淺析330kV變電站電力系統(tǒng)繼電保護(hù)干擾因素

劉雨洋++柳陽(yáng)一

摘 要：當(dāng)前，我國(guó)330kV變電站已經(jīng)有多起變電站停止以及繼電保護(hù)系統(tǒng)損壞的故障情況發(fā)生。文章簡(jiǎn)要的分析了繼電保護(hù)干擾的誘發(fā)因素，同時(shí)提出了幾點(diǎn)保證繼電保護(hù)裝置正常運(yùn)行的建議。

關(guān)鍵詞：330kV變電站；電力系統(tǒng)；繼電保護(hù)；干擾因素

中圖分類號(hào)：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）29-0076-02

330kV變電站是主要網(wǎng)架的高壓電站，在我國(guó)的電力系統(tǒng)發(fā)展中占據(jù)著重要地位。如果變電站出現(xiàn)故障問(wèn)題，將會(huì)產(chǎn)生不可估量的嚴(yán)重后果。因此，必須加強(qiáng)對(duì)變電站內(nèi)的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)系統(tǒng)建設(shè)。但是，我們知道，繼電保護(hù)系統(tǒng)在使用過(guò)程中，有大量的干擾因素，如果稍有不慎，就會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)的罷工。為確保繼電保護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，變電站工作人員應(yīng)定期地對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行全方位巡查，以確保系統(tǒng)裝置的每一個(gè)元件和運(yùn)作狀態(tài)良好。同時(shí)，對(duì)巡查數(shù)據(jù)及繼電保護(hù)系統(tǒng)的干擾因素應(yīng)當(dāng)進(jìn)行詳細(xì)的分析處理，最終得出相應(yīng)的解決措施，為330kV變電站的電力保護(hù)系統(tǒng)保駕護(hù)航。

1 330kV繼電保護(hù)配置方案

1.1 330kV側(cè)繼電保護(hù)

330kV側(cè)繼電保護(hù)包含線路保護(hù)、母線保護(hù)和斷路器輔助保護(hù)三個(gè)部分。

1.1.1 線路保護(hù)

超高壓輸電線路在線路保護(hù)配置方面，大多數(shù)情況下有兩套完整的配置方案，即主保護(hù)和后備保護(hù)。330kV的線路就設(shè)置的是全線速支主保護(hù)和線路后備保護(hù)兩種保護(hù)方案雙重保護(hù)。一旦主保護(hù)發(fā)生故障，后備保護(hù)就會(huì)立即工作，第一時(shí)間將故障線路切斷，避免因故障引起更大的損失。330kV高壓線路所配置的雙重保障系統(tǒng)，在功能方面實(shí)現(xiàn)了繼電保護(hù)裝置的一體化，而且也對(duì)電力系統(tǒng)的保護(hù)增加了雙重保險(xiǎn)，更加安全。

同時(shí)，330kV線路主保護(hù)還設(shè)置有縱聯(lián)方向保護(hù)、縱聯(lián)距離保護(hù)和電流差動(dòng)保護(hù)。一般情況下，電流差動(dòng)保護(hù)因其具備良好的性能優(yōu)勢(shì)，常應(yīng)用于超高壓的長(zhǎng)、短線路中，效果顯著。電流差動(dòng)保護(hù)能夠?qū)崿F(xiàn)短時(shí)間內(nèi)迅速分相跳閘的功能，同時(shí)還具備較強(qiáng)的抗負(fù)荷電流能力，最主要的是在通道內(nèi)的電流差動(dòng)保護(hù)也不會(huì)受到影響?？v聯(lián)方向（距離）保護(hù)有閉鎖式保護(hù)和允許式保護(hù)兩種方式。當(dāng)系統(tǒng)不使用復(fù)用光纖通道時(shí)，即便是通道受阻，閉鎖式保護(hù)仍然能夠工作，具備應(yīng)用上的優(yōu)勢(shì)。然而，允許式保護(hù)一旦通道被阻，其風(fēng)險(xiǎn)性便會(huì)急劇增加，這是因?yàn)槠湫枰蚓€路發(fā)送允許的信號(hào)。當(dāng)然，如果系統(tǒng)使用光纖通道，就會(huì)選擇在技術(shù)上有優(yōu)勢(shì)的允許式保護(hù)和電流差動(dòng)保護(hù)。

1.1.2 母線保護(hù)

330kV變電站的母線通常都采用雙母線接線或者是3/2接線。在配置上，330kV變電站的母線保護(hù)也是雙重化進(jìn)行。相比較來(lái)說(shuō)，母線保護(hù)簡(jiǎn)單易行，且即便是母線跳閘，也不會(huì)影響到整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)，所以在母線保護(hù)方面，不用設(shè)置復(fù)壓閉鎖元件。

1.1.3 斷路器輔助保護(hù)、短51線保護(hù)、遠(yuǎn)跳保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)

