配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合的關(guān)鍵技術(shù)分析

王毅 曾翔 國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司西咸新區(qū)供電公司

在現(xiàn)代社會(huì)中電力已經(jīng)成為人們生產(chǎn)生活必需能源，電力的正常供應(yīng)對(duì)社會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)起到直接的影響。多數(shù)故障問(wèn)題的發(fā)生是因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)電氣設(shè)備故障或線路故障，故障的發(fā)生將導(dǎo)致部分區(qū)域出現(xiàn)電力“癱瘓”問(wèn)題，針對(duì)電力故障頻發(fā)情況，需要積極應(yīng)用多級(jí)繼電保護(hù)配合技術(shù)，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行。

一、配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合技術(shù)概念和基本原則

（一）配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合技術(shù)相關(guān)概念

在電力行業(yè)中配電網(wǎng)運(yùn)行分為正常運(yùn)行、異常運(yùn)行和故障狀態(tài)，正常運(yùn)行狀態(tài)下，繼電保護(hù)處于待命狀態(tài)，異常運(yùn)行狀態(tài)下，繼電保護(hù)將發(fā)出警報(bào)信息讓維護(hù)人員了解配電網(wǎng)運(yùn)行情況，異常運(yùn)行狀態(tài)下，繼電保護(hù)執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作保護(hù)配電網(wǎng)系統(tǒng)。在多級(jí)繼電保護(hù)配合技術(shù)，能夠確保配電系統(tǒng)發(fā)生故障后通過(guò)多個(gè)繼電保護(hù)互相配合，確保配電系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運(yùn)行，避免配電系統(tǒng)故障運(yùn)行引發(fā)嚴(yán)重的電力事故，在電力系統(tǒng)中應(yīng)用智能化技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)，即使配電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障也能夠及時(shí)作出反應(yīng)，將影響和損失降到最低。

（二）基本原則

為實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合技術(shù)作用的充分發(fā)揮，在應(yīng)用多級(jí)繼電保護(hù)配合技術(shù)時(shí)需要遵循以下原則：首先，有關(guān)人員應(yīng)當(dāng)按照繼電保護(hù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，將繼電保護(hù)配合技術(shù)加以充分落實(shí)，當(dāng)配電系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障問(wèn)題不需要及時(shí)開(kāi)展切斷作業(yè)，可以把斷路裝置中保護(hù)功能有瞬間調(diào)整成延時(shí)。其次，把斷路裝置調(diào)整為延時(shí)狀態(tài)后，最佳時(shí)間為0.3s以內(nèi)，或者選擇彈簧儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)短路裝置，確保短路裝置具有更加良好的彈性效果。最后，對(duì)于配電系統(tǒng)中存在饋線電流，應(yīng)當(dāng)把斷路裝置設(shè)置成瞬間狀態(tài)，不然饋線電流發(fā)生故障后，短路裝置即使可在0.3s以內(nèi)作出相應(yīng)的反應(yīng)，也將導(dǎo)致配電系統(tǒng)的運(yùn)行效果產(chǎn)生影響，減少不必要的損失。

二、配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合技術(shù)應(yīng)用存在問(wèn)題

（一）保護(hù)問(wèn)題

在配電網(wǎng)系統(tǒng)中，多級(jí)繼電保護(hù)系統(tǒng)為其提供了有力的安全保障，但在配電網(wǎng)實(shí)際應(yīng)用中難免出現(xiàn)部分繼電保護(hù)設(shè)施存在保護(hù)問(wèn)題。導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)保護(hù)問(wèn)題的主要愿意表現(xiàn)在以下幾方面：首先，人為因素，在進(jìn)行配電系統(tǒng)改造時(shí)，沒(méi)有對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的改造，導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用不符合當(dāng)前配電網(wǎng)運(yùn)行需求。其次。質(zhì)量因素?，F(xiàn)階段，在配電系統(tǒng)建設(shè)中越來(lái)越多的新技術(shù)、新設(shè)備應(yīng)用其中，為確保電力輸送安全、穩(wěn)定，人們對(duì)配電系統(tǒng)運(yùn)行安全重視程度不斷提升，市場(chǎng)中繼電保護(hù)裝置種類、型號(hào)越發(fā)多樣，但是政府部門對(duì)電力行業(yè)產(chǎn)品售賣相關(guān)管理制度缺失，導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置質(zhì)量到不到有效地保障，不合格的產(chǎn)品應(yīng)用在配電系統(tǒng)中不僅無(wú)法有效保護(hù)電氣設(shè)備，甚至對(duì)電力設(shè)備的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。

