電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)

韓俊波　張秋波

摘要:通過對我國電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的分析,探討繼電保護(hù)的任務(wù)和基本要求。從分析當(dāng)前繼電保護(hù)裝置的廣泛應(yīng)用,提出保護(hù)裝置維護(hù)的幾點建議,結(jié)合實際情況,探討繼電保護(hù)發(fā)展的趨勢。

關(guān)鍵字:繼電保護(hù);電力;維護(hù)

1前言

電力作為當(dāng)今社會的主要能源,對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高起著極其重要的作用?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個由電能產(chǎn)生、輸送、分配和用電環(huán)節(jié)組成的大系統(tǒng)。電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)不斷提出新的要求,近年來,電子技術(shù)及計算機(jī)通信技術(shù)的飛速發(fā)展為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展注入了新的活力。如何正確應(yīng)用繼電保護(hù)技術(shù)來遏制電氣故障,提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率及運(yùn)行質(zhì)量已成為迫切需要解決的技術(shù)問題。

2繼電保護(hù)發(fā)展的現(xiàn)狀

上世紀(jì)60年代到80年代是晶體管繼電保護(hù)技術(shù)蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用的時期。70年代中期起,基于集成運(yùn)算放大器的集成電路保護(hù)投入研究,到80年代末集成電路保護(hù)技術(shù)已形成完整系列,并逐漸取代晶體管保護(hù)技術(shù),集成電路保護(hù)技術(shù)的研制、生產(chǎn)、應(yīng)用的主導(dǎo)地位持續(xù)到90年代初。與此同時,我國從70年代末即已開始了計算機(jī)繼電保護(hù)的研究,高等院校和科研院所起著先導(dǎo)作用,相繼研制了不同原理、不同型式的微機(jī)保護(hù)裝置。1984年原東北電力學(xué)院研制的輸電線路微機(jī)保護(hù)裝置首先通過鑒定,并在系統(tǒng)中獲得應(yīng)用,揭開了我國繼電保護(hù)發(fā)展史上新的一頁,為微機(jī)保護(hù)的推廣開辟了道路。在主設(shè)備保護(hù)方面,關(guān)于發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)和發(fā)電機(jī)-變壓器組保護(hù)、微機(jī)線路保護(hù)裝置、微機(jī)相電壓補(bǔ)償方式高頻保護(hù)、正序故障分量方向高頻保護(hù)等也相繼通過鑒定,至此,不同原理、不同機(jī)型的微機(jī)線路保護(hù)裝置為電力系統(tǒng)提供了新一代性能優(yōu)良、功能齊全、工作可靠的繼電保護(hù)裝置。隨著微機(jī)保護(hù)裝置的研究,在微機(jī)保護(hù)軟件、算法等方面也取得了很多理論成果,此時,我國繼電保護(hù)技術(shù)進(jìn)入了微機(jī)保護(hù)的時代。

目前,繼電保護(hù)向計算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展,保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化和人工智能化對繼電保護(hù)提出了艱巨的任務(wù),也開辟了研究開發(fā)的新天地。隨著改革開放的不斷深入、國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)將為我國經(jīng)濟(jì)的大發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

3電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)的配置與應(yīng)用

3.1繼電保護(hù)裝置的任務(wù)

繼電保護(hù)主要利用電力系統(tǒng)中原件發(fā)生短路或異常情況時電氣量(電流、電壓、功率等)的變化來構(gòu)成繼電保護(hù)動作。繼電保護(hù)裝置的任務(wù)在于:在供電系統(tǒng)運(yùn)行正常時,安全地。完整地監(jiān)視各種設(shè)備的運(yùn)行狀況,為值班人員提供可靠的運(yùn)行依據(jù);供電系統(tǒng)發(fā)生故障時,自動地、迅速地、并有選擇地切除故障部分,保證非故障部分繼續(xù)運(yùn)行;當(dāng)供電系統(tǒng)中出現(xiàn)異常運(yùn)行工作狀況時,它應(yīng)能及時、準(zhǔn)確地發(fā)出信號或警報,通知值班人員盡快做出處理。

