電力系統(tǒng)繼電保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)分析

張鈺金 孫鄞 袁田 賀芃

摘?要：電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性時(shí)刻對電力系統(tǒng)的運(yùn)行效益產(chǎn)生影響，繼電保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行也是與之相關(guān)聯(lián)的重要因素。為充分地解決電力系統(tǒng)短路故障問題，并提高繼電保護(hù)設(shè)備運(yùn)行效果，文章將以電力系統(tǒng)短路故障及繼電保護(hù)為核心，通過對電力系統(tǒng)故障的分析與研究提高電力設(shè)備運(yùn)行效益，同時(shí)根據(jù)問題提出切實(shí)可行的解決方案，以此為電力系統(tǒng)故障及繼電保護(hù)問題的解決提供理論知識(shí)方面的幫助。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);短路;繼電保護(hù);措施

近幾年，由于我國各個(gè)地區(qū)的需求逐漸增多，電力系統(tǒng)的建設(shè)力度不斷提升，建設(shè)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境也日趨復(fù)雜，若是系統(tǒng)保護(hù)力度不夠的話，很容易出現(xiàn)短路故障，進(jìn)而影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。因此，為了保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，針對繼電保護(hù)電力系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)，制定相應(yīng)的保護(hù)措施，避免短路故障的發(fā)生，也對電力能源進(jìn)行了有效的節(jié)約，提升了電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1、概述

所謂電氣自動(dòng)化繼電保護(hù)系統(tǒng)，主要是指在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，對其起到保護(hù)作用的故障防控設(shè)備。一旦電力系統(tǒng)發(fā)生故障，該保護(hù)設(shè)備就會(huì)通過繼電保護(hù)的手段來對故障電力系統(tǒng)進(jìn)行全面排查，不僅確定出具體故障原因和位置，而且還會(huì)第一時(shí)間向維修人員傳遞報(bào)警信息，使其能夠快速的對故障系統(tǒng)進(jìn)行維修處理。并利用跳閘處理方式保護(hù)電力系統(tǒng)，使其故障部分停止工作，以免出現(xiàn)大面積停電，給用電戶的正常生產(chǎn)生活造成影響。據(jù)相關(guān)實(shí)踐證明，繼電保護(hù)下的電力系統(tǒng)，不僅運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性得到了較大程度的提升，而且還有效推動(dòng)了電力系統(tǒng)的智能化、自動(dòng)化發(fā)展，因此，將繼電保護(hù)安全技術(shù)大力應(yīng)用在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，很有必要。

2、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的要求

電力系統(tǒng)同時(shí)驅(qū)動(dòng)著數(shù)以億計(jì)的電氣設(shè)備，因此其供電可靠性一下成為最為重要的考核指標(biāo)，這就要求對繼電保護(hù)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使其具備足夠的先進(jìn)性。電力系統(tǒng)使從發(fā)電到用電的一系列過程融為一體，其本身具有高度的復(fù)雜度和耦合度，要想保證其可靠穩(wěn)定運(yùn)行具有一定的難度。一套先進(jìn)的繼電保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)具備以下幾個(gè)特征：一是可靠性。繼電保護(hù)由多個(gè)電力電子元器件組合設(shè)計(jì)而成，每一個(gè)器件都具有不可替代的作用，只要其中一個(gè)器件出現(xiàn)誤動(dòng)或損壞，整個(gè)繼電保護(hù)裝置將無法工作。二是靈敏性。繼電保護(hù)系統(tǒng)在復(fù)雜的電路中，需要準(zhǔn)確區(qū)分多種電路故障并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)動(dòng)作，無論是哪種類型，只要達(dá)到動(dòng)作條件，都應(yīng)該快速而準(zhǔn)確地進(jìn)行動(dòng)作，要求具有很高的靈敏性。三是選擇性。為了保證電力系統(tǒng)故障影響范圍的最小化，一般會(huì)設(shè)置主保護(hù)和后備保護(hù)等類型的繼電保護(hù)環(huán)節(jié)，它們是在特定條下進(jìn)行選擇性動(dòng)作的，例如后備保護(hù)只能在主保護(hù)失效的前提下才能動(dòng)作，以合理控制故障影響的擴(kuò)散。四是快速性。電力系統(tǒng)中的電能傳輸和能量交換是十分迅速的，在故障條件下，一些設(shè)備會(huì)在瞬間燒壞，造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失，因此繼電保護(hù)裝置必須快速動(dòng)作，避免嚴(yán)重事故的發(fā)生。