（二）改造問(wèn)題

現(xiàn)階段，隨著我國(guó)綜合國(guó)力的快速發(fā)展，人們生產(chǎn)生活對(duì)于電力需求量不斷提升，為確保配電系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行，電網(wǎng)改造工程規(guī)模和數(shù)量逐漸增加。為保證改造質(zhì)量，有關(guān)人員應(yīng)用多接線、多分段方式對(duì)配電系統(tǒng)靈活性加以優(yōu)化，確保任意地區(qū)，任意時(shí)間都能夠得到穩(wěn)定的電力供應(yīng)。但是，雖然用戶用電質(zhì)量得到有效地提升，但是因?yàn)楦脑祀y度較大將對(duì)配電網(wǎng)改造實(shí)際應(yīng)用效果產(chǎn)生一定的影響，同時(shí)配電系統(tǒng)自身存在較多的不穩(wěn)定因素，對(duì)于繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用需要進(jìn)行反復(fù)的考量[1]。

（三）管理問(wèn)題

當(dāng)配電系統(tǒng)發(fā)生變動(dòng)后，需要對(duì)多級(jí)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，確保多級(jí)繼電保護(hù)能夠?yàn)榕潆娤到y(tǒng)運(yùn)行提供安全支撐，但在實(shí)際的整定管理中存在部分問(wèn)題。配電系統(tǒng)改造完成后，有關(guān)人員未及時(shí)開(kāi)展整定工作，在此期間，配電系統(tǒng)的運(yùn)行安全性得到保障。同時(shí)整定工作存在誤差也將對(duì)多級(jí)繼電保護(hù)配合技術(shù)的應(yīng)用造成限制，當(dāng)配電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)運(yùn)行故障時(shí)，無(wú)法及時(shí)提供保護(hù)，導(dǎo)致部分區(qū)域出現(xiàn)停電故障。因此，電力企業(yè)在完成配電系統(tǒng)改造項(xiàng)目后應(yīng)當(dāng)立即全面開(kāi)展整定管理工作。

三、配電系統(tǒng)多級(jí)繼電保護(hù)配合關(guān)鍵技術(shù)

（一）三段過(guò)流保護(hù)

三段保護(hù)通常為三段式結(jié)構(gòu)，第一段為瞬時(shí)電流保護(hù)、第二段為限時(shí)電流保護(hù)，第三段為過(guò)電流保護(hù)，第一段和第二段為主保護(hù)，第三段屬于后備保護(hù)。速斷保護(hù)是用過(guò)電流值確保其選擇性，能夠無(wú)延時(shí)對(duì)線路給予保護(hù)。時(shí)限保護(hù)的特點(diǎn)為保護(hù)范圍超過(guò)本范圍線路總長(zhǎng)，同時(shí)用過(guò)動(dòng)作時(shí)間和電流值確保其選擇性，和第一段構(gòu)成主保護(hù)，也可視為第一段后備保護(hù)。過(guò)電保護(hù)特點(diǎn)為相比于第一段和第二段，其電流值較小，但是靈活度較高，做唄后備保護(hù)，需要?jiǎng)幼鲿r(shí)限和靈敏系數(shù)相互配合，方可確保其選擇性。

不同階段作用保護(hù)范圍也存在一定的差異。過(guò)電流保護(hù)范圍為保護(hù)線路全長(zhǎng)直至下一回路；顯示電流保護(hù)范圍為保護(hù)線路全長(zhǎng)或者為下一回路15%；瞬時(shí)電流保護(hù)范圍為保護(hù)線路全長(zhǎng)，通常情況下設(shè)定為保護(hù)線路全長(zhǎng)80%[2]。在配電系統(tǒng)中應(yīng)用三段過(guò)流保護(hù)能夠達(dá)到以下作用：首先，故障定位，使用三段保護(hù)技術(shù)對(duì)配電系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中存在的故障加以隔斷保護(hù)時(shí)，不需要對(duì)配電系統(tǒng)內(nèi)任何關(guān)系加以考慮，維護(hù)人員能夠及時(shí)借助三段保護(hù)了解到故障發(fā)生的具體位置。其次，判斷狀態(tài)，不管配電系統(tǒng)處于哪種運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)三段保護(hù)都能夠根據(jù)配電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)開(kāi)展相應(yīng)分析，使維護(hù)人員隨時(shí)了解某一線路運(yùn)行狀態(tài)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步發(fā)展，三段保護(hù)技術(shù)一般情況下是基于差異化定值，所以能夠準(zhǔn)確、快速區(qū)分線路情況，判斷是三相短路還是兩相短路，之后準(zhǔn)確定位，從而有效提升配電系統(tǒng)多級(jí)繼電保護(hù)配合技術(shù)應(yīng)用的可靠性、安全性。

