110kV變電站繼電保護(hù)常見(jiàn)故障與對(duì)策分析

姜利欣

（濟(jì)南裕興化工有限責(zé)任公司，山東濟(jì)南，250119）

110kV變電站繼電保護(hù)常見(jiàn)故障與對(duì)策分析

姜利欣

（濟(jì)南裕興化工有限責(zé)任公司，山東濟(jì)南，250119）

隨著電力系統(tǒng)的逐步優(yōu)化與發(fā)展，對(duì)變電站供電可靠性、穩(wěn)定性的要求也逐步提高。為了確保變電站供電的可靠性與穩(wěn)定性，離不開(kāi)繼電保護(hù)系統(tǒng)，一旦繼電保護(hù)出現(xiàn)故障，會(huì)直接影響變電站供電的安全穩(wěn)定。本文重點(diǎn)就110kV變電站繼電保護(hù)常見(jiàn)故障進(jìn)行了分析，并提出了故障處理對(duì)策，以供參考。

110kV變電站；繼電保護(hù)；故障；對(duì)策

變電站繼電保護(hù)難以避免會(huì)出現(xiàn)一些故障，致使其難以充分發(fā)揮有效的保護(hù)作用，直接影響了變電站運(yùn)行過(guò)程及供電的安全穩(wěn)定性，有必要針對(duì)這些故障展開(kāi)分析，并采取有效的處理對(duì)策加以排除，充分發(fā)揮繼電保護(hù)的作用，提高變電站供電的可靠性、穩(wěn)定性。

1 繼電保護(hù)的原理與構(gòu)成

繼電保護(hù)能夠?qū)Ρ槐Ｗo(hù)設(shè)備及元件能否有效運(yùn)行進(jìn)行判斷，明確是故障區(qū)內(nèi)部還是外部存在故障。為了確保繼電保護(hù)裝置充分發(fā)揮這一功能，要求繼電保護(hù)必須滿足靈敏性、可靠性、可選擇性與動(dòng)作迅速性，只有這樣，方可確保繼電器可靠運(yùn)行。

圖1 繼電保護(hù)裝置原理圖

表1 繼電保護(hù)的種類(lèi)

繼電保護(hù)裝置包括輸入環(huán)節(jié)、測(cè)量環(huán)節(jié)、邏輯環(huán)節(jié)、執(zhí)行與輸出環(huán)節(jié)三部分，如圖1所示。根據(jù)不同的劃分依據(jù)，可將其分為不同的類(lèi)型。根據(jù)被保護(hù)對(duì)象的不同，包括輸電線、主設(shè)備保護(hù)兩種類(lèi)型；根據(jù)保護(hù)裝置及其所處理信號(hào)量的不同，可將其分為模擬式、數(shù)字式保護(hù)兩類(lèi)；根據(jù)保護(hù)功能的不同，可將其分為短路故障、異常運(yùn)行保護(hù)兩類(lèi)；根據(jù)保護(hù)原理的不同，包括過(guò)電流、過(guò)電壓、低電壓、差動(dòng)、距離、功率、高頻保護(hù)等類(lèi)型，見(jiàn)表1。

2 110kV變電站繼電保護(hù)常見(jiàn)故障與處理對(duì)策分析

根據(jù)110kV變電站繼電保護(hù)實(shí)際情況出發(fā)，其故障包括三種類(lèi)型：產(chǎn)品來(lái)源故障、運(yùn)行故障、潛在故障。其中，產(chǎn)品來(lái)源故障主要由于裝置質(zhì)量不滿足要求所引起的各種故障；潛在故障會(huì)給變電站的正常運(yùn)行造成極大的影響，多數(shù)停電事故的發(fā)生，均由于潛在故障所引發(fā)，為此，必須加強(qiáng)潛在故障排查，關(guān)注跳閘元件是否正常，確保潛在故障存在時(shí)能夠及時(shí)被發(fā)現(xiàn)和排除；運(yùn)行故障屬于繼電保護(hù)故障中必須引起足夠重視的故障類(lèi)型，例如開(kāi)關(guān)拒合、主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作失誤、電壓互感器故障等，是下文重點(diǎn)分析的一類(lèi)故障。

