試論變電站繼電保護(hù)對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要性

遠(yuǎn)長(zhǎng)福 張明輝

摘要：隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，電網(wǎng)容量和用電負(fù)荷不斷增長(zhǎng)，對(duì)供電的可靠性要求也不斷提高，為了防止電力系統(tǒng)事故的擴(kuò)大，保證非故障部分仍能可靠供電以及電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，這就要求繼電保護(hù)裝置必須能有選擇性、快速地、靈敏地和可靠地將故障設(shè)備切除，以保證非故障部分繼續(xù)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng);安全運(yùn)行;繼電保護(hù)

智能變電站繼電保護(hù)應(yīng)用過(guò)程中，需要對(duì)FOCS技術(shù)、測(cè)試等環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，并圍繞FOCS的不同冗余配置方案來(lái)確定變電站繼電保護(hù)配置及隔離斷路器集成FOCS技術(shù)方案在變電站的技術(shù)應(yīng)用。

1變電站繼電保護(hù)裝置應(yīng)用原理分析

1.1智能變電站繼電保護(hù)保護(hù)裝置采用了電磁式繼電保護(hù)，保護(hù)裝置由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片構(gòu)成保護(hù)主體，電磁系統(tǒng)的動(dòng)作時(shí)間約為0.05～0.1秒重動(dòng)繼電器在電路中起著電氣隔離和擴(kuò)大接點(diǎn)容量的作用。與微機(jī)型繼電保護(hù)相比，電磁式繼電保護(hù)在速動(dòng)性和靈敏性上不占優(yōu)勢(shì)且檢修、運(yùn)維操作復(fù)雜，鐵芯、觸點(diǎn)簧片易損不適宜集約化、數(shù)字化、智能化現(xiàn)代電網(wǎng)。

1.2智能變電站繼電保護(hù)綜合考慮微機(jī)型、電磁型繼電保護(hù)設(shè)備的二次回路接線及主、后備保護(hù)等因素，提前組織繼電人員進(jìn)行了細(xì)致準(zhǔn)備，預(yù)先核對(duì)新舊圖紙對(duì)施工方案進(jìn)行多次討論修改并全程監(jiān)督作業(yè)安全，優(yōu)質(zhì)高效地完成了技改作業(yè)。

1.3智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)由國(guó)家電網(wǎng)電力科學(xué)研究院實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中心檢測(cè)，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)抽測(cè)結(jié)果合格該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)變電站繼電保護(hù)設(shè)備的日常運(yùn)行信息、電網(wǎng)故障信息的監(jiān)視、傳輸及在線分析等功能，為電網(wǎng)運(yùn)行和維護(hù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常、預(yù)防及快速處理電網(wǎng)事故提供分析依據(jù)和決策支持。

1.4智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)具有系統(tǒng)運(yùn)行狀況定量評(píng)估的自診斷功能系統(tǒng)運(yùn)維快速、方便、實(shí)用系統(tǒng)采用模塊化管理，保證系統(tǒng)工程質(zhì)量脾低系統(tǒng)維護(hù)門(mén)檻深用以分布式實(shí)時(shí)總線為核心的系統(tǒng)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)并發(fā)接入和實(shí)時(shí)處理。

1.5智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行表明功能完備指！定可靠具有良好的人機(jī)界面滿足用戶需求。通過(guò)“體檢''重點(diǎn)檢查變電站主設(shè)備運(yùn)行方式及保護(hù)裝置投入狀態(tài)與運(yùn)行規(guī)定，檢查保護(hù)裝置定值整定、壓板投退與定值單，檢查縱聯(lián)保護(hù)通道等。

