10kV電力系統(tǒng)繼電保護(hù)分析

林清雄

摘 要：雖然近年來我國電力事業(yè)進(jìn)步顯著，但各地各級(jí)電力系統(tǒng)仍不時(shí)出現(xiàn)故障和異常情況，電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行往往會(huì)因此受到較為負(fù)面影響，基于此，本文簡(jiǎn)單分析了常見繼電保護(hù)問題及應(yīng)對(duì)方法，并詳細(xì)論述了提升10kV電力系統(tǒng)繼電保護(hù)水平的路徑建議，希望由此能夠?yàn)橄嚓P(guān)業(yè)內(nèi)人士帶來一定程度啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：10kV 電力系統(tǒng) 繼電保護(hù)

中圖分類號(hào)：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）12（c）-0048-02

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)需具備可靠性、速動(dòng)性、靈敏性、選擇性等特點(diǎn)，勵(lì)磁涌流、TA飽和對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行造成的影響也需要同時(shí)得到關(guān)注，而為了最大化發(fā)揮繼電保護(hù)效用，正是本文圍繞10kV電力系統(tǒng)繼電保護(hù)開展具體研究的原因所在。

1 常見繼電保護(hù)問題及應(yīng)對(duì)方法

1.1 勵(lì)磁涌流

由于裝有大量配電變壓器，且10kV電力系統(tǒng)中各變壓器會(huì)在合閘瞬間產(chǎn)生大量勵(lì)磁涌流，這就使得來回反射、相互迭加的勵(lì)磁涌流最終形成了復(fù)雜的電磁暫態(tài)過程，二段式電流保護(hù)中的電流速斷保護(hù)很容易因此受到負(fù)面影響。較大的涌流與時(shí)間常數(shù)會(huì)導(dǎo)致電流速斷保護(hù)裝置整定值低于勵(lì)磁涌流值，這種情況在系統(tǒng)阻抗較大、長(zhǎng)線路情況中極為常見，而隨著10kV電力系統(tǒng)線路中的變壓器容量、個(gè)數(shù)不斷增加，10kV線路很容易因此出現(xiàn)無法正常投入問題[1]。

為解決10kV電力系統(tǒng)存在的無法正常投入問題，必須設(shè)法防治勵(lì)磁涌流引起誤動(dòng)，考慮到勵(lì)磁涌流含有大量二次諧波，可利用該特性進(jìn)行主變主保護(hù)，但這種保護(hù)的實(shí)現(xiàn)必須建立在改造10kV電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上?？紤]到隨時(shí)間衰減屬于勵(lì)磁涌流的主要特征之一，為避免提升10kV電力系統(tǒng)的復(fù)雜性，可利用勵(lì)磁涌流的特征加入短時(shí)間延時(shí)，由此便能夠在不改造保護(hù)裝置的基礎(chǔ)上防治勵(lì)磁涌流引起誤動(dòng)作。雖然短時(shí)間延時(shí)的加入可能導(dǎo)致故障時(shí)間的增加，但對(duì)于10kV電力系統(tǒng)故障帶來影響較小的地方，該勵(lì)磁涌流應(yīng)對(duì)措施具備較高實(shí)用性，通過在電流速斷保護(hù)及加速回加入0.15～0.2s時(shí)限，即可有效提升10kV電力系統(tǒng)繼電保護(hù)水平，電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性均可得到較好保障。

1.2 TA飽和

出口處短路電流較小屬于10kV線路的典型特征之一，如農(nóng)網(wǎng)中的變電所往往阻抗較大且遠(yuǎn)離電源。電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式和規(guī)模均會(huì)影響出口處短路電流大小，10kV電力系統(tǒng)的規(guī)模提升會(huì)直接導(dǎo)致短路電流不斷增長(zhǎng)，嚴(yán)重時(shí)甚至可以達(dá)到TA一次額定電流的幾百倍，10kV電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行自然會(huì)因受到較為負(fù)面影響。此外，如TA飽和狀態(tài)下10kV電力線路短路，保護(hù)裝置很容易出現(xiàn)拒動(dòng)問題，故障的切除往往需要由主變后備保護(hù)或母聯(lián)斷路器負(fù)責(zé)，由此導(dǎo)致的故障時(shí)間延長(zhǎng)、供電可靠性降低、故障范圍擴(kuò)大必須得到重視，這些均會(huì)直接影響10kV電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

