35kV變電站繼電保護系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用分析

張峻旗

【摘 要】當(dāng)前，我國的電力系統(tǒng)不斷地發(fā)展和完善，電網(wǎng)運行的安全性和穩(wěn)定性大大提升，源源不斷的電能供應(yīng)有效的支持了我國的經(jīng)濟發(fā)展，不僅為電力企業(yè)帶來了較高的經(jīng)濟收益，同時也創(chuàng)造了較高的社會效益。但是在電力系統(tǒng)運行的過程中，由于一些自然或者人為的因素會導(dǎo)致電力系統(tǒng)發(fā)生故障，出現(xiàn)短線、絕緣損壞以及過負荷等問題，因此在35kV變電站安裝繼電保護裝置對于電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行具有極大的意義。本文首先主要闡述繼電保護系統(tǒng)的原理以及繼電保護系統(tǒng)的基本要求，其次主要分析35kV變電站繼電保護系統(tǒng)的設(shè)計原則以及其配置原則，最后談?wù)?5kV變電站繼電保護系統(tǒng)的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】變電站；繼電保護系統(tǒng)；原理；原則；應(yīng)用

電力資源是目前我國社會發(fā)展和經(jīng)濟建設(shè)中主要使用的能源，與人們息息相關(guān)，一旦電力系統(tǒng)發(fā)生故障，無法及時加以控制，所造成的損失將無法估量，因此，在35kV變電站設(shè)置繼電保護系統(tǒng)就尤為重要。繼電保護裝置在發(fā)生故障是可以將故障部分選擇性的切斷，防止電器元件被損壞，同時可以保證正常的部分可以快速的恢復(fù)運行。此外，繼電保護裝置可以對電器元件不正常的運行狀態(tài)及時反映，并且可以根據(jù)電力系統(tǒng)運行的符合能力，自動減負荷或者自動跳閘。

1.機電保護系統(tǒng)的工作原理

繼電保護系統(tǒng)是一個較為復(fù)雜的系統(tǒng)，一般由三部分構(gòu)成，其一是測量部分，主要負責(zé)測量繼電保護系統(tǒng)所需要保護的電器元件的運行參數(shù)，并與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進行對比；其二是邏輯判斷部分，邏輯判斷部分主要針對測量部分的測量結(jié)果進行邏輯分析，判斷系統(tǒng)運行狀態(tài)是否正常；其三是執(zhí)行部分，執(zhí)行部分主要是根據(jù)邏輯判斷部分的判斷結(jié)果對系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的指令[1]。簡單來講，繼電保護系統(tǒng)就是利用測量部分實時監(jiān)控電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并與正常運行狀態(tài)下的相關(guān)參數(shù)進行比對；然后邏輯判斷部分對監(jiān)測結(jié)果進行邏輯分析，判斷此時系統(tǒng)的狀態(tài)是正常運行或者是非正常運行，亦或是某處發(fā)生故障；而執(zhí)行部分則根據(jù)邏輯判斷部分的判斷結(jié)果確定動作或者不動作，如果系統(tǒng)運行正常，繼電保護系統(tǒng)不動作，如果非正常運行，及時預(yù)警反映，若發(fā)生故障，自動切斷故障部分的運行。具體如下圖所示：

機電保護系統(tǒng)工作原理示意圖

2.繼電保護系統(tǒng)的要求

由于繼電保護系統(tǒng)承擔(dān)著在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時保護各項電器設(shè)備的重任，因此，繼電保護系統(tǒng)在技術(shù)層次必須要滿足可靠性、靈敏性、速動性以及選擇性這四個要求，下面進行具體闡述。

2.1選擇性

選擇性主要指的是在電力系統(tǒng)運行過程中發(fā)生故障時，機電保護系統(tǒng)要選擇性的將故障部分從電力系統(tǒng)中切斷，如果電力系統(tǒng)的故障部分未發(fā)生反應(yīng)，機電保護系統(tǒng)應(yīng)將切斷的范圍擴大至故障位置的相鄰部分，這樣可以有效控制故障波及的范圍，將其限制在一定范圍內(nèi)，一方面可以最大化的保護各項電力設(shè)備，一方面也便于工作人員進行檢修。

2.2靈敏性

靈敏性主要指的是繼電保護系統(tǒng)的反應(yīng)能力和反應(yīng)速度，當(dāng)電力系統(tǒng)在繼電保護系統(tǒng)的保護范圍以內(nèi)出現(xiàn)故障或者非正常運行的情況，無論發(fā)生故障的位置和故障的類型，機電保護系統(tǒng)都可以進行及時正確的反應(yīng)，確保及時切斷故障部分，或者對非正常運行的情況進行預(yù)警和反映。

2.3可靠性

繼電保護系統(tǒng)的可靠性簡單來講就是系統(tǒng)發(fā)出指令的準(zhǔn)確程度，當(dāng)電力系統(tǒng)在繼電保護系統(tǒng)范圍以內(nèi)發(fā)生故障或者出現(xiàn)非正常運行狀態(tài)時，繼電保護系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確的動作，而不應(yīng)拒絕動作。當(dāng)發(fā)生故障部分或非正常運行的部分超出繼電保護系統(tǒng)保護范圍時，不應(yīng)錯誤發(fā)出指令，導(dǎo)致繼電保護系統(tǒng)誤動作。