3.2 繼電保護(hù)裝置的基本要求

選擇性。當(dāng)供電系統(tǒng)中發(fā)生故障時,繼電保護(hù)裝置應(yīng)能選擇性地將故障部分切除。首先斷開距離故障點最近的斷路器,以保證系統(tǒng)中其它非故障部分能繼續(xù)正常運(yùn)行。

靈敏性。保護(hù)裝置靈敏與否一般用靈敏系數(shù)來衡量。在繼電保護(hù)裝置的保護(hù)范圍內(nèi),不管短路點的位置如何、不論短路的性質(zhì)怎樣,保護(hù)裝置均不應(yīng)產(chǎn)生拒絕動作;但在保護(hù)區(qū)外發(fā)生故障時,又不應(yīng)該產(chǎn)生錯誤動作。

速動性。是指保護(hù)裝置應(yīng)盡可能快地切除短路故障?？s短切除故障的時間以減輕短路電流對電氣設(shè)備的損壞程度,加快系統(tǒng)電壓的恢復(fù),從而為電氣設(shè)備的自啟動創(chuàng)造了有利條件,同時還提高了發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。

可靠性。保護(hù)裝置如不能滿足可靠性的要求,反而會成為擴(kuò)大事故或直接造成故障的根源。為確保保護(hù)裝置動作的可靠性,必須確保保護(hù)裝置的設(shè)計原理、整定計算、安裝調(diào)試正確無誤;同時要求組成保護(hù)裝置的各元件的質(zhì)量可靠、運(yùn)行維護(hù)得當(dāng)、系統(tǒng)簡化有效,以提高保護(hù)的可靠性。

3.3保護(hù)裝置的應(yīng)用

繼電保護(hù)裝置廣泛應(yīng)用于工廠企業(yè)高壓供電系統(tǒng)、變電站等,用于高壓供電系統(tǒng)線路保護(hù)、主變保護(hù)、電容器保護(hù)等。高壓供電系統(tǒng)分母線繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用,對于不并列運(yùn)行的分段母線裝設(shè)電流速斷保護(hù),但僅在斷路器合閘的瞬間投入,合閘后自動解除。另外,還應(yīng)裝設(shè)過電流保護(hù),對于負(fù)荷等級較低的配電所則可不裝設(shè)保護(hù)。變電站繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用包括:①線路保護(hù):一般采用二段式或三段式電流保護(hù),其中一段為電流速斷保護(hù),二段為限時電流速斷保護(hù),三段為過電流保護(hù)。②母聯(lián)保護(hù):需同時裝設(shè)限時電流速斷保護(hù)和過電流保護(hù)。③主變保護(hù):主變保護(hù)包括主保護(hù)和后備保護(hù),主保護(hù)一般為重瓦斯保護(hù)、差動保護(hù),后備保護(hù)為復(fù)合電壓過流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)。④電容器保護(hù):對電容器的保護(hù)包括過流保護(hù)、零序電壓保護(hù)、過壓保護(hù)及失壓保護(hù)。隨著繼電保護(hù)技術(shù)的飛速發(fā)展,微機(jī)保護(hù)的裝置逐漸投入使用,由于生產(chǎn)廠家的不同、開發(fā)時間的先后,微機(jī)保護(hù)呈現(xiàn)豐富多彩、各顯神通的局面,但基本原理及要達(dá)到的目的基本一致。

4繼電保護(hù)裝置的維護(hù)

值班人員定時對繼電保護(hù)裝置巡視和檢查,并做好各儀表的運(yùn)行記錄。 在繼電保護(hù)運(yùn)行過程中,發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象時,應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視并向主管部門報告。