之所以TA飽和會(huì)對(duì)10kV電力系統(tǒng)繼電保護(hù)造成的負(fù)面影響，主要是由于TA嚴(yán)重飽和時(shí)，二次側(cè)感應(yīng)電流會(huì)受勵(lì)磁電流影響降為零，在電流為零的影響下，電流繼電器自然會(huì)出現(xiàn)拒動(dòng)問題。因此筆者建議從兩方面入手應(yīng)對(duì)TA飽和帶來的負(fù)面影響，通過合理選擇TA變比、減少TA二次負(fù)載阻抗，即可有效提升10kV電力系統(tǒng)繼電保護(hù)有效性。合理選擇TA變比需結(jié)合10kV電力系統(tǒng)特點(diǎn)，一般需保證TA變比大于300/5。減少TA二次負(fù)載阻抗需通過縮短二次電纜截面、加大二次電纜長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)，TA飽和帶來的負(fù)面影響可由此得到較好應(yīng)對(duì)。

2 提升10kV電力系統(tǒng)繼電保護(hù)水平的路徑建議

2.1 合理開展繼電保護(hù)檢修

除上文涉及的改造層面內(nèi)容外，10kV電力系統(tǒng)繼電保護(hù)水平的提升還需要得到狀態(tài)檢修工作的支持，這種狀態(tài)檢修不同于定期檢修，這種不同源于絕緣檢測(cè)、逆變電源、固化程序3個(gè)方面。絕緣檢測(cè)需運(yùn)用智能設(shè)備收集的數(shù)據(jù)，利用相關(guān)算法、模型進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)異常，即可將異常情況直接傳遞至檢修人員，檢修的效率、質(zhì)量可由此實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)足提升；逆變電源指的是10kV電力系統(tǒng)繼電保護(hù)狀態(tài)檢修利用自檢報(bào)警方式，相較于傳統(tǒng)的萬用表檢測(cè)，狀態(tài)檢修可大幅提升檢修效率、降低人力消耗；固化程序指的是狀態(tài)檢修采用智能檢測(cè)方式在線調(diào)取信息，相較于傳統(tǒng)檢修常開展的掉電實(shí)驗(yàn)，狀態(tài)檢修更具靈活性[2]。

2.2 提升繼電保護(hù)質(zhì)量

為最大化發(fā)揮繼電保護(hù)檢修效用，必須設(shè)法提升繼電保護(hù)質(zhì)量，這種提升可基于狀態(tài)檢修隊(duì)伍建設(shè)、專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)、部門間聯(lián)系加強(qiáng)實(shí)現(xiàn)。狀態(tài)檢修隊(duì)伍建設(shè)需結(jié)合實(shí)際分析10kV電力系統(tǒng)繼電保護(hù)存在的問題，并以此制定針對(duì)性較強(qiáng)的繼電保護(hù)計(jì)劃，配合狀態(tài)檢修制度及方案，即可大幅提升10kV電力線路運(yùn)行的可靠性；專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)是為了不斷提升檢修人員的專業(yè)素質(zhì)，因此各單位必須定期開展專業(yè)技能培訓(xùn)，并配合實(shí)施針對(duì)性較高的績(jī)效考核，同時(shí)還需要關(guān)注停電協(xié)調(diào)、檢修方案、反復(fù)性停電等異常狀況的研究，狀態(tài)檢修由此即可更好服務(wù)于10kV電力系統(tǒng)繼電保護(hù)水平提升；部門間聯(lián)系加強(qiáng)是為了提高彼此間生產(chǎn)計(jì)劃方面的默契，通過嚴(yán)格落實(shí)停電工作，即可有效發(fā)揮狀態(tài)檢修技術(shù)優(yōu)勢(shì)、提高繼電保護(hù)綜合水平[3]。

