置,在故障期间开断单个支路,从而降低短路电流,图A-1(a)。位置2为母线分段处,故障期间实现母线分段运行,如图A-1(b)。位置3为同一完整串的两个边断路器处,故障期间可实现同串两个支路的出站运行,图A-1(c)。位置4为不同串的分别连接两条母线的各一个边断路器,这种方式主要针对母线故障,将注入故障点电流分为两部分,以图A-1(d)为例,如果母线M1故障,CB6断开后,CB4断路器仅流过L3与L4支路提供的短路电流,如果母线M2

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