數(shù)字化變電站的繼電保護配置改進措施分析

李樹兵　王正江　何天華

摘 要：變電站是保障電力系統(tǒng)安全運行的重要前提，起到十分關鍵的匯集電能和轉換電壓等作用。一般情況下，電力系統(tǒng)由于運行環(huán)境比較復雜，運行期間很容易受到各種因素的影響，因此，往往存在很多的安全隱患和各種潛在風險。為了保障電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運行，就必須重視變電站線路和設備的安全防護，積極采取有效的繼電保護改進措施，確保變電站的平穩(wěn)運行。文章立足實際，對于影響變電站運行的各項因素進行了全面分析，在此基礎上提出了加強繼電保護的改進建議。

關鍵詞：數(shù)字化變電站；繼電保護配置；改進建議；雷擊防護

中圖分類號：TM774 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）29-0102-02

1 研究背景

目前，經(jīng)濟的發(fā)展帶動了科技的進步，國家和政府對于影響到居民基本生活的電力系統(tǒng)運行安全給予了高度關注，因此，變電站的正常運行顯得格外重要。數(shù)字化變電站在運行過程中，受到諸多因素的綜合影響，導致其很容易出現(xiàn)各種安全事故，比如雷擊事故和線路燒毀等，不僅給電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運行造成了影響，還嚴重威脅了人員安全。因此，要確保正常供電，就必須科學認識變電站所發(fā)揮的重要作用，重視做好變電站的安全防護措施，積極改進繼電保護措施，確保變電站的安全運行。

2 數(shù)字化變電站的設備簡述

數(shù)字化變電站主要有以下兩種設備。

2.1 光學互感器

目前我國變電站所使用的光學互感器主要有兩種：光學電流互感器、光學電壓互感器，前者通常用于測量導線電流，后者一般用在測量電壓上。此種類型的互感器具有體積和質量較小、抗干擾能力強等顯著優(yōu)勢。

2.2 智能斷路器

此種斷路器與傳統(tǒng)的相比具有很大差別，它使用數(shù)字化接口代替了原本的硬接線，這樣不僅可以對于斷路器運行進行有效控制，還可以實現(xiàn)對于設備的運行監(jiān)視，便于在設備出現(xiàn)故障的最短時間內做出反應，及時采取檢修措施，使設備盡快恢復正常運行。

3 數(shù)字化變電站繼電保護的改進建議

3.1 35 kV線路

針對35 kV部分線路，繼電保護應從以下幾方面入手：

①I段電流速斷保護和II段定時限過流保護、快速重合閘。設置時，應注意，主保護為I段電流速斷保護，一般反應于出現(xiàn)相間故障的時候，對于電流增大導致的瞬時動作能夠起到較好的保護作用，但要注意控制線路長度，線路長度所占比例不得小于總長度的15%，同時也不應該超過20%。

②對于35 kV部分線路來講，II段定時限過流保護是一種后備保護，具有十分重要的作用，不僅可以保護全部線路，對于相鄰線路也有較好的實時保護功能。

③由于線路故障極易導致供電異常，因此，為了保護電力正常供應，降低故障帶來的影響，就必須重視故障的影響。對于線路發(fā)生的臨時故障，為了降低其破壞力，可以通過加設自動重合閘的方式來改進。

④35 kV部分線路電流較小，所以在出現(xiàn)單相接地故障時，此系統(tǒng)仍舊可以再運行2 h，所以在出現(xiàn)故障時，一般只會對信號產(chǎn)生作用，無需跳開斷路器，連接在PT三角處。

3.2 10 kV線路

對于10 kV線路實施繼電保護與35 kV基本相同，都是從上述三方面進行。但是不同的地方在于10 kV線路的主保護為II斷定時電流速斷保護，保護對象為線路總長的70%～80%，在線路發(fā)生故障時，10 kV線路的應對措施與35 kV也基本一致，唯一的不同之處在于10 kV應接在小電PT三角處。

