GIS故障精準(zhǔn)辨識切除及自動恢復(fù)供電的母線保護(hù)新原理分析

雍海生

（黃河鑫業(yè)有限公司， 青海 西寧 810000）

引言

隨著現(xiàn)階段我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國的電力故障在發(fā)生故障的過程當(dāng)中，需要利用繼電保護(hù)的選擇性要求來做出充分的應(yīng)用，保證可以在最小的范圍內(nèi)將其從故障當(dāng)中做出有效的排除，從而可以最大限度的將系統(tǒng)當(dāng)中沒有出現(xiàn)故障的部分可以實(shí)現(xiàn)繼續(xù)安全的運(yùn)行。在這個過程當(dāng)中，母線保護(hù)動作對于母線當(dāng)中所連接的全部元件都需要切除，如果出現(xiàn)母線保護(hù)不正確的動作現(xiàn)象，則會引起負(fù)荷損失甚至于設(shè)備安全的問題，對于本身的系統(tǒng)穩(wěn)定問題也會造成一定程度的影響。因此在此種情況下，需要對于一種基于模型參數(shù)識別的母線保護(hù)新原理進(jìn)行充分的應(yīng)用，將母線內(nèi)部故障狀態(tài)等效為一個電感電路模型，從而可以在發(fā)生故障的情況下構(gòu)造出具有自適應(yīng)制動特性的母線保護(hù)判據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)對供電系統(tǒng)本身的穩(wěn)定性保障。

1 GIS局部放電特點(diǎn)和信號傳播特性

在GIS的局部放電特點(diǎn)當(dāng)中，主要是在局部電機(jī)的電場作用下產(chǎn)生的，在其過程當(dāng)中所使用到的絕緣系統(tǒng)可以在部分區(qū)域當(dāng)中產(chǎn)生一定的放電現(xiàn)象，但是并沒有貫穿到電壓導(dǎo)體之間，此種現(xiàn)象被稱之為局部放電現(xiàn)象。在此種現(xiàn)象的產(chǎn)生過程當(dāng)中，局部放電電壓對于所有的電壓種類都會產(chǎn)生相同的效應(yīng)，并且對于先導(dǎo)起始電壓和擊穿電壓也會造成一定的影響。最終在局部放電的過程當(dāng)中，需要作用于導(dǎo)體本身當(dāng)中，或者絕緣體本身的表面，或者內(nèi)部。在這個過程當(dāng)中，需要對存在于GIS當(dāng)中的絕緣早期故障進(jìn)行分析，主要采用了局部放電的現(xiàn)象來進(jìn)行故障發(fā)生的。其中在局部放電的原因當(dāng)中，主要存在以下幾個方面的原因[1]。

1）載流導(dǎo)體表面缺陷，主要是由外界因素等多種因素造成的，比如毛刺、尖角等，對于表面電場會造成一定的影響。一般情況下，在進(jìn)行操作或者沖擊電壓的情況下會引起擊穿的現(xiàn)象。

2）絕緣子表面的缺陷問題方面，由于制造質(zhì)量不良的現(xiàn)象，絕緣體本身有氣泡或者裂紋的影響下，會造成污染或者塵埃的現(xiàn)象。另外在GIS筒內(nèi)在制造和安裝過程中存留的自由導(dǎo)電微粒以及導(dǎo)電部分接觸不良等現(xiàn)象也會造成很大的威脅現(xiàn)象。

3）在GIS內(nèi)超高頻（UHF）信號的傳播特性方面，其局部的放點(diǎn)信號頻帶方面處于相對交款的狀態(tài)當(dāng)中，在本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的影響下對于電信號可以實(shí)現(xiàn)有效的傳播。其中在GIS內(nèi)部主要是利用橫向電磁波的方式來進(jìn)行傳播的，不會存在任何的隔閡問題。其中的UHF信號在每一個絕緣子的傳播下，對于其信號強(qiáng)度會產(chǎn)生一定的影響，產(chǎn)生信號衰減的現(xiàn)象，因此在此種情況下，需要根據(jù)信號本身的帶下來實(shí)現(xiàn)對故障進(jìn)行精準(zhǔn)的判斷和分析。

2 傳統(tǒng)母線保護(hù)原理

在傳統(tǒng)母線保護(hù)方面，主要是包含了分相式比率差動元件來進(jìn)行共同組成的，其中的差動回路包括母線大差回路和各段母線小差回路。在母線大差方面的分析過程當(dāng)中，需要最大限度的實(shí)現(xiàn)對母聯(lián)和分段開關(guān)之外所存在的支路電流進(jìn)行差動電路的有效分析。對于母線當(dāng)中所存在的小差主要值得是在線路當(dāng)中的母線進(jìn)行母聯(lián)和分段開關(guān)的所有連接，最終在此情況下可以構(gòu)成差動回路的現(xiàn)象[2]。

