110kV變電站繼電保護(hù)的故障與對策

中鐵二十局集團(tuán)電氣化工程有限公司 季 委

近幾年我國電力系統(tǒng)發(fā)展進(jìn)程不斷加快，變電站為了提升其運(yùn)行質(zhì)量，要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用要求落實(shí)更加系統(tǒng)的繼電保護(hù)管理模式，從而建立具有時效性的故障處理機(jī)制，促進(jìn)變電站應(yīng)用工作的全面進(jìn)步。我公司所承建西安地鐵十四號線110kV外部電源工程主要內(nèi)容就包括新建110kV學(xué)府變，將為十四號線在2021年整體運(yùn)行提供全部電力保障。

在110kV變電站繼電保護(hù)工作落實(shí)的過程中，難免會出現(xiàn)故障問題，為了提升其應(yīng)用和運(yùn)行質(zhì)量，要結(jié)合故障問題進(jìn)行原因分析，并采取具有針對性的處理措施，從而確保繼電保護(hù)能發(fā)揮其實(shí)際作用，提升110kV變電站運(yùn)行的可靠性。

1 110kV變電站繼電保護(hù)的組成結(jié)構(gòu)

在110kV變電站繼電保護(hù)工作中，要借助繼電保護(hù)單元對被保護(hù)設(shè)備和元件予以綜合分析，結(jié)合運(yùn)行要求落實(shí)相應(yīng)的保護(hù)措施，并且能對故障區(qū)的問題和故障原因展開分析，從而滿足其運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性要求。一般而言，110kV變電站繼電保護(hù)裝置主要分為輸入環(huán)節(jié)、測量環(huán)節(jié)、邏輯分析環(huán)節(jié)和執(zhí)行輸出環(huán)節(jié)，各個環(huán)節(jié)發(fā)揮其不同的作用，從而保證相應(yīng)工作有序落實(shí)[1]。

2 110kV變電站繼電保護(hù)常見故障分析

較為常見的110kV變電站繼電保護(hù)故障分為產(chǎn)品來源故障、潛在故障以及運(yùn)行故障。

2.1 產(chǎn)品來源故障及潛在故障

產(chǎn)品來源故障主要是指110kV變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中因?yàn)榛A(chǔ)裝置和元件質(zhì)量不達(dá)標(biāo)造成的故障問題，是故障產(chǎn)生的源頭；對于110kV變電站繼電保護(hù)運(yùn)行過程而言，潛在故障是造成運(yùn)行穩(wěn)定性失衡的重要原因，潛在故障會造成大范圍的停電事故，需要引起關(guān)注。其中跳閘元件運(yùn)行效果是較為突出的潛在隱患，一旦運(yùn)行不當(dāng)或者是潛在故障問題得不到及時解決，就會導(dǎo)致停電問題的發(fā)生。

2.2 運(yùn)行故障

在110kV變電站繼電保護(hù)工作中，運(yùn)行故障是最關(guān)鍵的問題，其中開關(guān)拒合、電壓互感器故障、主變差動保護(hù)動作故障等都會造成繼電保護(hù)功能的失效。

2.2.1 開關(guān)拒合

對于110kV變電站繼電保護(hù)工作環(huán)節(jié)而言，輸出線路會利用電流速斷結(jié)構(gòu)和過電流保護(hù)結(jié)構(gòu)保證其應(yīng)用效果符合預(yù)期，開關(guān)通斷和供電區(qū)域通斷要求有密切的聯(lián)系，而在開關(guān)投入運(yùn)行后，運(yùn)行效果決定了整體操作水平。但是隨著用電用戶數(shù)量的增多和用電負(fù)荷的增大，這就使得配變?nèi)萘繑?shù)據(jù)也在增多，其中開關(guān)拒合的問題常常出現(xiàn)[2]。究其原因，開關(guān)所在的線路會出現(xiàn)相間短路故障、開關(guān)節(jié)點(diǎn)焊死問題、合閘卡死問題等，都會增加開關(guān)跳躍故障產(chǎn)生的幾率，使得過流保護(hù)工作超出時限范圍，影響整體運(yùn)行效果和綜合質(zhì)量。

2.2.2 主變差動保護(hù)

在110kV變電站繼電保護(hù)處理過程中，往往會進(jìn)行不同電壓等級的接入處理，這就使得不同的電壓等級要按照不同的接線方式予以聯(lián)動。例如，某110kV變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中，主變?nèi)萘繛?0000kVA，基礎(chǔ)電壓等級分別為10kV、35kV以及110kV，其中，要利用單母線連接的方式進(jìn)行35kV連接處理，而10kV則要進(jìn)行段帶旁路處理，為優(yōu)化110kV變電站繼電保護(hù)水平，變電站決定增設(shè)10000kVA的主變設(shè)備，在試運(yùn)行中無故障問題，在對110kV進(jìn)行開關(guān)測試時空載24個小時無故障。但在進(jìn)行35kV側(cè)開關(guān)啟動保護(hù)中，卻因?yàn)椴顒颖Ｗo(hù)問題使得對應(yīng)的開關(guān)處理工作不當(dāng)，主要是因?yàn)镃T極性連接不到位，造成主變差動保護(hù)問題[3]。