3、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)

3.1、發(fā)動(dòng)機(jī)繼電保護(hù)

在對發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行繼電保護(hù)時(shí)，可以從以下兩個(gè)方面入手：首先，要抓住重點(diǎn)保護(hù)要點(diǎn)，尤其是定子組匝的保護(hù)，因?yàn)樵摬课灰坏┏霈F(xiàn)短路問題，就會(huì)導(dǎo)致局部溫度出現(xiàn)突發(fā)性升高現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)破壞絕緣層，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)無法進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，繼電保護(hù)主要通過在定子繞組中安裝相應(yīng)的匝間保護(hù)裝置來規(guī)避短路問題，進(jìn)而最大化提升發(fā)動(dòng)機(jī)的安全防護(hù)性能;其次，是在電動(dòng)機(jī)單相接地時(shí)，若發(fā)現(xiàn)流經(jīng)電流高于規(guī)定值，就要及時(shí)的安裝保護(hù)接地裝置，并根據(jù)電流與相位的中心點(diǎn)對發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行繼電保護(hù)，這樣才能保障發(fā)動(dòng)機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行[1]。

3.2、差動(dòng)保護(hù)

在電力系統(tǒng)中，差動(dòng)保護(hù)是一種非常常見且重要的繼電保護(hù)方案，它通常作為主設(shè)備的主保護(hù)，具有重大的保護(hù)作用。差動(dòng)保護(hù)具有很高的靈敏度，選擇性也較好，但電路結(jié)構(gòu)相對比較簡單。因此，在繼電保護(hù)設(shè)計(jì)中，對于發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、母線、電抗器等關(guān)鍵的主設(shè)備節(jié)點(diǎn)，必須進(jìn)行差動(dòng)保護(hù)設(shè)計(jì)，對于重要的變壓器節(jié)點(diǎn)，也可以設(shè)置差動(dòng)保護(hù)。差動(dòng)保護(hù)的原理是通過電流大小和相位關(guān)系來判斷電路工作狀態(tài)，一旦電路出現(xiàn)故障，差動(dòng)繼電器內(nèi)將產(chǎn)生沖擊電流，當(dāng)該電流達(dá)到預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，電路將自動(dòng)切斷電源防止故障向非故障區(qū)蔓延。差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作比較獨(dú)立，且對故障位置有明確的判斷，其反應(yīng)速度也足以在產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p害之前將故障切斷[2]。

3.3、變壓器繼電保護(hù)

首先，短路保護(hù)。在這一環(huán)節(jié)中，應(yīng)著重對變壓器的阻抗問題和過電流進(jìn)行繼電保護(hù)，其中前者保護(hù)方式要借助阻抗元件的保護(hù)功能來實(shí)現(xiàn)，即在變壓器運(yùn)行一段時(shí)間后對其進(jìn)行自動(dòng)斷電，這樣就能避免變壓器出現(xiàn)阻抗問題;而后者保護(hù)方式則需要借助變壓器兩端時(shí)間元件和電源電流保護(hù)裝置的力量來對電流元件和相應(yīng)時(shí)間元件進(jìn)行繼電保護(hù)，使其在短期運(yùn)行后能夠自動(dòng)斷電，這樣才能避免變壓器出現(xiàn)過電流反應(yīng);其次，瓦斯保護(hù)。在這一環(huán)節(jié)中，主要注重對變壓器油箱的繼電保護(hù)，因?yàn)槠湟坏┏霈F(xiàn)破損現(xiàn)象，就會(huì)產(chǎn)生故障電弧，這樣很容易會(huì)導(dǎo)致油箱中的油和絕緣材質(zhì)產(chǎn)生分解現(xiàn)象，進(jìn)而形成大量有害氣體，因此，必須及時(shí)對變壓器油箱進(jìn)行繼電保護(hù)，可通過電源的及時(shí)切斷及向維修人員發(fā)送預(yù)警信號來實(shí)現(xiàn)。