2.3 加強(qiáng)對(duì)設(shè)備更新重視

為提升10kV電力系統(tǒng)繼電保護(hù)水平，設(shè)備更新必須得到重點(diǎn)關(guān)注，這種更新需重點(diǎn)提高電網(wǎng)設(shè)施水準(zhǔn)，MIS系統(tǒng)、電力調(diào)度自動(dòng)化需成為受關(guān)注的重點(diǎn)。通過選擇先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)，并開展配電、變電、輸電的統(tǒng)一檢修，即可保證電力檢修更好服務(wù)于10kV電力系統(tǒng)繼電保護(hù)。值得注意的是，帶電檢修探索的開展也能夠較好服務(wù)于10kV電力系統(tǒng)繼電保護(hù)水平提升，因此各單位必須提供相應(yīng)帶電檢修設(shè)備，并同時(shí)落實(shí)帶電檢修制度，以此減少線路停電時(shí)間、提高繼電保護(hù)有效性。

2.4 合理運(yùn)用故障指示器

在10kV電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中，故障指示器所發(fā)揮的積極作用必須得到重視，這是由于故障指示器能夠在故障發(fā)生后快速準(zhǔn)確的確定故障位置，10kV電力系統(tǒng)繼電保護(hù)可由此獲得重要補(bǔ)充。復(fù)位時(shí)間較長(zhǎng)、日常管理與維護(hù)不科學(xué)、供電模式不合理均可能影響故障指示器的效用發(fā)揮，因此故障指示器的應(yīng)用必須合理選擇供電模式與復(fù)位模式、安裝大電流信號(hào)隔離電路，布局與安裝的合理性、日常管理與維護(hù)對(duì)故障指示器效用發(fā)揮帶來的影響同樣需要得到重視。具體來說，各地供電局需結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際進(jìn)行保障故障指示器的布局合理，線路斷路器前一基桿塔、長(zhǎng)線路中段、主干線2～5km間隔處、變電站出口均屬于常見的故障指示器安裝位置，同時(shí)需保證故障指示器在安裝后垂直地面且不存在傾斜，將其安裝于桿塔的電源側(cè)可更好地發(fā)揮故障指示器效用。此外，故障指示器還需要采取分段安裝方式，運(yùn)行環(huán)境的優(yōu)良性控制、維護(hù)周期的合理設(shè)置、狀態(tài)檢修技術(shù)的應(yīng)用同樣需要得到重視，這些都能夠保證故障指示器較好地為10kV電力系統(tǒng)繼電保護(hù)提供支持。

3 結(jié)語

綜上所述，10kV電力系統(tǒng)繼電保護(hù)具備較高現(xiàn)實(shí)意義，在此基礎(chǔ)上，本文涉及的勵(lì)磁涌流、TA飽和、合理開展繼電保護(hù)檢修、加強(qiáng)對(duì)設(shè)備更新重視、合理運(yùn)用故障指示器等內(nèi)容，則提供了可行性較高的10kV電力系統(tǒng)繼電保護(hù)路徑，而為了進(jìn)一步提高繼電保護(hù)有效性，反時(shí)限保護(hù)、速斷電流保護(hù)的應(yīng)用同樣需要得到重點(diǎn)關(guān)注。

參考文獻(xiàn)

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[2] 王鵬.10kV電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置配置設(shè)計(jì)研究[J].湖南農(nóng)機(jī)，2012，39（3）：260-261.

[3] 雷勇.10kV線路故障查找及處理方法研究[J].經(jīng)貿(mào)實(shí)踐，2015（14）：342.