2.2.3 低壓側(cè)近區(qū)故障

對于110kV變電站繼電保護(hù)工作而言，低壓側(cè)近區(qū)常常會出現(xiàn)短路的問題，這就使得電流沖擊變壓器的幾率增大，對變壓器的動穩(wěn)定性會產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，甚至?xí)苯釉斐勺儔浩魇軗p。另外，變壓器在受到瞬時沖擊電流后也會造成損壞等問題，低壓側(cè)母線故障會嚴(yán)重制約繼電保護(hù)效果。

3 110kV變電站繼電保護(hù)的優(yōu)化對策

在全面分析110kV變電站繼電保護(hù)故障問題后可知，要依據(jù)實(shí)際情況落實(shí)更加有效的處理策略，保證相應(yīng)問題都能得到解決，打造更加和諧且高效的故障管控模式，從而提升110kV變電站繼電保護(hù)的實(shí)效性。

3.1 優(yōu)化產(chǎn)品源頭管理

為了從源頭提升110kV變電站繼電保護(hù)效果，相關(guān)人員要對設(shè)備進(jìn)行初始質(zhì)量驗(yàn)證和分析，確保能集中檢查設(shè)備的質(zhì)量合格證書，利用復(fù)核的方式提升具體工作的質(zhì)量，避免源頭質(zhì)量失衡造成的影響，打造更加合理的質(zhì)量監(jiān)督平臺。另外要落實(shí)崗位責(zé)任制，建立專崗專人源頭質(zhì)量監(jiān)督工作，從而維護(hù)110kV變電站繼電保護(hù)的基本水平[4]。

3.2 優(yōu)化潛在故障排查

為了提升110kV變電站繼電保護(hù)的實(shí)際水平，要對潛在故障予以及時性排查和處理。一方面要踐行全壽命周期管理規(guī)范，確保能及時進(jìn)行故障的檢索和糾察，并且依據(jù)故障問題落實(shí)相應(yīng)的處理方案，從而減少故障造成的經(jīng)濟(jì)損失；另一方面要進(jìn)行定期的檢查，結(jié)合110kV變電站繼電保護(hù)工作情況落實(shí)周檢、月檢以及年檢等，從而保證及時發(fā)現(xiàn)問題后優(yōu)化處理效果，最大化提升110kV變電站繼電保護(hù)的效率[5]。

3.3 完善運(yùn)行故障處理方案

第一，開關(guān)拒合故障處理。要著重分析產(chǎn)生問題的原因，然后結(jié)合實(shí)際情況落實(shí)相應(yīng)的處理措施。若是因?yàn)樵诶^電器連接中出現(xiàn)了回路連接不當(dāng)?shù)膯栴}，會出現(xiàn)延時閉合等問題，此時只需要對線路進(jìn)行改良即可，盡量避免合閘過程對電流產(chǎn)生沖擊，從而確保供電負(fù)荷能在約束范圍內(nèi)，且能降低沖擊電流，提升保護(hù)裝置的應(yīng)用效果。

第二，針對主變差動保護(hù)問題，要借助重新連接的方式避免運(yùn)行不當(dāng)，確保報(bào)警信號能發(fā)揮其作用，從而進(jìn)一步提升其故障處理效果。值得一提的是，在實(shí)際操作中，要對設(shè)備參數(shù)、設(shè)備保護(hù)限定數(shù)值等進(jìn)行集中的核對和校準(zhǔn)，從而減少故障率。

第三，針對低壓側(cè)近區(qū)故障處理。要盡量結(jié)合110kV變電站繼電保護(hù)的實(shí)際要求，在低壓側(cè)集中增設(shè)對應(yīng)的過流保護(hù)裝置，依據(jù)裝置完成限流速斷等操作，配合低壓出線速斷處理方案建立完整的應(yīng)用體系。值得一提的是，若是高壓側(cè)出現(xiàn)閉鎖過流等問題，則需要利用限時速斷和過電流分析等方式完善處理機(jī)制。一方面利用限時速斷和出線速斷對本側(cè)予以控制，另一方面利用過電流處理維持出口限跳的合理性。結(jié)合低壓側(cè)母線故障問題以及出線近區(qū)故障問題落實(shí)對應(yīng)的動作，從根本上減少故障造成的影響，打造更加完整的繼電保護(hù)運(yùn)維方案，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和管理效益的雙贏[6]。

4 結(jié)語

總而言之，為了保證110kV變電站繼電保護(hù)的穩(wěn)定性和安全性，就要結(jié)合故障系統(tǒng)分析機(jī)制，利用經(jīng)驗(yàn)判斷、定位處理以及分段檢查等工序落實(shí)完整的控制機(jī)制，確保能為變電站以及電網(wǎng)管理工作的順利開展提供保障，實(shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定運(yùn)行的目標(biāo)。