220kV變電站繼電保護(hù)改造中存在的問題及解決措施

楊濤

摘 要 隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，對(duì)電力的需求也是日益增大，電網(wǎng)面臨的傳輸壓力也不斷增強(qiáng)，因此需要不斷地進(jìn)行完善和改造。220kV變電站作為電網(wǎng)重要組成部分，其安全運(yùn)維及升級(jí)改造工作也就顯得至關(guān)重要。本文從220kV變電站安全運(yùn)行的影響因素出發(fā)，找出對(duì)其改造過程中出現(xiàn)的主要問題并進(jìn)行分析且提出一些具體解決方法，并就220kV變電站繼電保護(hù)改造典型難題的實(shí)施措施進(jìn)行了分析闡述。

關(guān)鍵詞 電網(wǎng) 220kV變電站 供電質(zhì)量 電網(wǎng)運(yùn)行

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2021）03-0021-02

1 影響220kV變電站安全運(yùn)行的主要因素

1.1 接地故障

接地指的是在變電所運(yùn)行過程中，將電力系統(tǒng)和電氣裝置的中性點(diǎn)、電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分和裝置外導(dǎo)電部分進(jìn)行接地，主要目的是為了降低變電設(shè)備運(yùn)行過程中外界的干擾因素對(duì)其產(chǎn)生的較大電流量影響，進(jìn)而來保障變電設(shè)備的安全運(yùn)行[1]。接地故障的發(fā)生會(huì)使變電設(shè)備運(yùn)行過程中產(chǎn)生的電流經(jīng)過變壓器的中心點(diǎn)，并借助接地網(wǎng)進(jìn)行傳輸，最后又回到故障點(diǎn)，這樣的過程直接會(huì)導(dǎo)致電勢(shì)差的增高，影響設(shè)備的正常運(yùn)行。

1.2 電感耦合

電流和磁場(chǎng)是同時(shí)存在，不可分割的。在變電設(shè)備的運(yùn)行過程中，當(dāng)電流經(jīng)過高壓主線時(shí)，其周圍產(chǎn)生的磁場(chǎng)是比較強(qiáng)有力的，同時(shí)磁場(chǎng)還會(huì)增高二次電纜周圍磁場(chǎng)的密度，對(duì)其回路造成高電壓干擾，影響設(shè)備的整體運(yùn)行。

1.3 過渡電阻

過渡電阻指的是在發(fā)生接地故障時(shí)，電流經(jīng)過介質(zhì)時(shí)線路發(fā)生放電的現(xiàn)象。在這個(gè)過程中電壓會(huì)產(chǎn)生較小的跌落，主要是受到過渡電阻和諧波電流的影響，雖然不會(huì)表現(xiàn)出特別明顯的故障，但是會(huì)嚴(yán)重影響繼電保護(hù)[2]。因?yàn)槔^電保護(hù)的實(shí)現(xiàn)是通過阻抗值來完成的，電壓的跌落就有可能產(chǎn)生距離保護(hù)超越動(dòng)作，進(jìn)而引發(fā)制動(dòng)電流增大的現(xiàn)象，最終出現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)不動(dòng)的情況。

1.4 雷雨天氣

若變電站沒有相應(yīng)的雷雨天氣的應(yīng)對(duì)措施，很有可能會(huì)發(fā)生一些電網(wǎng)事故。即便是變電站做出了應(yīng)對(duì)雷雨天氣的準(zhǔn)備，雷電也會(huì)對(duì)變電站的運(yùn)行產(chǎn)生影響，因?yàn)樽冸娬咀陨硭鶐У碾姾蓵?huì)和雷電中所帶的電荷產(chǎn)生交流，導(dǎo)致雷電所帶電荷向電網(wǎng)泄露，瞬間引發(fā)高頻流，二次設(shè)備受到高頻流的影響產(chǎn)生干擾電壓的無序流動(dòng)，影響繼電保護(hù)設(shè)備的正常運(yùn)行，嚴(yán)重的將會(huì)造成繼電保護(hù)設(shè)備的破壞，進(jìn)而影響整個(gè)電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

2 解決影響220KV變電站安全運(yùn)維因素的一些方法

2.1 過流電限制設(shè)施的升級(jí)

過流電限制設(shè)施是為了解決電流過載的問題，如果變電站出現(xiàn)了外部短路或者超負(fù)荷的問題，大多數(shù)是因?yàn)樵馐芰穗娏鬟^載。這種情況會(huì)下超負(fù)荷電流和其他電流之間存在較大的差距，導(dǎo)致變電站外部出現(xiàn)故障甚至跳閘的現(xiàn)象，想要解決這個(gè)問題就需要運(yùn)用過流電限制的方法。具體如下：精準(zhǔn)的測(cè)量過流電產(chǎn)生的電流值，如若發(fā)生超負(fù)荷電流，要及時(shí)向終端報(bào)警，同時(shí)開啟智能保護(hù)系統(tǒng)，提高繼電保護(hù)系統(tǒng)的有效性和變電站的整體運(yùn)行效率。