2.1 開(kāi)關(guān)拒合

在110kV變電站輸出線路分別設(shè)置了電流速斷、過(guò)電流保護(hù)兩類(lèi)繼電保護(hù)裝置， 10#開(kāi)關(guān)通斷直接決定了多數(shù)地區(qū)供電的通斷與否，自該開(kāi)關(guān)投入運(yùn)行之后，始終運(yùn)行良好。但隨著用電負(fù)荷及配變?nèi)萘康闹鸩皆龃?，幾年后?0#開(kāi)關(guān)出現(xiàn)拒合故障，有關(guān)人員難以排除該故障，并對(duì)其進(jìn)行了記錄，出具了異常通知單。引起這一故障的原因：一是開(kāi)關(guān)所在線路存在相間短路等故障，二是開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)焊死或合閘卡死等問(wèn)題，難以復(fù)位。但當(dāng)工作人員檢驗(yàn)并測(cè)試這一情況時(shí)，這兩種情況均正常。這表明并非為“開(kāi)關(guān)跳躍”故障，但運(yùn)行過(guò)程中仍會(huì)存在拒合情況，經(jīng)系統(tǒng)排查后發(fā)現(xiàn)，引起該故障的原因是由于該開(kāi)關(guān)過(guò)流保護(hù)缺乏時(shí)限。

該故障處理對(duì)策。這一故障的原因是由于時(shí)間繼電器連接過(guò)程中，僅將瞬動(dòng)常開(kāi)接點(diǎn)連入回路中，并未連入延時(shí)閉合常開(kāi)接點(diǎn)，改接線路之后故障排除，也沒(méi)有再出現(xiàn)開(kāi)關(guān)拒合的問(wèn)題。這說(shuō)明是合閘時(shí)沖擊電流的影響，當(dāng)開(kāi)關(guān)剛投入運(yùn)行時(shí)，供電負(fù)荷小，沖擊電流也不大，難以啟動(dòng)保護(hù)裝置作用，隨著負(fù)荷逐步增加，沖擊電流也越來(lái)越大，一旦增大至能夠啟動(dòng)保護(hù)裝置后，開(kāi)關(guān)就會(huì)自動(dòng)拒合。若改變運(yùn)行方式，會(huì)減小沖擊電流，則開(kāi)關(guān)又能成功合閘。在改裝電路后并無(wú)法徹底解決合閘沖擊電流問(wèn)題，但時(shí)限保護(hù)裝置能夠幫助躲過(guò)沖擊電流的作用。

2.2 主變差動(dòng)保護(hù)

該故障也經(jīng)常發(fā)生，如某110kV變電站主變?nèi)萘?萬(wàn)kVA，電壓等級(jí)包括110kV、35kV、10kV三種，不同電壓等級(jí)的接線方式不盡相同，35kV單母線方式接線，10kV接線方式為單母線分段帶旁路。后期由于需要增設(shè)一臺(tái)1萬(wàn)kVA的主變，試運(yùn)行過(guò)程中一切正常，對(duì)110kV側(cè)開(kāi)關(guān)測(cè)試過(guò)程中空載24h無(wú)故障產(chǎn)生，但35kV側(cè)開(kāi)關(guān)測(cè)試過(guò)程中，主變差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)。探其原因，當(dāng)主變差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)時(shí)，其所保護(hù)范圍并無(wú)任何故障，表明該故障是由于CT極性接錯(cuò)所導(dǎo)致，經(jīng)測(cè)試后驗(yàn)證了這一推斷。

