淺談繼電保護在變電站中的應用及特點

摘 要:為滿足快速發展的經濟建設需要，我國的電力系統規模日益擴大，人們對供電可靠性的要求也越來越高。為了更好地保證安全、經濟運行，電力系統的運行越來越依賴于繼電保護。本文就繼電保護在變電站中的應用及特點作以下論述。

關鍵詞:電力系統繼電保護特點

中圖分類號:TM6文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)06(b)-0095-01

1 概述

當電力系統中的電力元件或電力系統本身發生了故障或危及其安全運作的事件時，繼電保護裝置就迅速動作，控制斷路器自動、迅速、有選擇地將故障元件從供電系統中切除，確保非故障區域正常供電，同時使故障元件免受繼續損壞，或發出警告信號，告訴值班人員采取相應措施消除故障，以保證安全供電。

2 繼電保護裝置的發展及特點

繼電保護裝置的發展經歷了電磁型、感應型、整流型、晶體管型、集成電路到微機型幾個階段。其中電磁型、感應型和整流型繼電器由于具有機械轉動部件，統稱為機電式繼電器;而晶體管型、集成電路型和微機型繼電保護裝置統稱為靜態式繼電保護裝置。一套繼電保護裝置由測量部分、邏輯部分和執行部分所組成。

(1)動作可靠性是繼電保護裝置在規定的保護范圍內發生應該動作的故障時，保護裝置應能可靠地動作，而在任何不應動作的情況下，保護裝置不應誤動。任何電力設備都不允許在無繼電保護的狀態下運行，可靠性是對繼電保護裝置性能的最根本的要求。(2)動作選擇性指首先由故障設備或線路本身的保護切除故障，當故障設備或線路本身的保護或斷路器拒動時，才允許由相鄰設備保護、線路保護或斷路器失靈保護來切除故障。上、下級電網繼電保護之間的整定，應遵循逐級配合的原則，以保證電網發生故障時有選擇性地切除故障。切斷系統中的故障部分，而其他非故障部分仍然繼續供電。(3)動作靈敏性指對于其保護范圍內發生故障或不正常運行狀態的反應能力，保護裝置應具有必要的靈敏系數，通過繼電保護的整定值來實現。(4)動作速動性指保護裝置應能迅速動作切除故障，以提高電力系統并列運行的穩定性，減少用戶在電壓降低情況下的工作時間，縮小故障元件的損壞程度，還有利于電弧閃絡處的絕緣強度恢復，從而提高再送電的成功率。

3 繼電保護裝置的選擇及配置

3.1 繼電保護裝置的選擇

首先，應選擇使用名牌廠家、技術成熟、設計完善、性能穩定可靠的繼電保護裝置，確保設備硬件質量過硬，能在系統中長期穩定運行;一個變電站所有保護裝置硬件必須標準化，且完全可以互換，保護裝置機結構開孔尺寸應當完全統一，以利于擁護運行維護，減少備件備品，微機保護好可靠性取決于軟件判據合理和完整;保護裝置選擇時，應當考慮保護定值誤差、測量準確值等。并當充分利用微機保護裝置軟硬件資源，獲得附加功能，如諧波錄波、故障定位、測量等。

3.2 繼電保護的配置

應有全局觀念、科學設計，合理配置，使繼電保護、計量、測量、信號、控制、遠動等相互配合，共同協調工作，保證整個系統處于高水平運行狀態下，并為變電站增容擴建、設備更換改造留有余地。在一般情況下，傳統變電站保護配置有:

(1)變壓器保護

變壓器保護應能防止下列故障和異常現象:①線圈內及其引出線上的多相短路;②線圈內的層間短路;③由于外部短路所引起的線圈中的過電流;④線圈中的電流過負荷;⑤油面降低，壓力異常;⑥鐵芯飽和。