另外，對于10 kV線路來講，由于其屬于小接地電流系統(tǒng)，為了保護線路運行安全，降低故障的發(fā)生率，可以通過加設能夠反映出相間、單相接地等故障的保護裝置來進行改進?？梢酝ㄟ^加設三相一次重合閘、兩相式接線以及接地信號等裝置可以對于線路起到較好的保護效果。

4 防雷保護改進建議

雷擊是一種破壞力極大的自然災害，對于變電站的安全運行構成了嚴重威脅，對于線路具有極大的破壞力，在變電運行時，一旦遭受雷擊，將會釀成嚴重的后果，不僅會導致電力供應出現(xiàn)問題，還會對于電網(wǎng)造成嚴重破壞，因此，變電站的保護必須重視防雷措施的改進。避雷措施的改進，應在詳細分析雷擊事故的前提下進行，明確變電站遭受雷擊的原因和后果等，采取具有針對性的有效避雷措施。一般來說，針對不同情況，數(shù)字化變電站的防雷保護主要包含以下幾個部分。

4.1 直擊雷的保護措施

直擊雷對于線路的危害是很大的，為了確保設備安全，應重視直擊雷的防護措施改進。安裝避雷針是一種有效的避雷措施，要最大程度地保護變電站不受直擊雷的破壞，就必須重視加設避雷針。避雷針的功能在于在發(fā)生雷擊的時候可以將雷擊轉至自身，之后將其導入地下，保護設備安全，實踐證明，數(shù)字化變電站加設避雷針能夠起到良好的避雷效果，有效的保護變電站的安全運行。

110 kV變電站在進行避雷防護改進的時候，由于自身具有裝置的絕緣性比較好的特點，避雷針是可以直接安裝的，正因如此，在避雷針遭受直擊雷的時候，高電位不會導致嚴重的反擊事故，變電站的安全運行得到了有效的保障。

4.2 雷擊侵入波

針對雷擊侵入波，變電站可以實施的防護措施為加設避雷器和保護間隙。對于雷擊侵入波，數(shù)字化變電站最常采用的辦法就是加設閥型避雷器，此種避雷器的元件主要包含火花間隙以及非線性電阻兩種。就目前形勢來看，保護數(shù)字化變電站的高壓設備安全，多使用FCZ1系列的磁吹閥型避雷器。

4.3 進線防護

進線防護指的是對于雷電的電流幅值以及雷電波陡度進行限制，以保障線路安全。在變電運行過程中，當有過電壓時，行波就會隨之產(chǎn)生，行波將順著導線行進向變電站，幅值可達線路絕緣一半的沖擊閃絡電壓，也就是說線路耐壓比將遠遠大于設備。所以，在變電站附近的進線受到雷電攻擊的時候，電流幅值最高將大于5 kA，并且陡度也會遠遠大于允許范圍，防雷主要依靠避雷線。合理架設避雷線，可以對于進線起到很好的保護效果，防止雷擊破壞線路，影響變電站的運行安全和正常供電。

5 結 語

綜上所述，變電站對于電力的正常供應具有十分重要的影響意義，而變電站的運行卻很容易受到雷擊的影響，導致線路故障，甚至破壞電網(wǎng)。因此，為了確保數(shù)字化變電站能夠安全運行，充分發(fā)揮自身的功能和作用，就必須重視做好繼電保護，針對不同情況，采取有針對性的防雷措施，為線路安全提供可靠保障。繼電保護不僅關系到線路安全，對于國家的經(jīng)濟發(fā)展也會產(chǎn)生不可忽視的影響，因此，為了保障電力系統(tǒng)的健康發(fā)展，維護發(fā)展秩序，就必須重視變電站的繼電保護改進措施。

除此之外，電力企業(yè)和相關管理部門必須充分認識變電站的重要地位和發(fā)揮的關鍵作用，在實際的管理工作中，重視結合實際情況，掌握基本的防護和繼電保護手段，依據(jù)科學的原則，做好數(shù)字化變電站的繼電保護配置改進，優(yōu)化資源配置，提高變電站運行的安全性。

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