（二）四段保護(hù)配合

繼電四段保護(hù)包括長(zhǎng)延時(shí)保護(hù)、短延時(shí)保護(hù)、瞬時(shí)保護(hù)和接地故障保護(hù)。四段保護(hù)是環(huán)形配電系統(tǒng)中較為常見(jiàn)的一種多級(jí)繼電保護(hù)配合技術(shù)，當(dāng)配電系統(tǒng)長(zhǎng)期處于異常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)為關(guān)閉狀態(tài)，系統(tǒng)饋線便通過(guò)轉(zhuǎn)帶效果，使系統(tǒng)中另外一條饋線負(fù)荷變動(dòng)。同時(shí)，饋線電流將向反方向流動(dòng)，此時(shí)若按照原定的電流參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，繼電保護(hù)配合技術(shù)將無(wú)法為配電系統(tǒng)提供保護(hù)。所以，為實(shí)現(xiàn)多級(jí)繼電保護(hù)配合技術(shù)作用的充分發(fā)揮，可對(duì)環(huán)形配電系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)施配置相應(yīng)型號(hào)功率元件，安設(shè)功率元件后，應(yīng)當(dāng)及時(shí)全面分析電力系統(tǒng)中存在的故障功率，按照分析結(jié)果設(shè)置兩種不同的參數(shù)，配電系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)便能夠應(yīng)用正常參數(shù)加以調(diào)整，當(dāng)配電系統(tǒng)處于異常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)便可應(yīng)用異常參數(shù)加以調(diào)整。

（三）多級(jí)級(jí)差保護(hù)配合技術(shù)

該技術(shù)是指應(yīng)用變電站饋線開(kāi)關(guān)、饋線開(kāi)關(guān)，設(shè)置不同保護(hù)動(dòng)作，并確保保護(hù)動(dòng)作有限時(shí)間加以延遲，達(dá)到保護(hù)作用的同時(shí)排除故障。通常，為降低短路電流對(duì)配電系統(tǒng)所產(chǎn)生的影響，該技術(shù)應(yīng)用把保護(hù)時(shí)限設(shè)置為1s左右，確保配電系統(tǒng)多級(jí)繼電保護(hù)配合技術(shù)作用的充分發(fā)揮。該技術(shù)的應(yīng)用包括兩級(jí)級(jí)差和三級(jí)級(jí)差。應(yīng)用兩級(jí)級(jí)差配合技術(shù)時(shí)因?yàn)樨?fù)荷開(kāi)關(guān)無(wú)法有效滿足分支開(kāi)關(guān)和用戶開(kāi)關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，所以需要設(shè)置斷路器，將保護(hù)動(dòng)作的延時(shí)設(shè)置為0s，主饋線開(kāi)關(guān)選擇負(fù)荷開(kāi)關(guān)，因?yàn)樽冸娬镜某鼍€開(kāi)關(guān)要求標(biāo)準(zhǔn)較高，所以需要選擇適用的斷路器，保護(hù)動(dòng)作延時(shí)時(shí)間設(shè)定為200ms至250ms[3]。選擇兩級(jí)級(jí)差和三級(jí)級(jí)差配合技術(shù)能夠有效降低多級(jí)跳閘、越級(jí)跳閘情況發(fā)生，簡(jiǎn)化故障處理，其次主干線不需要設(shè)置斷路器，可選擇負(fù)荷開(kāi)關(guān)有效降低造價(jià)成本。最后若分支或用戶用電存在故障問(wèn)題，斷路器便將立即跳閘，切斷故障。

四、總結(jié)

綜上所述，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展進(jìn)步，人們生活生產(chǎn)用電量不斷提升，為確保為用戶提供更高質(zhì)量的供電服務(wù)，需要對(duì)配電系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，并結(jié)合實(shí)際情況應(yīng)用配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合技術(shù)，為電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供保障，其中三段過(guò)流保護(hù)、四段保護(hù)配合、多級(jí)級(jí)差保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用能夠有效提升配電系統(tǒng)運(yùn)行安全性、穩(wěn)定性。