2.2 繼電保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)施

現(xiàn)在的繼電保護(hù)系統(tǒng)都是集合智能型的，它們既能夠保護(hù)變電站體系，還能夠?qū)^電保護(hù)系統(tǒng)做出保護(hù)。工作原理是將電壓之間的間隔單元進(jìn)行保護(hù)和控制，借助縱聯(lián)差動(dòng)模式保護(hù)線路。這種設(shè)備的裝置模式有兩種，分別為集中式和后備式，不僅能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)、保護(hù)繼電系統(tǒng)，還能夠提高變電站的運(yùn)行效率，保障變電站的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.3 變電器保護(hù)措施的實(shí)施

變電器的保護(hù)設(shè)施主要是借助由通信技術(shù)和監(jiān)視技術(shù)相結(jié)合的方式所構(gòu)成的電器來實(shí)現(xiàn)對(duì)變電器的保護(hù)工作。在這種保護(hù)設(shè)施中，其保護(hù)殼就有多達(dá)20多種的保護(hù)流程，不僅可以模擬設(shè)施的電流電壓，還能起到支持開關(guān)量的作用。在具體的保護(hù)過程中，保護(hù)層呈現(xiàn)出分布式的模式，既能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)差保護(hù)，同時(shí)還支持集中安裝使用和后背保護(hù)使用。

2.4 降低變電站的接地電阻

降低變電站的接地電阻能夠保障220kV變電站的正常運(yùn)行，主要要求將接地保護(hù)工作做好，因?yàn)榻拥仉娮璧母淖儠?huì)對(duì)變電站設(shè)備造成一定的影響。為了降低雷電天氣對(duì)變電站的影響，變電站加大了互感器和避雷器的使用量，不可避免的會(huì)出現(xiàn)大量的電流和電磁，因此降低變電站的接地電阻也是勢(shì)在必行。接地電阻的降低能夠降低電流效應(yīng)對(duì)設(shè)備的影響，降低故障的產(chǎn)生，提高設(shè)備的抗干擾能力，保障變電站的正常運(yùn)行。

2.5 合理設(shè)置繼電保護(hù)設(shè)備的電位面

目前220kV變電站的運(yùn)行主要是智能化的，所有的設(shè)備都由計(jì)算機(jī)進(jìn)行集中統(tǒng)一的控制。在這樣的管理模式下，繼電保護(hù)裝置的電位面與其他設(shè)備無異。雖然智能化的集中管理更容易對(duì)所有的設(shè)備進(jìn)行管控，但是一旦其中某個(gè)設(shè)備的運(yùn)行出現(xiàn)問題，繼電保護(hù)及其他設(shè)備也會(huì)受到影響，會(huì)出現(xiàn)不同程度的問題，甚至?xí)谠袉栴}的基礎(chǔ)上擴(kuò)大故障的影響，進(jìn)而導(dǎo)致繼電保護(hù)系統(tǒng)不能發(fā)揮作用。所以為了加強(qiáng)220kV變電站的抗干擾能力，就要將繼電保護(hù)裝置的電位面同其他設(shè)備區(qū)分開來，防止出現(xiàn)任何故障的產(chǎn)生都會(huì)影響繼電保護(hù)設(shè)備不能發(fā)揮作用的情況，影響變電站的正常運(yùn)行。

3 220kV變電站繼電保護(hù)改造中存在的主要問題

220kV變電站的干擾因素有很多，無一例外的都會(huì)對(duì)繼電保護(hù)造成影響，因此電網(wǎng)需要對(duì)220kV變電站的繼電保護(hù)設(shè)施進(jìn)行改造和完善。經(jīng)過多次的現(xiàn)場(chǎng)考察和分析得出，220kV變電站的繼電保護(hù)改造工作中主要存在以下三個(gè)問題：

首先，要保障變電站的正常運(yùn)行，在這改造過程中，用電設(shè)備都在正常的運(yùn)行之中，因此也需要處于被保護(hù)的狀態(tài)之下，所以必須要有合理的措施來保證保護(hù)裝置運(yùn)行所需的直流電源;而變電站的空間范圍有限，需要同時(shí)進(jìn)行新直流設(shè)備的安裝和舊直流設(shè)備的拆除工作，在這個(gè)過程中要保證直流電源的供應(yīng)。

其次，是雙母線電壓互感器的改造工作。雙母線電壓互感器改造主要關(guān)系電壓相關(guān)保護(hù)的問題，因此改造過程中需做好防止電壓非正常消失的措施，然后做好轉(zhuǎn)一次設(shè)備更換以及二次繞組更改接線的工作，保證沒有接受改造的二次電壓回路處于正常的狀態(tài)，并且能夠可靠計(jì)量;在具體的操作中，需要對(duì)電壓重動(dòng)并列裝置進(jìn)行操作。

最后，是母差的保護(hù)改造。母差保護(hù)在變電站內(nèi)涉及運(yùn)行設(shè)備十分廣泛，對(duì)于電網(wǎng)的安全運(yùn)行和穩(wěn)定運(yùn)行來說具有十分重要的作用，故在其改造期間一定要采取相應(yīng)的措施使其與正常運(yùn)行設(shè)備安全有效隔離，避免出現(xiàn)繼電保護(hù)誤動(dòng)或者拒動(dòng)的現(xiàn)象。

