變電站繼電保護(hù)缺陷分析及消缺措施研究

賀天任

摘要：隨著變電站建設(shè)的不斷深入，繼電保護(hù)系統(tǒng)開(kāi)始大范圍投入智能變電系統(tǒng)中，成為變電輸送和電力管理中的重中之重。該系統(tǒng)能夠利用自動(dòng)投切裝置實(shí)現(xiàn)變電調(diào)配，依照信息交互中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)調(diào)整變電站運(yùn)行狀態(tài)，全面提升了變電站的安全效益和經(jīng)濟(jì)效益。但受環(huán)境因素、技術(shù)因素等影響，繼電保護(hù)系統(tǒng)可能會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)或拒動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)甚至退出運(yùn)行，致使變電站發(fā)生重大事故。消除變電站繼電保護(hù)缺陷，降低智能控制風(fēng)險(xiǎn)已刻不容緩。

關(guān)鍵詞：變電站;繼電保護(hù);缺陷

1 變電站繼電保護(hù)缺陷分析

1.1 主要缺陷

變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)缺陷主要表現(xiàn)在控制回路異常、保護(hù)裝置異常、通信異常及直流接地四個(gè)方面，其具體狀況見(jiàn)表1。

1.2 事故分析

由于變電站繼電保護(hù)控制回路斷線、保護(hù)裝置異常引起的誤動(dòng)、拒動(dòng)等發(fā)生頻率較高，事故性質(zhì)較為惡劣，故本文主要從以上兩項(xiàng)出發(fā)，分析變電站繼電保護(hù)消缺中的關(guān)鍵點(diǎn)。

（1） 斷線缺陷。

供電局在某地區(qū)220kV甲線主一保護(hù)裝置升級(jí)及本體三相不一致回路整改項(xiàng)目過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，防跳試驗(yàn)開(kāi)關(guān)跳開(kāi)后，合閘燈與分閘燈同時(shí)滅，報(bào)控制回路斷線告警，手合開(kāi)關(guān)無(wú)法閉合。初步檢查后，各繼電保護(hù)裝置正常。

（2） 保護(hù)異常。

供電局在某地區(qū)110kV變電站斷路器跳躍處理中增加保護(hù)裝置后發(fā)現(xiàn)1191開(kāi)關(guān)無(wú)防跳功能。初步檢查各控制回路及元件均正常，廠家人員認(rèn)為是開(kāi)關(guān)分合閘線圈阻值太大致使無(wú)法啟動(dòng)，但剪去操作板上的LX3和LX6電阻增大線圈電流后仍無(wú)法達(dá)到保護(hù)效果。

2 變電站繼電保護(hù)的消缺措施

2.1 檢查方法

智能變壓器繼電保護(hù)故障采用傳統(tǒng)檢查方法效果欠佳，往往無(wú)法確定繼電保護(hù)故障原因。公司在處理過(guò)程中利用層次分析（Analytic Hierarchy Process）逐步排查，在變電站繼電保護(hù)缺陷致因分析基礎(chǔ)上形成有效模型關(guān)聯(lián)，按照項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)及專家建議設(shè)定缺陷權(quán)重，從最終風(fēng)險(xiǎn)比重出發(fā)逐步拆檢、測(cè)試，確定造成繼電保護(hù)故障的關(guān)鍵致因。

2.1.1 控制回路斷線檢查

按照層次化權(quán)重可知，繼電保護(hù)控制回路斷線大多是由于閉鎖機(jī)構(gòu)拒動(dòng)導(dǎo)致。本次缺陷分析時(shí)：

（1）先測(cè)量105、107點(diǎn)位，分別為+8V左右，控制回路中存在勵(lì)磁電流;

（2）再拆檢開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)箱，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部就地防跳繼電器K3一直勵(lì)磁吸合;

（3）斷開(kāi)控制電源空開(kāi)，量取跳位監(jiān)視回路電阻6kΩ，機(jī)構(gòu)防跳回路電阻為8kΩ，根據(jù)電壓分配，理論上107電位也是+8V左右，初步確定是跳位監(jiān)視回路過(guò)來(lái)的電使K3勵(lì)磁;

（4）檢查跳位監(jiān)視回路，發(fā)現(xiàn)105下到機(jī)構(gòu)只串接了一個(gè)開(kāi)關(guān)常閉輔助接點(diǎn)，并未串接K3常閉接點(diǎn)，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)在分位與K3繼電器動(dòng)作的同時(shí)，跳位監(jiān)視回路連通。