一般情況下可以把斷路器輔助保護(hù)看作是線路的輔助保護(hù)，在雙母線的接線方式中，不單設(shè)斷路器輔助保護(hù)。需要在其中一套線路保護(hù)中設(shè)置重合閘功能，而在母線保護(hù)中需要設(shè)置失靈保護(hù)集成，三相不一致保護(hù)需要使用斷路器本體的功能。如果是3/2的接線方式，斷路器輔助保護(hù)需要按照斷路器配置來(lái)設(shè)置，失靈保護(hù)、重合閘、充電過(guò)流和死區(qū)保護(hù)等功能都必須集成在斷路器保護(hù)裝置當(dāng)中。

1.2 主變保護(hù)

330kV變壓器的主、后備保護(hù)通常是以雙重化配置為原則的。主保護(hù)一般使用具有制動(dòng)特性的電流差動(dòng)保護(hù)。為了將變壓器勵(lì)磁涌流的影響降低甚至消除，我們通常會(huì)使用二次諧波制動(dòng)或者波形間斷角原理來(lái)對(duì)變壓器進(jìn)行測(cè)試，判斷其是否發(fā)生了勵(lì)磁涌流。同時(shí)，如果要消除變壓器過(guò)勵(lì)磁的影響，我們會(huì)使用五次諧波電流制動(dòng)元件來(lái)做過(guò)勵(lì)磁閉鎖元件；使用采用CT回路斷線判別元件，可以在變壓器有故障時(shí)決定是否閉鎖主保護(hù)，但該元件不會(huì)閉鎖差動(dòng)速斷保護(hù)，主要是為了防止變壓器產(chǎn)生嚴(yán)重故障，電流波形一旦發(fā)生畸變，勵(lì)磁涌流判別元件會(huì)將其誤判斷為勵(lì)磁涌流，從而導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)拒動(dòng)，最終對(duì)變壓器造成嚴(yán)重?fù)p壞。變壓器的后備保護(hù)包含復(fù)壓閉鎖方向過(guò)電流保護(hù)、零序方向過(guò)電流保護(hù)、阻抗保護(hù)、公共繞組零序電流保護(hù)和過(guò)負(fù)荷保護(hù)等方式，均可以作為母線故障、主變繞組故障和線路故障的后備保護(hù)。一般情況下，變壓器運(yùn)行時(shí)，低壓側(cè)母線是不配置母線保護(hù)的，所以即便變壓器配備的有后備保護(hù)，在實(shí)際工作中對(duì)低壓側(cè)母線的故障靈敏度不夠，就無(wú)法保證及時(shí)動(dòng)作。像這樣的狀況，我們就要在復(fù)壓閉鎖裝置的過(guò)電流保護(hù)中對(duì)保護(hù)裝置對(duì)故障的靈敏度進(jìn)行調(diào)整，提高低壓側(cè)故障的檢測(cè)率。低壓復(fù)壓閉鎖電流保護(hù)的主要目的，是確保低壓側(cè)在發(fā)生故障的時(shí)候能夠第一時(shí)間將其切斷，避免發(fā)生更重大的故障損失，因此在沒(méi)有特殊情況的條件下，是不能退出運(yùn)行低壓復(fù)壓閉鎖電流保護(hù)的。如果有特殊情況，一定要退出運(yùn)行，就必須把后備的保護(hù)工作都安排好，要確保能夠在發(fā)生故障時(shí)第一時(shí)間切斷故障，一面影響影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2 繼電保護(hù)干擾因素

由于330kV變電站具有高強(qiáng)度電磁場(chǎng)，所以特別容易對(duì)繼電保護(hù)裝置造成干擾；同時(shí)，繼電保護(hù)裝置本身又是電磁型的裝置，所以在電磁干擾方面受到了自身和變電站整體環(huán)境的雙重影響，可以說(shuō)影響繼電保護(hù)的干擾因素非常多且非常嚴(yán)重。其中，干擾最具有代表性的因素有高頻、直流電源、輻射、雷擊等等。

2.1 高頻對(duì)繼電保護(hù)裝置的干擾

由于變電站本身所具備的高電流高電壓特點(diǎn)，所以在工作中特別容易產(chǎn)生高頻電流。例如，變電站中的一次設(shè)備將開(kāi)關(guān)隔離后，母線充電導(dǎo)致強(qiáng)電磁干擾情況出現(xiàn)，隨之而來(lái)的是過(guò)高電壓的產(chǎn)生和高頻電流的產(chǎn)生。而如果隔離開(kāi)關(guān)在二次設(shè)備中擁有足夠大的電場(chǎng)和磁場(chǎng)時(shí)，那么二次設(shè)備就會(huì)因?yàn)槌^(guò)裝置所允許的電場(chǎng)和磁場(chǎng)范圍而產(chǎn)生高頻電流，干擾繼電保護(hù)裝置，削弱半導(dǎo)體元件和其他的繼電保護(hù)裝置穩(wěn)定性，甚至可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)的繼電系統(tǒng)出現(xiàn)癱瘓故障。endprint