故障處理對(duì)策。通過(guò)重新進(jìn)行連接、投入運(yùn)行后，該35kV側(cè)負(fù)荷的功率大于620kW時(shí)，保護(hù)裝置報(bào)警信號(hào)啟動(dòng)。若設(shè)定值為0.2A時(shí)，報(bào)警信號(hào)延時(shí)5s之后啟動(dòng)，表明線路流經(jīng)了超出限定值的不平衡電流，檢查過(guò)程中卻未見(jiàn)異常。因此，對(duì)其展開(kāi)了計(jì)算，顯示35kV側(cè)Kpm=1.39，將35kV側(cè)CT變比200/5錯(cuò)誤認(rèn)成了400/5，對(duì)其加以更正之后，運(yùn)行無(wú)異常情況出現(xiàn)。該故障出現(xiàn)是因采用了不同廠家開(kāi)關(guān)裝配后未開(kāi)展匹配測(cè)試所導(dǎo)致的。因此接線過(guò)程中必須對(duì)設(shè)備各參數(shù)值、保護(hù)限定值等加以核對(duì)，避免人為失誤出現(xiàn)。

2.3 低壓側(cè)近區(qū)故障與處理

由于變壓器低壓側(cè)近區(qū)常常出現(xiàn)短路現(xiàn)象，致使經(jīng)常有大電流沖擊變壓器，破壞了變壓器的動(dòng)穩(wěn)定性，致使變壓器受損。與此同時(shí)，低壓側(cè)近區(qū)存在短路還會(huì)導(dǎo)致變壓器內(nèi)部出現(xiàn)故障。由于變壓器對(duì)于瞬時(shí)沖擊電流往往缺乏有效的抵御能力，而且所承受大電流沖擊的時(shí)間也有限，因此，為了確保變壓器不被燒壞，必須對(duì)低壓側(cè)母線故障進(jìn)行處理。

故障處理對(duì)策。于低壓側(cè)增設(shè)相應(yīng)的過(guò)流保護(hù)設(shè)備，要求該裝置應(yīng)限流速斷，以便有效配合低壓出線速斷。若高壓側(cè)閉鎖過(guò)流對(duì)于低壓側(cè)母線具有較高靈敏度時(shí)，需將原有低壓側(cè)過(guò)流分別設(shè)為兩段，即限時(shí)速斷、過(guò)電流，前者同出線速斷予以配合，重點(diǎn)作用于在跳本側(cè)，后者同出線電流予以配合，先對(duì)本側(cè)限跳，再對(duì)總出口限跳?？偠灾?，增設(shè)限時(shí)速斷后，一旦低壓側(cè)母線存在故障或出線近區(qū)存在故障，但斷路器、速斷保護(hù)等未動(dòng)作，此時(shí)，新設(shè)置的限時(shí)速斷裝置都能夠迅速地將故障排除。

3 結(jié)語(yǔ)

110kV變電站繼電保護(hù)為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了基本保障。就電力工作人員而言，必須針對(duì)繼電保護(hù)常發(fā)生的故障加以系統(tǒng)分析，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)、定位、分段等處理方法，及時(shí)排除故障，確保電網(wǎng)、變電站供電設(shè)備的安全穩(wěn)定性。

[1] 賴(lài)學(xué)強(qiáng).提高110kV數(shù)字化變電站繼電保護(hù)可靠性的措施[J].高科技與產(chǎn)業(yè)化,2010,32(8):391-395.

[2] 王洪.關(guān)于110kV變電站直流電源故障分析的實(shí)踐探討[J].中華民居,2010, 13(12):193-196.

Analysis of common failures and Countermeasures of relay protection in 110kV substation

Jiang Lixin
（Ji'nan Yuxing Chemical Co., Ltd.，Ji'nan，Shandong，250119）

With the gradual optimization and development of power system,the reliability and stability of the substation are also gradually improved..In order to ensure the reliability and stability of the substation power supply,the relay protection system can not be separated from the relay protection system. Once the relay protection fault occurs, the substation power supply security and stability will be directly affected..This paper mainly analyzes the common faults of relay protection in 110kV substation,and puts forward some countermeasures for fault treatment..

110kV substation; relay protection;fault;countermeasure