此時(shí)，分到TWJ兩端的電壓約為49V，不足于驅(qū)動(dòng)TWJ，所以跳位燈不亮，報(bào)控制回路斷線;因?yàn)镵3一直動(dòng)作，所以合閘回路是斷開(kāi)的，不能合閘。

2.1.2 保護(hù)裝置異常檢查

按照層次化權(quán)重可知，繼電保護(hù)裝置故障往往為電源、CPU元件損壞和保護(hù)元件異常導(dǎo)致。但逐層檢查后發(fā)現(xiàn)，上述項(xiàng)目中電源、CPU等元件均運(yùn)行正常，而保護(hù)裝置內(nèi)部操作箱的串聯(lián)在防跳回路的R1被剪除。

R1電阻剪除后操作箱本身的防跳功能失去作用，此時(shí)，跳位監(jiān)視回路與開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)箱的防跳回路在阻值上無(wú)法配合，造成開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)箱的防跳功能失效。

2.2 消缺措施

2.2.1 主要方案

變電站繼電保護(hù)過(guò)程中必須根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)做好消缺防控，如直流接地缺陷處理時(shí)應(yīng)按照拉路法第一時(shí)間確定接地點(diǎn)，然后逐一分段處理，確保各回路恢復(fù)正常;控制回路斷線缺陷處理過(guò)程中要按照層次分析法有效評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)，按照項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)及專家評(píng)估結(jié)果合理開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)拆檢，逐項(xiàng)逐次測(cè)試，觀察控制回路中的各個(gè)單元運(yùn)行情況并進(jìn)行處理，從而有效消缺;保護(hù)裝置異常消缺時(shí)則應(yīng)在元件實(shí)際運(yùn)行情況基礎(chǔ)上開(kāi)展性能測(cè)試，根據(jù)變電站繼電保護(hù)中的各項(xiàng)要求增設(shè)對(duì)應(yīng)保護(hù)單元，從而保證各項(xiàng)繼電保護(hù)功能均運(yùn)行正常;通道故障中則往往要根據(jù)有線通信和無(wú)線通信情況設(shè)置縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，并開(kāi)展通信測(cè)試。必要時(shí)還可以選用2M通信方式，可根據(jù)實(shí)際狀況合理優(yōu)化和調(diào)整。

2.2.2 重點(diǎn)措施

（1）控制回路斷線消缺。

一般控制回路斷線消缺時(shí)應(yīng)先更換損壞元件、老化線路等，然后加固松動(dòng)按鈕、接線，最后，調(diào)整并優(yōu)化控制回路。本次220kV甲線主一保護(hù)裝置升級(jí)及本體三相不一致回路整改過(guò)程中可在原線路基礎(chǔ)上增加跳位監(jiān)視回路，保證其與機(jī)構(gòu)防跳回路電阻搭配恰當(dāng)，形成有效防跳保護(hù)。并針對(duì)繼電保護(hù)控制回路需求合理選擇K3繼電器，在K3繼電器兩端加65V電壓，使勵(lì)磁動(dòng)作恢復(fù)正常，從而有效解決本項(xiàng)目中的控制回路斷線故障。

（2）保護(hù)裝置異常消缺。

在保護(hù)裝置異常處理過(guò)程中應(yīng)及時(shí)更換老化及損壞元件，由專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行處理時(shí)需先退出保護(hù)系統(tǒng)，避免出現(xiàn)由運(yùn)行更換造成的系統(tǒng)燒毀或變電故障。而保護(hù)功能異常處理過(guò)程中則應(yīng)根據(jù)實(shí)際原因在不影響繼電保護(hù)可靠性的基礎(chǔ)上增加保護(hù)裝置或保護(hù)元件。

3 總結(jié)

變電站繼電保護(hù)消缺過(guò)程中應(yīng)根據(jù)不同原因?qū)ΠY下藥，形成合理的處理方案，這樣才能夠從根本上提升繼電保護(hù)系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和可靠性，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)效益的最大化。尤其是在控制回路斷線和保護(hù)裝置異常時(shí)，要有效查找事故原因，分析造成缺陷的內(nèi)在和外在因素，針對(duì)實(shí)際繼電保護(hù)需求合理優(yōu)化和改善處理方案，避免變電站繼電保護(hù)二次故障。

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