2.2 直流電源對(duì)繼電保護(hù)裝置的干擾

如果變電站的接地出現(xiàn)故障，那么接地故障電流就會(huì)形成地網(wǎng)并且與打底連接起來(lái)。但是由于接地電阻并沒(méi)有發(fā)生變化，所以變電站的地網(wǎng)電位就會(huì)相應(yīng)的不斷上升，最終可能會(huì)超出大地電位。而地網(wǎng)電位是通過(guò)接地電阻和接地電流共同控制形成的，所以一旦直流電源出現(xiàn)故障，那么電源一定會(huì)短路，就會(huì)導(dǎo)致抗干擾電容直接干擾到直流的恢復(fù)。如果這個(gè)時(shí)間段較長(zhǎng)，就會(huì)破壞繼電保護(hù)裝置中的元器件，直接對(duì)繼電系統(tǒng)的電位差值和保護(hù)系統(tǒng)產(chǎn)生影響和破壞。

2.3 輻射對(duì)繼電保護(hù)裝置的干擾

高頻和直流電源兩項(xiàng)干擾因素是由于繼電保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)部環(huán)境產(chǎn)生問(wèn)題后所形成的干擾，而輻射就是330kV變電站的整體環(huán)境所產(chǎn)生的影響。特別是近年來(lái)通信工程的發(fā)展極為迅速，手機(jī)、電腦、對(duì)講機(jī)等電子產(chǎn)品的使用，大大加劇了輻射力度。變電站內(nèi)部的工作人員以及變電站附近的生活區(qū)，所使用的電子產(chǎn)品全部都具有一定的電磁和電場(chǎng)，這些電磁和電場(chǎng)會(huì)形成假信號(hào)源，這些假信號(hào)源在整個(gè)的回路以及保護(hù)系統(tǒng)中產(chǎn)生強(qiáng)烈的干擾，導(dǎo)致系統(tǒng)邏輯混亂，繼電保護(hù)系統(tǒng)的行為就會(huì)在這些錯(cuò)誤混亂的信息中產(chǎn)生錯(cuò)誤。千萬(wàn)不要小看手機(jī)的輻射影響，手機(jī)的輻射力量是非常強(qiáng)的，所以工作人員應(yīng)當(dāng)時(shí)刻注意手機(jī)等通訊設(shè)備對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)的干擾。

2.4 靜電放電對(duì)繼電保護(hù)裝置的干擾

我們知道，當(dāng)環(huán)境比較干燥時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生靜電。在變電站的工作人員如果較長(zhǎng)時(shí)間處于比較干燥的環(huán)境時(shí)，身上會(huì)有一些高電壓產(chǎn)生。如果工作人員沒(méi)有采取措施將身上的電壓清除，那么當(dāng)他進(jìn)入變電站后，接觸到繼電保護(hù)系統(tǒng)的某個(gè)電子設(shè)備后，身上的電壓就會(huì)對(duì)其產(chǎn)生電流，此時(shí)如果設(shè)備的接地情況較為嚴(yán)重，那么繼電系統(tǒng)中的某些元件就會(huì)被燒壞，從而直接損壞電力系統(tǒng)保護(hù)裝置，致使其無(wú)法繼續(xù)正常運(yùn)行。

3 預(yù)防和解決干擾因素的措施

3.1 重視備用電源的建設(shè)與完善

當(dāng)330kV變電站中的變壓器出現(xiàn)故障無(wú)法運(yùn)行時(shí)，如果有備用電源自動(dòng)接入，就能有效的避免繼電保護(hù)系統(tǒng)癱瘓。同時(shí)，當(dāng)母線路因隔離開(kāi)關(guān)的作用而產(chǎn)生過(guò)壓時(shí)，母線和變壓器就基本等同失效，側(cè)繼電保護(hù)系統(tǒng)也會(huì)癱瘓。如果能夠建立一套更為完善的備用電源系統(tǒng)，就能在一定程度上緩解或避免這些故障的產(chǎn)生，保障繼電保護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.2 加強(qiáng)對(duì)二次設(shè)備的監(jiān)控

對(duì)二次設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控是為了能夠在繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)隨時(shí)監(jiān)控當(dāng)前的狀態(tài)，對(duì)于故障的出現(xiàn)能夠及時(shí)掌控，并作出及時(shí)有效的應(yīng)對(duì)。特別是在高頻干擾比較嚴(yán)重的二次設(shè)備方面，可以通過(guò)操控自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置來(lái)對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障檢修。

3.3 提高工作人員的專業(yè)素質(zhì)

主要是針對(duì)輻射干擾因素，提出對(duì)工作人員的專業(yè)素質(zhì)的要求。變電站應(yīng)當(dāng)定期做相關(guān)的培訓(xùn)管理工作，提高工作人員的自我檢查意識(shí)，堅(jiān)決杜絕因?yàn)樽陨淼囊蛩囟o電力系統(tǒng)帶來(lái)負(fù)面的影響。

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