2變電站繼電保護(hù)工作原理及技術(shù)要求

2.1變電站繼電保護(hù)的合分閘回路是通過(guò)合分閘轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)進(jìn)行操作，常規(guī)保護(hù)為提示操作人員及事故跳閘報(bào)警需要轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)選用預(yù)合-合閘-合后及預(yù)分-分閘-分后的多檔轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。以使利用不對(duì)應(yīng)接線進(jìn)行合分閘提示與事故跳閘報(bào)警已有標(biāo)準(zhǔn)圖設(shè)計(jì)采用微機(jī)保護(hù)以后，要進(jìn)行遠(yuǎn)分合閘操作后還要到就地進(jìn)行轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)對(duì)位操作這就失去了遠(yuǎn)分操作的意義，所以應(yīng)取消不對(duì)應(yīng)接線，選用中間自復(fù)位的只有合閘與分閘的三檔轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。

2.2當(dāng)合閘回路出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行分閘，或短路事故未排除，又進(jìn)行合閘（誤操作）這時(shí)就會(huì)出現(xiàn)斷路器反復(fù)合分閘，不僅容易引起或擴(kuò)大事故還會(huì)引起設(shè)備損壞或人身事故所以高壓開(kāi)關(guān)控制回路應(yīng)設(shè)計(jì)防跳。防跳一般選用電流啟動(dòng)，電壓保持的雙線圈繼電器。電流線圈串接于分閘回路作為啟動(dòng)線圈。電壓線圈接于合閘回路，作為保持線圈，當(dāng)分閘時(shí)，電流線圈經(jīng)分閘回路起動(dòng)。

2.3如果合閘回路有故障，或處于手動(dòng)合閘位置，電壓線圈起啟動(dòng)并通過(guò)其常開(kāi)接點(diǎn)自保持，其常閉接點(diǎn)馬上斷開(kāi)合閘回路，保證斷路器在分閘過(guò)程中不能馬上再合閘。防跳繼電器的電流回路還可以通過(guò)其常開(kāi)接點(diǎn)將電流線圈自保持這樣可以減輕保護(hù)繼電器的出口接點(diǎn)斷開(kāi)負(fù)荷，也減少了保護(hù)繼電器的保持時(shí)間要求。

2.4有些微機(jī)保護(hù)裝置自己已具有防跳功能這樣就可以不再設(shè)計(jì)防跳回路。斷路器操作機(jī)構(gòu)選用彈簧儲(chǔ)能時(shí)，如果選用儲(chǔ)能后可以進(jìn)行一次合閘與分閘的彈簧儲(chǔ)能操作機(jī)構(gòu)（也有用于重合閘的儲(chǔ)能后可以進(jìn)行二次合閘與分閘的彈簧儲(chǔ)能操作機(jī)構(gòu)），因?yàn)閮?chǔ)能一般都要求10秒左右，當(dāng)儲(chǔ)能開(kāi)關(guān)經(jīng)常處于斷開(kāi)位置時(shí)，儲(chǔ)一次能，合完之后，將儲(chǔ)能開(kāi)關(guān)再處于斷開(kāi)位置，可以跳一次閘;跳閘之后，要手動(dòng)儲(chǔ)能之后才能進(jìn)行合閘時(shí)，也可以不再設(shè)計(jì)。

3變電站繼電保護(hù)常見(jiàn)故障原因分析

3.1當(dāng)線路母線出短路時(shí)，電流很大，母線進(jìn)線不能用電流階梯來(lái)進(jìn)行速斷保護(hù)整定，只能用過(guò)流保護(hù)來(lái)延時(shí)切除故障，使得母線本身故障時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速保護(hù)跳閘但母線故障的概率是不可忽視的其短路造成的破壞性和影響面比線路短路時(shí)大得多

3.2如果某出線短路而其保護(hù)裝置拒動(dòng)時(shí)（如開(kāi)關(guān)柜機(jī)構(gòu)或保護(hù)故障），就有可能導(dǎo)致事故已擴(kuò)大后再通過(guò)其后備保護(hù)延時(shí)跳閘，即母線進(jìn)線作為其后備保護(hù)跳閘由于母線保護(hù)的整定對(duì)其它保護(hù)的影響較大，一般是在合閘過(guò)程中起作用，合閘后自動(dòng)解除。因此，在母線并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，任何一段母線故障或出線保護(hù)拒動(dòng)都會(huì)引起兩段母線全停。