4 220kV變電站繼電保護(hù)改造典型問題的具體解決措施

4.1 直流負(fù)荷的轉(zhuǎn)接過程

直流負(fù)荷的轉(zhuǎn)接過程需要遵守以下三個(gè)原則：首先要選擇短時(shí)間停電轉(zhuǎn)接方式，主要是因?yàn)樽冸娬驹O(shè)備內(nèi)沒有直流電的控制保護(hù)電源;其次要選擇不停電轉(zhuǎn)接方式，是因?yàn)槔^電保護(hù)裝裝置需要控制保護(hù)屏;最后針對(duì)一些個(gè)別的負(fù)荷，要選擇帶電作業(yè)轉(zhuǎn)接的方式。具體的操作流程如下：1.將接有原直流系統(tǒng)的1號(hào)控制母線電源切斷，通過2號(hào)控制母線電源供給控制母線負(fù)荷。2.將1號(hào)控制母線電源電纜撤出，與新直流系統(tǒng)內(nèi)1號(hào)饋線柜的直流開關(guān)連接;直流開關(guān)閉合前，需對(duì)正負(fù)極連接情況進(jìn)行核對(duì)。3.調(diào)節(jié)新舊系統(tǒng)內(nèi)輸出電壓并保持一致，將新系統(tǒng)內(nèi)1號(hào)饋線柜直流開關(guān)閉合，并列運(yùn)行兩個(gè)系統(tǒng)。將原有系統(tǒng)內(nèi)2號(hào)控制母線電源開關(guān)斷開，由新系統(tǒng)負(fù)荷供給控制母線負(fù)荷。4.將2號(hào)控制母線電源電纜撤出，與新直流系統(tǒng)內(nèi)2號(hào)饋線柜的直流開關(guān)連接，保證正確連接正負(fù)極。5.將新系統(tǒng)內(nèi)2號(hào)饋線柜的直流開關(guān)閉合。以上5個(gè)步驟全部完成之后，其余的直流電源則可以選用短暫停電的方式進(jìn)行。

4.2 改造雙母線電壓互感器

雙母線電壓互感器的改造要求其電流保護(hù)裝置必須具備正常的電壓，目的是為了避免出現(xiàn)相關(guān)保護(hù)強(qiáng)制性退出的情況。在其改造的過程中若要更換電壓互感器，需要采取一定的措施，以對(duì)計(jì)量裝置和保護(hù)裝置電壓?jiǎn)适У那闆r進(jìn)行預(yù)防，主要包括以下幾個(gè)步驟：1.適當(dāng)調(diào)整兩段母線電壓，保證變壓器檔位相同，電壓相同。2.合上母聯(lián)間隔隔離開關(guān)及斷路器使兩段母線處于并列運(yùn)行狀態(tài)。3.斷開所需要更換的母線電壓互感器間隔隔離開關(guān)并將母線電壓并列重動(dòng)裝置操作把手切換至“并列”狀態(tài)。完成以上操作之后，確保并列后兩段母線二次電壓回路運(yùn)行正常，再對(duì)退出母線進(jìn)行檢修。待PT安裝結(jié)束，及時(shí)的進(jìn)行交接試驗(yàn)，確認(rèn)無誤后后連接二次回路。在對(duì)雙母線電壓互感器進(jìn)行改造的過程中，需注意以下幾個(gè)方面：首先對(duì)全新母線電壓互感器進(jìn)行充電時(shí)需要投入母聯(lián)充電保護(hù);其次要確保新的電壓互感器二次繞組與重動(dòng)并列裝置之間的連接無誤，并核對(duì)其相序正確;最后要確保原有的二次回路接線已全部隔離拆除。

4.3 母差保護(hù)的升級(jí)改造

在變電站繼電保護(hù)的升級(jí)改造過程中，主要是為了預(yù)防誤動(dòng)需要將220kV母差保護(hù)提前退出。其相關(guān)回路的改造過程同樣需要將母差保護(hù)裝置先退出，再接入各支路電流二次線，待調(diào)試正常后投入使用。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，整個(gè)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行以及建設(shè)發(fā)展對(duì)我國(guó)社會(huì)發(fā)展的作用是巨大的，因此隨著電網(wǎng)不斷發(fā)展的進(jìn)程，變電站各類設(shè)備也需要不斷地進(jìn)行升級(jí)和改造。在這其中220kV變電站繼電保護(hù)的升級(jí)改造工作對(duì)于電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行來說是十分有必要的但也是十分具有挑戰(zhàn)性的，只有在改造過程中不斷地積累分析，只有提前將升級(jí)改造過程中可能出現(xiàn)的問題不斷地反復(fù)論證，才能有針對(duì)性找出合理有效的解決方法和防護(hù)措施，才能確保每一次繼電保護(hù)改造工作均可穩(wěn)中有序完成。

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