3 GIS故障精準(zhǔn)切除母線保護(hù)新原理以及其應(yīng)用

本文當(dāng)中，需要根據(jù)實(shí)際情況對母線保護(hù)新原理進(jìn)行實(shí)際的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對各種電壓等級的雙母線、雙母單分、雙母雙分等主接線來進(jìn)行充分的應(yīng)用，在其判斷的過程當(dāng)中，需要利用區(qū)域內(nèi)的故障大范圍比率原件來進(jìn)行故障原件的判斷。但是其中的故障母線選擇原件則需要利用小范圍的比率差動原件來進(jìn)行判斷，對于其中的間隔原件需要利用間隔比率的差動來進(jìn)行分析。在此種情況下，需要根據(jù)大差比率元件的動作情況，來進(jìn)行母線的區(qū)域內(nèi)外的故障進(jìn)行實(shí)際的判斷。如果出現(xiàn)大差比率的時候，需要根據(jù)小差比率的元件動作來對故障的位置進(jìn)行確定和判斷[3]。

1）在進(jìn)行實(shí)際的應(yīng)用過程當(dāng)中，需要根據(jù)其相關(guān)的基本原理來進(jìn)行實(shí)際的分析，主要需要對其中的三個差流計算區(qū)域進(jìn)行計算。在計算的過程當(dāng)中，需要對母線當(dāng)中的每一個連接單元進(jìn)行判斷，都為母線流出電流的方向，可以判斷為正方向。在母線大范圍差動計算范圍內(nèi)，可以用所有間隔線路側(cè)CT來進(jìn)行判斷；其中的母線小范圍差動計算范圍可以用所有間隔母線來做出判斷。

2）在其動作邏輯方面，如果線路側(cè)的CT和開關(guān)之間發(fā)生了故障的現(xiàn)象，則會出現(xiàn)大范圍差動動作，小范圍差動不動作的現(xiàn)象，此種現(xiàn)象可以被稱之為故障間隔差動動作，非故障間隔差動如果進(jìn)行不動作、其中間隔差動的保護(hù)在跳開本間隔開關(guān)的情況需要實(shí)現(xiàn)對線路的對策開關(guān)進(jìn)行有效的保護(hù)。在此基礎(chǔ)上，對于母線保護(hù)在進(jìn)行保護(hù)加短延時的過程當(dāng)中，需要保持不動作的情況下對線路兩側(cè)的開關(guān)進(jìn)行分析，從而實(shí)現(xiàn)對故障點(diǎn)的有效隔離，以此在大范圍的差動以及小范圍的差動過程當(dāng)中都不會出現(xiàn)差流返回的現(xiàn)象。根據(jù)其具體情況來判斷出發(fā)生故障的區(qū)域，對于母線采取保護(hù)不動的現(xiàn)象，在其他的元器件則需要保持繼續(xù)運(yùn)行的狀態(tài)。

3）在動作時序方面，主要以220 kV的GIS設(shè)備來作為主要的研究對象，利用GIS故障精準(zhǔn)隔離母線保護(hù)新原理來實(shí)現(xiàn)對故障的精準(zhǔn)定位，并且根據(jù)實(shí)際情況來做出有效的隔離。對于其非故障的部分需要實(shí)現(xiàn)快速地進(jìn)行正常運(yùn)行狀態(tài)的恢復(fù)。在CT安裝位置方面，其中主要是氣體絕緣全封閉的組合電器，在其運(yùn)行的過程當(dāng)中，需要對其中的各種設(shè)備進(jìn)行有效的隔離，比如斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、母線等元器件，采用密封在一個接地的金屬外殼內(nèi)，對于其殼內(nèi)需要具備一定壓強(qiáng)的SF6氣體，利用此種方式來進(jìn)行最大限度地保證相間、地以及斷口間的可靠絕緣。在其實(shí)際的運(yùn)行過程當(dāng)中，需要根據(jù)氣室結(jié)構(gòu)來進(jìn)行判斷，如果母線側(cè)CT安裝在Z0氣室內(nèi)并且靠近Z1氣室的位置處。在本文當(dāng)中則可以處于母線側(cè)死區(qū)故障（如k1），如果其中的氣室沒有出現(xiàn)問題，則需要進(jìn)行故障母線刀閘的有效隔離，可以實(shí)現(xiàn)對故障的有效隔離，對于母線的供電可以進(jìn)行有效穩(wěn)定地恢復(fù)[4]。

4 結(jié)語

在電力系統(tǒng)運(yùn)行的過程當(dāng)中，需要充分的應(yīng)用母線保護(hù)的新原理來充分的實(shí)現(xiàn)對GIS設(shè)備在運(yùn)行當(dāng)中所出現(xiàn)的故障進(jìn)行精準(zhǔn)的判斷，實(shí)現(xiàn)有效的切除和維護(hù)。

[1]王濤云，馬宏忠，崔楊柳，等.基于模糊Petri網(wǎng)的GIS故障診斷與可靠性分析[J].電工電能新技術(shù)，2016（5）：67-73.

[2]陳錦清，鄭曉光.GIS故障檢測新技術(shù)[J].廣東電力，2001（5）：43-45.

[3]王一，黃超，顧水平，等.一種GIS故障快速定位方法[J].浙江電力，2017（2）：43-46.

[4]劉強(qiáng).500 kV變電站GIS故障預(yù)防及相應(yīng)故障分析[J].科技信息，2012（6）：400；402.