3.3運(yùn)行方式的改變往往會(huì)導(dǎo)致保護(hù)“四性''發(fā)生變化，容易發(fā)生誤動(dòng)事故。母線引出線短路，由于保護(hù)裝置動(dòng)作延時(shí)過(guò)長(zhǎng)（2.0S），強(qiáng)大的短路電流燒毀出線及附近隔離開(kāi)關(guān)、穿墻套管。

3.4變電站繼電保護(hù)能夠在變配電站運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生故障（三相短路、兩相短路、單相接地等）和出現(xiàn)不正常現(xiàn)象時(shí)（過(guò)負(fù)荷、過(guò)電壓、低電壓、低周波、瓦斯、超溫、控制與測(cè)量回路斷線等）迅速有選擇性發(fā)出跳閘命令將故障切除或發(fā)出報(bào)警從而減少故障造成的停電范圍和電氣設(shè)備的損壞程度，保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

3.5變電站繼電保護(hù)根據(jù)變配電站運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生故障時(shí)出現(xiàn)的電流增加、電壓升高或降低、頻率降低、出現(xiàn)瓦斯、溫度升高等現(xiàn)象超過(guò)繼電保護(hù)的整定值（給定值）或超限值后，在整定時(shí)間內(nèi)，有選擇的發(fā)出跳閘命令或報(bào)警信號(hào)。

4變電站繼電保護(hù)分類(lèi)及對(duì)電網(wǎng)的保護(hù)作用

變電站繼電保護(hù)按保護(hù)性質(zhì)分類(lèi)，可分為發(fā)電機(jī)保護(hù)、線路保護(hù)、母線保護(hù)、電力電容器保護(hù)、高壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)等。

4.1發(fā)電機(jī)保護(hù)有定子繞組相間短路，定子繞組接地，定子繞組匝間短路發(fā)電機(jī)外部短路對(duì)稱(chēng)過(guò)負(fù)荷，定子繞組過(guò)電壓勵(lì)磁回路一點(diǎn)及兩點(diǎn)接地，失磁故障等。出口方式為停機(jī)，解列小故障影響范圍和發(fā)出信號(hào)。

4.2線路保護(hù)根據(jù)電壓等級(jí)不同，電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式不同，輸電線路以及電纜或架空線長(zhǎng)度不同，分別有相間短路、單相接地短路、單相接地、過(guò)負(fù)荷等。

4.3發(fā)電廠和重要變電所的母線應(yīng)裝設(shè)專(zhuān)用母線保護(hù)。

4.4電力電容器有電容器內(nèi)部故障及其引出線短路，電容器組和斷路器之間連接線短路走容器組中某一故障電容切除后引起的過(guò)電壓、電容器組過(guò)電壓所連接的母線失壓。

4.5高壓電動(dòng)機(jī)有定子繞組相間短路、定子繞組單相接地、定子繞組過(guò)負(fù)荷、定子繞組低電壓、同步電動(dòng)機(jī)失步、同步電動(dòng)機(jī)失磁、同步電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)非同步?jīng)_擊電流。

綜上所述，微機(jī)保護(hù)裝置在動(dòng)作速度、動(dòng)作正確率及運(yùn)行可靠性和易用性等方面取得了令人矚目的成績(jī)，依據(jù)微機(jī)保護(hù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)功能的同時(shí)兼具其他功能（如控制、測(cè)量、通信等功能）來(lái)構(gòu)成微機(jī)綜合保護(hù)裝置方面、在與變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中其他二次設(shè)備之間進(jìn)行配置和管理方面，仍有較大進(jìn)行優(yōu)化設(shè)

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