根據變壓器容量，分別裝設差動保護或電流速斷保護、瓦斯保護、以及復壓起動的過電流保護，此外還應安裝過負荷、溫度、壓力等異常信號指示等。在變壓器發生相間短路、單相對地短路及匝間短路時，差動保護或電流速斷保護動作，跳開各側斷路器，或由反映變壓器內部故障的重瓦斯等非電量保護動作于跳閘。

當變壓器各側相間短路，引起變壓器穿越性故障時，由帶方向或不帶方向的復壓起動的過流保護、阻抗保護、零差保護，延時跳開本側或各側斷路器。當變壓器內部發熱或其他異常引起氣體溢出聚集至瓦斯繼電器達一定值時，由輕瓦斯動作于信號。當內部故障或穿越性故障引起連接瓦斯繼電器的油管內的油流達到一定速度時，重瓦斯動作，跳開各側斷路器。

(2)線路保護

對中性點非直接接地系統，通常裝設過流保護、速斷保護，有必要時可裝設距離保護。為了提高供電可靠性，一般配有一次重合閘。中性點非直接接地電網單相接地故障可短時運行，應有反映接地故障的電壓檢漏(即利用母線電壓互感器反映接地電壓)和選相手段，通常動作于信號。若接地電流較大，則應考慮加裝消弧線圈進行補償和反映接地的信號裝置。

對中性點直接接地電網的110kV及220kV線路，通常配有反映接地故障的零序電流方向保護、接地方向距離保護、反映相間故障的相間距離保護。電網較復雜或較重要的線路，通常配有能快速切除本線路上各種故障的高頻保護和線路縱聯差動保護。隨著光纖通信的建設和發展，目前電網中的縱聯差動保護應用越來越廣泛，常用于滿足通道條件的110kV線路。

(3)電容器保護

應能防止電容器引線短路及電容器本身故障，一般應有帶時限的速斷保護和帶外熔絲的電容器保護。若電容器組容量較大，應視共接線型式，可以加裝零序保護或差動保護。

在復雜的高壓電網中，當實現遠后備保護在技術上有困難時，也可以采用近后備保護的方式。即當本元件故障而其保護裝置或開關拒絕動作時，由同一變電站內的有關斷路器動作將故障切開，實現后備。而“近后備”則用雙重化配置方式加強元件本身的保護，使之在區內故障時，保護無拒絕動作的可能，同時裝設開關失靈保護，以便當開關拒絕跳閘時啟動它來切開同一變電站母線的高壓開關，或遙切對側開關。由于這種后備保護作用是在主保護安裝處實現的，稱它為近后備保護。對220kV線路，接地短路后備保護可裝階段式或反時限零序電流保護。對于330～500kV線路，除裝設兩套完整、獨立的全線速動保護和較為完善的后備保護外，還常裝設過電壓、短引線等輔助保護，并配有通道可靠的遠方跳閘保護。接地短路后備保護可裝階段式或反時限零序電流保護，相間短路后備保護可裝設階段式距離保護。

4 自動化變電站的發展

隨著電網現代化規模不斷發展，微機技術、網絡技術等高新科技廣泛應用于繼電保護技術中，繼電保護裝置日新月異。以微機型繼保裝置為典型，它不但可完成繼電保護功能，而且在無故障正常運行情況下還可完成測量、控制、數據通信功能，實現了集保護、控制、測量、數據通信一體的綜合自動化。與傳統的繼保裝置相比，自動化的微機型繼保裝置維護調試方便，易于操作，保護性能得到較大改善;裝置功能多、先進、可靈活選擇，可靠性高;裝置實現了遙控、遙測、遙信、遙調功能，取代了傳統的有人值守模式。

5 結語

電力系統繼電保護是一門綜合性的科學，現今電力系統繼電保護的發展，無論在硬件、軟件上都很迅速。在系統的實現上和以前也大不相同，保護的速度越來越快、集成度越來越高、功能越來越強，繼電保護工作者在實踐中應不斷總結經驗，探索求新，確保電網安全、穩定、經濟運行。