電力系統(tǒng)繼電保護(hù)動(dòng)作的故障分析

張興超

摘要：伴隨經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，對(duì)供電可靠性要求愈來(lái)愈高，而繼電保護(hù)作為重要屏障，在系統(tǒng)安全運(yùn)行中作用顯著。本文重點(diǎn)探討配電網(wǎng)保護(hù)配置，并分析故障下的保護(hù)動(dòng)作情況，以作借鑒。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);繼電保護(hù);故障;動(dòng)作;分析

為適應(yīng)配電網(wǎng)發(fā)展需要，限制配網(wǎng)故障停電范圍，提升配網(wǎng)故障防御能力，紛紛采取“三級(jí)保護(hù)”的策略。在此基礎(chǔ)上，將以更小停電范圍、更快反應(yīng)速度完成配網(wǎng)故障的切除。

1配電線路繼電保護(hù)配置

配電線路在配置各類開(kāi)關(guān)時(shí)，需根據(jù)位置特點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行分類，具體涉及分支、分界等開(kāi)關(guān)類型，然后與變電站出線開(kāi)關(guān)配合，共同組成完整的線路保護(hù)體系。其具體配置如下：

1.1出線開(kāi)關(guān)保護(hù)配置

為保證足夠靈敏度及保護(hù)范圍，通常會(huì)配置三段式過(guò)流保護(hù)：首先是速斷保護(hù)，其保護(hù)靈敏度最高，且反應(yīng)最快（0s），可快速切除線路近端故障，在速斷保護(hù)設(shè)置中，可通過(guò)加設(shè)復(fù)壓保護(hù)，有效限制其保護(hù)范圍，以防與下級(jí)配電開(kāi)關(guān)同時(shí)動(dòng)作;其次是限時(shí)速斷保護(hù)，其有著較高靈敏度，動(dòng)作時(shí)間較速斷保護(hù)略長(zhǎng)（0.4s），保護(hù)范圍也得到延伸，可用于切除較嚴(yán)重線路故障，但在定值設(shè)置時(shí)，要注意與上級(jí)（主變保護(hù)）、下級(jí)（配電開(kāi)關(guān)保護(hù)）配合;最后是定時(shí)過(guò)流保護(hù)，在出線開(kāi)關(guān)三段保護(hù)中，其動(dòng)作時(shí)限最長(zhǎng)（0.6～0.8s），但可以保護(hù)線路全長(zhǎng)，但要注意的是，保護(hù)上下級(jí)配合問(wèn)題，以防因越級(jí)而擴(kuò)大故障范圍。

1.2分支開(kāi)關(guān)保護(hù)配置

為將故障限制在某分支范圍，在分支開(kāi)關(guān)保護(hù)配置中，通常也是以過(guò)流保護(hù)為主，而且僅需要配置兩段過(guò)流保護(hù)。一是限時(shí)速斷保護(hù)，其在分支保護(hù)中靈敏度高（0.2s），可切除較嚴(yán)重故障，但不能保護(hù)分支全長(zhǎng)，而且要與出線開(kāi)關(guān)限時(shí)保護(hù)配合，也就是在分支故障時(shí)，分支開(kāi)關(guān)可早于進(jìn)線開(kāi)關(guān)動(dòng)作，進(jìn)而達(dá)到縮小停電范圍的效果。二是定時(shí)過(guò)流保護(hù)，其優(yōu)勢(shì)在于可保護(hù)支線全長(zhǎng)，但其動(dòng)作時(shí)限較長(zhǎng)（0.4s），需與出線開(kāi)關(guān)定時(shí)保護(hù)配合，若是分支末端故障，則可優(yōu)先分支開(kāi)關(guān)動(dòng)作。

1.3分界開(kāi)關(guān)保護(hù)配置

通常在配網(wǎng)建設(shè)中，對(duì)于配變用戶或較大負(fù)荷，當(dāng)其故障時(shí)，需要以更靈敏的方式切除，便需要用到“看門狗”開(kāi)關(guān)，也就是這里講的分界開(kāi)關(guān)。其同樣采取的是兩段式過(guò)流保護(hù)，但不同于分支開(kāi)關(guān)的是，其動(dòng)作時(shí)限更短，分別是由速斷與定時(shí)保護(hù)構(gòu)成。在分界開(kāi)關(guān)所轄負(fù)荷故障時(shí)，可根據(jù)其故障電流大小，若超出速斷定值閾值，則分界開(kāi)關(guān)會(huì)瞬時(shí)跳閘，若是僅超出定時(shí)過(guò)流定值，則會(huì)在延時(shí)0.2s后，完成分界開(kāi)關(guān)跳閘動(dòng)作，有效切除相應(yīng)配電用戶。但要注意的是，分界與分支開(kāi)關(guān)的配合關(guān)系。

2配網(wǎng)故障保護(hù)動(dòng)作分析

受外力、運(yùn)維、設(shè)備、自然因素等影響，配電線路故障時(shí)有發(fā)生，且因其覆蓋范圍廣、線路總長(zhǎng)規(guī)模大，在整個(gè)電力系統(tǒng)中，最為常見(jiàn)的便是配網(wǎng)故障。為確保故障電流快速切除，并有效限制故障發(fā)展，要求繼保及自動(dòng)裝置準(zhǔn)確動(dòng)作，現(xiàn)針對(duì)不同故障情況及設(shè)備狀態(tài)，就繼保裝置動(dòng)作做細(xì)致分析。

