變電站繼電保護(hù)二次系統(tǒng)接地技術(shù)方案探究

凌孝俊

[摘 要]隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的迅速發(fā)展，生產(chǎn)生活的用電量不斷增加。在這一背景下，電網(wǎng)安全維護(hù)的價(jià)值日益凸顯出來。我國電網(wǎng)的變電站自動(dòng)化水平越來越高，有利于確保變電站負(fù)載能力可以滿足電力的要求。變電技術(shù)經(jīng)過長期的發(fā)展，已經(jīng)逐步實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、數(shù)字化以及智能化。本文簡要介紹變電站繼電保護(hù)的原理以及作用，在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)探討常用的變電站繼電保護(hù)二次系統(tǒng)接地技術(shù)方案。

[關(guān)鍵詞]變電站；繼電保護(hù)；原理；二次系統(tǒng)；接地技術(shù)方案

中圖分類號：U416.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）21-0051-01

接地是指電氣設(shè)備同大地之間進(jìn)行電氣連接，其中接地設(shè)備主要包括接地體以及接地線。接地設(shè)備能夠防止人體接觸電氣設(shè)備意外釋放的電力，從而預(yù)防安全事故的發(fā)生，通過電氣設(shè)備外殼接地實(shí)現(xiàn)安全接地，同時(shí)接地系統(tǒng)也能夠確保電氣設(shè)備可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)[1]。

一、繼電保護(hù)概述

繼電保護(hù)的原理主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。一方面是電路出現(xiàn)故障的時(shí)候，絕大部分情況下都會(huì)發(fā)生電流突然下降、電壓突然上升或者是電壓、電流之間相位角出現(xiàn)改變的問題。繼電保護(hù)系統(tǒng)能夠抓住這方面的改變[2]。另一方面通過利用電網(wǎng)正常情況下以及發(fā)生故障時(shí)各種物理量之間的不同，來做到電網(wǎng)的保護(hù)，避免電流過低過高、電壓過高過低、電流電壓的相位角不夠正常，溫度上升以及電壓電流比值不夠正常等問題的出現(xiàn)[3]。一旦接收到非正常信號，就會(huì)生成繼電保護(hù)動(dòng)作，非正常問題程度越是明顯，跳閘速度也就越快，從而在最短的時(shí)間內(nèi)避免事故發(fā)展。

電力系統(tǒng)在安全防護(hù)過程當(dāng)中，需要樹立防范為主的理念，重大事故發(fā)生之后采取補(bǔ)救的措施往往是為時(shí)已晚，因此需要加強(qiáng)安全維護(hù)。在電網(wǎng)發(fā)生設(shè)備故障甚至影響到安全運(yùn)行的情況下，例如出現(xiàn)兩相短路、三相短路或者是單相接地等問題的時(shí)候，繼電保護(hù)能夠及時(shí)跳閘從而使得被保護(hù)設(shè)備的能夠從電網(wǎng)當(dāng)中脫離，防止事故進(jìn)一步惡化[4]。電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)節(jié)，要是發(fā)生非正常的問題或者是設(shè)備故障，繼電保護(hù)同樣能夠提出警告，從而盡快加以維護(hù)，確保電網(wǎng)系統(tǒng)能夠恢復(fù)正常運(yùn)行，各個(gè)變電站可以正常工作?？梢哉f繼電保護(hù)對提高電力系統(tǒng)智能化、自動(dòng)化以及工業(yè)生產(chǎn)控制都有著不容忽視的重要價(jià)值[5]。

二、變電站系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用

電網(wǎng)在發(fā)生故障之后，往往會(huì)誘發(fā)以下幾個(gè)方面的問題。第一，導(dǎo)致電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中的電壓在短時(shí)間內(nèi)明顯下降，這樣就容易導(dǎo)致用戶正常負(fù)荷的工作遭到不利影響。第二，出現(xiàn)故障的位置通常都會(huì)存在比較明顯的短路電流，從而導(dǎo)致電弧給電氣設(shè)備帶來程度不一的損壞[6]。第三，影響發(fā)電機(jī)可靠運(yùn)行，甚至有可能使得系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩，在問題嚴(yán)重的情況下會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)的整個(gè)崩潰。第四，故障導(dǎo)致的電流流經(jīng)電氣設(shè)備的時(shí)候，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的溫度上升，從而嚴(yán)重影響到設(shè)備正常使用壽命。要是電流過大可能直接使得設(shè)備損壞而無法使用。變電站的繼電保護(hù)可以確保在出現(xiàn)故障的時(shí)候，在最短的事件內(nèi)把故障的位置從線路當(dāng)中分離出去，從而最大限度減輕故障帶來的破壞，并且縮小故障波及的范圍，保證電力系統(tǒng)可靠安全運(yùn)行。