2.4速動性

速動性主要是指在繼電保護系統(tǒng)保護范圍內(nèi)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，繼電保護系統(tǒng)可以及時快速的切除故障，從而最大化的降低電力故障對于電力設(shè)備的損害，減小故障波及的范圍，確保無故障部分能夠正常運行，從而降低故障對于用戶用電的影響[2]。要求繼電保護系統(tǒng)必須具備速動性的必要性主要分為三方面，其一是快速及時的切除故障部分可以確保電力系統(tǒng)非故障部分運行的穩(wěn)定性；其二是可以有效避免故障范圍的擴大，提升自動重合閘、備用電源以及其他備用設(shè)備投入運行的成功率；其三是可以為檢修人員的檢修工作提供有效的參考，減少電力系統(tǒng)恢復(fù)正常運行的時間，確保用戶正常用電。

3.35kV變電站繼電保護系統(tǒng)的設(shè)計原則

在進行35kV變電站繼電保護系統(tǒng)的設(shè)計時，首先，需要全面滿足可靠性、靈敏性、速動性以及選擇性這四方面的要求，這是繼電保護系統(tǒng)發(fā)揮保護作用的重要條件。若建設(shè)條件不允許，且該處35kV變電站繼電保護系統(tǒng)只反映電力系統(tǒng)的非正常運行狀態(tài)，可以考慮適當(dāng)?shù)慕档湍撤矫娴囊?，比如速斷性。其次，在繼電保護裝置的選擇上首先應(yīng)考慮采用最簡單的裝置，一方面簡單的裝置可靠性較高，調(diào)試和維護都比較方便，一方面簡單的裝置建設(shè)成本較低。一般來講，只有簡單的裝置無法滿足當(dāng)前對繼電保護系統(tǒng)的要求時，才考慮使用較為復(fù)雜的繼電保護裝置，在此過程中還需要考慮到變電站的實際情況電力系統(tǒng)未來一段時期內(nèi)的發(fā)展情況、目前已有的相關(guān)經(jīng)驗以及經(jīng)濟性等因素。

4.35kV變電站繼電保護系統(tǒng)的配置原則

4.1單相接地保護

對于35kV變電站中的電纜線路或者經(jīng)過電纜線路引出的線路，適宜安裝主要由零序電流互感器所構(gòu)成的不帶方向或者帶方向的元件的零序電流保護。對于架空線路，適宜安裝主要被由零序電流過濾器所組成的不帶方向或者帶方向的元件的零序電流保護。如果線路中的回路不多，或者零序電流的大小以及零序電流保護的靈敏性達不到相應(yīng)的要求時，可以采用在母線上安裝的反應(yīng)于零序電壓的絕緣監(jiān)視裝置兼作線路的單相接地保護。

4.2超負荷保護

對于在繼電保護系統(tǒng)保護范圍內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)超負荷運行的電纜、架空線以及二者混合線路需要安裝超負荷保護裝置，保護裝置建議在預(yù)警信號方面設(shè)置時限動作，必要的情況時也可以使其直接進行跳閘動作，這樣可以對線路形成良好的保護。

5.35kV變電站繼電保護系統(tǒng)的的應(yīng)用

35kV變電站繼電保護系統(tǒng)的主要是在電力系統(tǒng)運行過程中，各項電氣設(shè)備發(fā)生故障或者出現(xiàn)非正常運行情況時在其保護范圍內(nèi)給予保護動作。一般來講故障包括各種原因造成的短路以及短線，譬如兩相短路、兩相短線、單相接地短路、兩相接地短路等等。非正常運行情況是指電力設(shè)備中電器元件的正常運行遭到自然或者人為的影響，雖然沒有發(fā)生故障，但是其運行參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)存在差異。

當(dāng)被繼電保護系統(tǒng)所保護的電氣設(shè)備發(fā)生故障時，機電保護裝置應(yīng)快速準(zhǔn)確的向最近的斷路器發(fā)出跳閘的指令，從而快速將故障部分從電力系統(tǒng)斷開，減少故障對于其他電力設(shè)備的影響，降低故障對于電力系統(tǒng)整體運行狀態(tài)的影響，同時滿足非故障部分暫時的穩(wěn)定運行。

當(dāng)繼電保護系統(tǒng)保護范圍內(nèi)的電力設(shè)備出現(xiàn)非正常運行的情況時，繼電保護裝置要及時發(fā)出預(yù)警信號，以便工作人員按照電力設(shè)備運維要求進行調(diào)整或者維修。若繼電保護系統(tǒng)檢測這種非正常運行會導(dǎo)致事故的發(fā)生，要及時將非正常運行的電力設(shè)備斷開。繼電保護系統(tǒng)在反應(yīng)非正常運行狀態(tài)這方面可以運行存在相應(yīng)的延時動作。

結(jié)語

35kV變電站作為終端變電站，在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，因此，在繼電保護系統(tǒng)的設(shè)計方面必須要全面，確保35kV變電站正常發(fā)揮其作用。

參考文獻：

[1]李新田.35KV變電站繼電保護裝置的應(yīng)用及問題分析[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2016（15）：114-114.

[2]吳曉霞.35kV變電站繼電保護技術(shù)問題探討與對策分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（34）：229-229.

（作者單位：陜西地方電力（集團）有限公司漢中供電分公司）