2.1保護(hù)及開(kāi)關(guān)裝置動(dòng)作正確

（1）線路發(fā)生瞬時(shí)性相間故障

在線路正常運(yùn)行中，開(kāi)關(guān)、保護(hù)均能可靠動(dòng)作，若突發(fā)近端相間瞬時(shí)故障，由于其產(chǎn)生瞬時(shí)故障電流大，超出速斷保護(hù)限值，則線路開(kāi)關(guān)會(huì)第一時(shí)間跳開(kāi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的快速切除，若是開(kāi)關(guān)重合閘投入，則會(huì)在特定時(shí)限（1s）后重合，因其屬于瞬時(shí)性相間故障，所以該線路將恢復(fù)供電，完成整個(gè)事故處置過(guò)程。同時(shí)，若是瞬時(shí)故障點(diǎn)在于遠(yuǎn)端，則相應(yīng)開(kāi)關(guān)過(guò)流保護(hù)將動(dòng)作，然后經(jīng)特定延時(shí)開(kāi)關(guān)跳開(kāi)，再延續(xù)相同動(dòng)作過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)線路供電的可靠恢復(fù)。

（2）線路發(fā)生永久性相間故障

在線路實(shí)際運(yùn)行中，若故障發(fā)生在近端且為永久性，則對(duì)應(yīng)的速斷保護(hù)會(huì)動(dòng)作，此時(shí)，因故障被切除而故障象征消失，電力系統(tǒng)將恢復(fù)正常。而為快速恢復(fù)線路供電，通常會(huì)投入三相一次重合閘，在該保護(hù)配置下，出線開(kāi)關(guān)會(huì)在特定時(shí)限后重合，但由于故障點(diǎn)并未消除，線路重合不會(huì)成功，出線開(kāi)關(guān)會(huì)再次速斷保護(hù)跳開(kāi)，這種情況下，便需要檢修力量介入，在完成故障點(diǎn)消除或隔離后，再行恢復(fù)相應(yīng)線路負(fù)荷。同時(shí)，若是故障為遠(yuǎn)端永久故障，在開(kāi)關(guān)、保護(hù)均正常情況下，也將先后完成跳開(kāi)、重合、再跳開(kāi)過(guò)程。而若故障點(diǎn)上游有分界或分支開(kāi)關(guān)，則將先于出線開(kāi)關(guān)而跳開(kāi)，也就避免了全線停電問(wèn)題，需要注意的是，分界或分支在保護(hù)配置上，通常并不包含重合閘，避免對(duì)分支線路故障二次沖擊。

2.2開(kāi)關(guān)動(dòng)作正常，保護(hù)拒動(dòng)

在保護(hù)裝置長(zhǎng)期運(yùn)行中，難免會(huì)因二次接線或節(jié)點(diǎn)老化，而出現(xiàn)保護(hù)拒動(dòng)情況，在這種情況下，若是線路發(fā)生相間永久故障，無(wú)法依靠出線開(kāi)關(guān)切除故障，此時(shí)，主變低后備保護(hù)將動(dòng)作，但因無(wú)法判斷那條出線故障，在保護(hù)策略中，會(huì)先行跳閘母線分段，明確故障線路所在母線，然后再跳開(kāi)該側(cè)主變開(kāi)關(guān)，便完成線路故障的隔離。但因線路主保護(hù)拒動(dòng)、后備保護(hù)動(dòng)作，直接導(dǎo)致故障停電范圍擴(kuò)大化，所以，要重視出線保護(hù)裝置定檢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除保護(hù)拒動(dòng)隱患。在繼電保護(hù)裝置故障時(shí)，需合理運(yùn)用檢測(cè)手段，如直接檢驗(yàn)法、逐個(gè)拆解法、參考比較法等，快速確定故障元器件或回路，確保保護(hù)可靠動(dòng)作。

2.3保護(hù)動(dòng)作正確，開(kāi)關(guān)拒動(dòng)

在電網(wǎng)設(shè)備中，開(kāi)關(guān)發(fā)揮關(guān)鍵作用，但在長(zhǎng)期分合操作中，難免會(huì)因機(jī)構(gòu)卡澀、分閘線圈燒壞等，而導(dǎo)致開(kāi)關(guān)拒動(dòng)問(wèn)題。在此情況下，若是線路發(fā)生相間永久故障，即使保護(hù)裝置正確發(fā)出動(dòng)作信號(hào)，也會(huì)因開(kāi)關(guān)拒動(dòng)而導(dǎo)致保護(hù)失效，便會(huì)發(fā)生越級(jí)動(dòng)作的情況，故障將由主變低后備切除。為此，也需要重視開(kāi)關(guān)檢查，定期開(kāi)展設(shè)備檢修，確保能夠可靠切除故障，維持系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。

3結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，配電網(wǎng)作為電能輸送最終環(huán)節(jié)，直接關(guān)系廣大用戶用電安全，而為降低配網(wǎng)故障的頻率，需重視其線路及開(kāi)關(guān)設(shè)備。當(dāng)前，智能配網(wǎng)建設(shè)成為主流趨勢(shì)，其保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)是建立在“三級(jí)保護(hù)”基礎(chǔ)上的，作為電力工作者，要熟知配網(wǎng)故障動(dòng)作過(guò)程，以便更好地開(kāi)展線路運(yùn)維工作。

參考文獻(xiàn)

[1]陳明泉.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)常見(jiàn)故障分析與檢修技術(shù)探討[J].江西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2021，34（07）：10-12.