4、電力自動(dòng)化繼電保護(hù)的安全管理策略

4.1、拓展電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

隨著社會(huì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，大家對電能的需求會(huì)越來越大。因此，電力企業(yè)在進(jìn)行電網(wǎng)建設(shè)中，必須考慮到未來社會(huì)對電能的需求，拓展電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，為未來電量的需求做準(zhǔn)備[3]。

4.2、合理配置、改造繼電保護(hù)裝置

對繼電保護(hù)裝置進(jìn)行合理的配置和改造也可以有效提升繼電保護(hù)正確動(dòng)作率。調(diào)查顯示，很多繼電保護(hù)裝置元件因?yàn)樯a(chǎn)工作水平較為落后，導(dǎo)致元件生產(chǎn)質(zhì)量較差，不符合繼電保護(hù)的實(shí)際要求。所以，為了改善這類問題，必須建立良好的供應(yīng)商評價(jià)體系，保證所采購的元件具有較高的性能水平。全面的排查元件配置，對于存在問題的元件，應(yīng)該立即進(jìn)行更新和改造，加強(qiáng)服務(wù)年限管理，尤其是接近服務(wù)年限的保護(hù)類裝置必須給予特別的關(guān)注，一旦超出服務(wù)年限，必須進(jìn)行更新和改善[4]。

4.3、規(guī)范開展安全管理工作

電力系統(tǒng)運(yùn)行中，接線無效或者接線錯(cuò)誤都會(huì)容易引起電力事故，影響到電力系統(tǒng)運(yùn)行的正常效果。切實(shí)發(fā)揮繼電保護(hù)裝置的自動(dòng)化優(yōu)勢，有效監(jiān)控和保障電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，需要實(shí)施規(guī)范化處理活動(dòng)，采用標(biāo)準(zhǔn)化管理的方式管控好繼電保護(hù)操作環(huán)節(jié)，全面總結(jié)以往作業(yè)中發(fā)生的問題，著重整理安全問題和處理策略，形成專門管理手冊，為后續(xù)指導(dǎo)操作行為提供可靠支持。電力企業(yè)可以廣泛開展模擬練習(xí)活動(dòng)，加強(qiáng)管理人員在操作規(guī)范方面的認(rèn)識(shí)，促進(jìn)他們可以有效按照規(guī)范性步驟分析和處理好故障源，仔細(xì)研究各項(xiàng)措施，保障設(shè)備運(yùn)行安全性和操作人員的人身安全[5]。

結(jié)束語

在各種高科技不斷得到應(yīng)用的背景下，繼電保護(hù)作為電網(wǎng)智能化的重要組成部分，也已得到迅速的發(fā)展。不難預(yù)測，在不久的將來，繼電保護(hù)環(huán)節(jié)也將實(shí)現(xiàn)更高層次的智能化動(dòng)作，其對電力系統(tǒng)的保護(hù)能力將得到大大的提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]仉云燕.35kV主變壓器投運(yùn)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作原因分析[J].電子制作，2020（02）：97-98+48.

[2]衛(wèi)琳，張健康，粟小華，牛拴保，李懷強(qiáng).電網(wǎng)交界面后備保護(hù)整定計(jì)算存在問題及對策[J].電氣應(yīng)用，2020，39（01）：74-81.

[3]王記昌，李仁，呂俊霞.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和二次回路的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].兵工自動(dòng)化，2020，39（01）：32-34+67.

[4]陳忠敏.電力繼電保護(hù)抗干擾措施研究[J].裝備維修技術(shù)，2020（01）：115+49.

[5]宋金光.發(fā)電廠繼電保護(hù)干擾因素及防范對策探討[J].裝備維修技術(shù)，2020（01）：193+186.