三、變電站繼電保護(hù)二次系統(tǒng)接地技術(shù)方案

第一，工作接地方案。所謂工作接地指的是電力系統(tǒng)當(dāng)中的某些點(diǎn)為確保電氣設(shè)備能夠正常工作而進(jìn)行接地。電源的中性點(diǎn)以及接地裝置之間使用金屬加以連接，也就是確保變電設(shè)備在運(yùn)行的時(shí)候要接地，比如配電變壓器中性點(diǎn)的接地以及發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的接地。工作接地并不針對直流48v的正極以及24v負(fù)極等設(shè)備。屏蔽接地同樣屬于工作接地。在配電當(dāng)中工作接電屬于輔助位置，需要指出的是點(diǎn)位接線要避免外露，更需要避免同其它的接地系統(tǒng)之間連接，例如防靜電接地以及直流接地混接，也不能同PE線加以連接。在正常條件下或者是出現(xiàn)事故的時(shí)候，工作接地都需要加以維護(hù)，從而確保變電站的輸電設(shè)備能夠正常工作。

第二，雷電接地方案。雷電向來是影響到電網(wǎng)系統(tǒng)日常運(yùn)行的主要自然災(zāi)害之一，特別是對于那些頻發(fā)雷電的季節(jié)以及地區(qū)，更需要做好針對性的防范措施，因此雷電接地技術(shù)的價(jià)值就體現(xiàn)出來。在雷電擊打電網(wǎng)設(shè)備的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)運(yùn)輸電路過電壓的問題，使得輸電線的路對或者是或相間發(fā)生閃絡(luò)，甚至損壞變壓器或者是電氣開關(guān)設(shè)備。如果雷擊變電站，還有可能導(dǎo)致一次回路遭到非正常干擾或是二次系統(tǒng)遭到雷電電磁的干擾。其中電磁干擾會(huì)借助于輸電線路的感應(yīng)、傳導(dǎo)以及輻射等不同的途徑，侵入到變電站二次系統(tǒng)當(dāng)中的電力電子元件，從而導(dǎo)致電站二次系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重的故障，甚至難以維持正常運(yùn)轉(zhuǎn)，如果問題惡劣甚至?xí)茐淖冸娬井?dāng)中的二次系統(tǒng)設(shè)備，帶來嚴(yán)重的損失。變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)，常用的雷電接地設(shè)備主要是由引下線、接閃器以及接地裝置等部分聯(lián)合組成的。其中接閃器主要是用來改進(jìn)抗雷擊性能的金屬物件，它能夠直接接受雷擊。接閃器主要包括避雷線、避雷針以及避雷帶等不同的形式。在戶外變電站當(dāng)中主要使用避雷針，確保電氣設(shè)備以及建筑物都處在防范范圍當(dāng)中，防止發(fā)生雷擊問題而使得電網(wǎng)癱瘓。在選擇使用避雷設(shè)備方面，需要根據(jù)變壓器特性以及電力設(shè)備特性來合理確定。

第三，安全接地方案。安全接地是指對電力設(shè)施外殼同大地之間連接，讓電氣設(shè)備的外漏電流能夠沿著線路流到大地，避免電氣設(shè)備給動(dòng)物以及人體造成傷害，保證動(dòng)物以及人體安全。安全接地設(shè)備在電壓方面，主要受電氣設(shè)備電阻因素的影響。安全接地設(shè)備需要確保電氣設(shè)備生成的電壓以及人體電阻之間形成電流，低于人體安全電流的上限，這樣一來就能夠發(fā)揮保護(hù)人體的效果。很多經(jīng)濟(jì)發(fā)展比較落后的地區(qū)，為了確保用電設(shè)備可以安全用電，都做到了接地保護(hù)以及接零保護(hù)，但是并沒有防范漏電這一問題。人們需要高度重視這方面的問題。電氣設(shè)備接地保護(hù)，在缺乏保護(hù)的情況下，電壓以及人體當(dāng)中電阻能夠形成的電流要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過安全電流的范圍，這樣一來就很有可能發(fā)生觸電事故。變電站當(dāng)中的接地系統(tǒng)也需要遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，從而確保接地設(shè)備可以發(fā)揮保護(hù)電力設(shè)備以及人體安全的功能。

綜上所述，接地技術(shù)方案向著經(jīng)濟(jì)高效以及安全穩(wěn)定的方向發(fā)展，從而保證網(wǎng)電系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。接地保護(hù)在輸電過程當(dāng)中有著不容忽視的重要價(jià)值，一方面能夠保護(hù)電網(wǎng)設(shè)備，另一方面還關(guān)系到用戶的用電安全，這就需要研究人員進(jìn)一步深入研究繼電保護(hù)二次系統(tǒng)的接地技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1]馮亞東，李彥，王松，等.IEC61850-9-2點(diǎn)對點(diǎn)采樣值傳輸在繼電保護(hù)中的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2015，36（2）：82-85.

[2]賈巍，曹津平，李偉.數(shù)字化變電站中過程層的技術(shù)研究[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2014，28（10）：71-74.

[3]胡春潮，蔡澤祥，竹之涵.提高數(shù)字化變電站關(guān)鍵報(bào)文傳輸可靠性方法研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2015，39（9）：91-96.

[4]李文正，李寶偉，倪傳坤，等.智能變電站光纖差動(dòng)保護(hù)同步方案研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2014，40（16）：136-140.

[5]李鋒，謝俊，趙銀鳳，等.基于IEC61850的智能變電站交換機(jī)IED信息模型[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2015，36（7）：76-80.

[6]李寶偉，倪傳坤，唐艷梅，等.智能變電站組網(wǎng)傳輸采樣值光纖差動(dòng)保護(hù)同步方案研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2015，41（9）：142-147.