建立崗位責(zé)任制,做到每個盤柜有值班人員負(fù)責(zé)。做到人人有崗、每崗有人。 值班人員對保護(hù)裝置的操作,一般只允許接通或斷開壓板,切換開關(guān)及卸裝熔絲等工作,工作過程中應(yīng)嚴(yán)格遵守電業(yè)安全工作規(guī)定。做好繼電保護(hù)裝置的清掃工作。清掃工作必須由兩人進(jìn)行,防止誤碰運(yùn)行設(shè)備,注意與帶電設(shè)備保持安全距離,避免人身觸電和造成二次回路短路、接地事故。對微機(jī)保護(hù)的電流、電壓采樣值每周記錄一次,每月對微機(jī)保護(hù)的打印機(jī)進(jìn)行定期檢查并打印。

定期對繼電保護(hù)裝置檢修及設(shè)備查評:①檢查二次設(shè)備各元件標(biāo)志、名稱是否齊全;②檢查轉(zhuǎn)換開關(guān)、各種按鈕、動作是否靈活無卡涉,動作靈活。接點接觸有無足夠壓力和燒傷;③檢查控制室光字牌、紅綠指示燈泡是否完好;④檢查各盤柜上表計、繼電器及接線端子螺釘有無松動;⑤檢查電壓互感器、電流互感器二次引線端子是否完好;⑥配線是否整齊,固定卡子有無脫落;⑦檢查斷路器的操作機(jī)構(gòu)動作是否正常。

根據(jù)每年對繼電保護(hù)裝置的定期查評,按情節(jié)將設(shè)備分為三類:經(jīng)過運(yùn)行檢驗,技術(shù)狀況良好無缺陷,能保證安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的設(shè)備為一類設(shè)備;設(shè)備基本完好、個別零件雖有一般缺陷,但尚能安全運(yùn)行,不危及人身、設(shè)備安全為二類設(shè)備。有重大缺陷的設(shè)備,危及安全運(yùn)行,出力降低,“三漏”情況嚴(yán)重的設(shè)備為三類。如發(fā)現(xiàn)繼電保護(hù)有缺陷必須及時處理,嚴(yán)禁其存在隱患運(yùn)行。對有缺陷經(jīng)處理好的繼電保護(hù)裝置建立設(shè)備缺陷臺帳,有利于今后對其檢修工作。

5電力系統(tǒng)繼電保護(hù)發(fā)展趨勢

繼電保護(hù)技術(shù)向計算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、保護(hù)、控制、測量和數(shù)據(jù)通信一體化方向發(fā)展。隨著計算機(jī)硬件的飛速發(fā)展,電力系統(tǒng)對微機(jī)保護(hù)的要求也在不斷提高,除了保護(hù)的基本功能外,還應(yīng)具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長期存放空間,快速的數(shù)據(jù)處理功能,強(qiáng)大的通信能力,與其他保護(hù)、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡(luò)資源的能力,高級語言編程等,使微機(jī)保護(hù)裝置具備一臺PC的功能。為保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行,各個保護(hù)單元與重合裝置必須協(xié)調(diào)工作,因此,必須實現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化,這在當(dāng)前的技術(shù)條件下是完全可行的。在實現(xiàn)繼電保護(hù)的計算機(jī)化和網(wǎng)絡(luò)化的條件下,保護(hù)裝置實際上是一臺高性能,為了測量、保護(hù)和控制的需要,室外變電站的所有設(shè)備,如變壓器、線路等的二次電壓、電流都必須用控制電纜引到主控室。所敷設(shè)的大量控制電纜投資大,且使得二次回路非常復(fù)雜。但是如果將上述的保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化的計算機(jī)裝置,就地安裝在室外變電站的被保護(hù)設(shè)備旁,將被保護(hù)設(shè)備的電壓、電流量在此裝置內(nèi)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后,通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)送到主控室,則可免除大量的控制電纜。

隨著電力系統(tǒng)的告訴發(fā)展和計算機(jī)通信技術(shù)的進(jìn)步,繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展向計算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、一體化、智能化方向發(fā)展,這對繼電保護(hù)工作者提出了新的挑戰(zhàn)。只有對繼電保護(hù)裝置進(jìn)行定期檢查和維護(hù),按時巡檢其運(yùn)行狀況,及時發(fā)現(xiàn)故障并做好處理,保證系統(tǒng)無故障設(shè)備正常運(yùn)行,提高供電可靠性。

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