電力系統變電站繼電保護研究

摘要：現今，隨著我國工業化進程的加快以及人們對電力需求的不斷增加，對電力系統供電的要求越來越高。文章介紹了電力系統變電站繼電保護的發展、基本任務和要求，并對電力系統變電站繼電保護在運行中還存在的一些相關問題進行了探討。

關鍵詞：電力系統；變電站；繼電保護

中圖分類號：TM407文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）18

隨著我國電力工業的不斷發展，電網規模的不斷擴大，對電力系統變電站繼電保護提出了更高的要求。電力系統變電站繼電保護是一門綜合性的科學，包括變壓器維護、電容器維護、機組保護和母線保護等。繼電保護技術和繼電保護裝置是電力系統繼電保護的兩個主要內容。簡單地說，繼電保護技術包括電力系統的故障分析、繼電保護的設計與運行及維護等各種應用技術；繼電保護裝置就是在電力系統變電站繼電保護的運行過程中所需要的各種裝置，包括母線、輸電器、補償電容器、電動

機等。

1電力系統變電站繼電保護的發展史

繼電保護技術最早的裝置是熔斷器，這種裝置是最簡單的過電流保護裝置。后來，隨著電力系統的不斷發展，熔斷器已經不能滿足電力系統的發展需求，過電流繼電器裝置（斷路器）產生，這種裝置滿足了當時電力系統變電站選擇性和快速性的需要。到1890年，出現了電磁型過電流繼電器，它能夠直接反應一次短路電路。到了20世紀初期，繼電器才廣泛應用于電力系統的保護中，所以，從這個時期開始，可以說是繼電保護技術的開端。1927年前后，出現一種利用高壓輸電線上高頻載波電流傳送和比較輸電線兩端功率方向或電流相位的高頻保護裝置。20世紀50年代，出現了微波保護，它是因為微波中繼通訊技術開始應用于電力系統而出現的一種繼電保護裝置，而后，又誕生了行波保護裝置。到了現代，電力系統變電站繼電保護技術已經相當成熟，結構上也有了相當大的進步，經歷了晶體管保護到集成式電路到微機式。

2電力系統變電站繼電保護的任務和要求

2.1電力系統變電站繼電保護的任務

電力系統故障可能會導致以下后果：（1）通過故障點的短路電流會使故障元件損壞；（2）短路電流通過非故障元件時，可能會引起這些元件的損壞或者減少它們的使用壽命；（3）由于電壓的下降，會影響用戶的正常工作和生活，給電力用戶帶來不便；（4）各發電廠之間并列運行的穩定性被破壞，造成系統震蕩，甚至會引起整個系統的崩潰。所以，電力系統變電站繼電保護的基本任務要做到以下幾點：（1）在系統發生故障時，能夠做到快速、自動、有針對性地在系統中把故障元件切除，不讓故障元件繼續遭到破壞，并且保證大部分非故障元件的正常運行，并快速處理故障；

（2）發現不正常運行狀態，要及時進行處理，發出信號、減負荷或者跳閘，并且能與自動重合閘互相配合。

2.2電力系統變電站繼電保護的要求

2.2.1選擇性

電力系統運行中出現故障，有選擇性地將故障元件從系統中切除，盡量使故障的影響范圍減小，使系統中無故障元件部分不會受到影響，仍能繼續正常工作。

如圖1所示，當K1點發生短路時，3處先跳閘，CD電路被切斷，這樣做不會影響A、B、C點的正常供電；而不是1或者2處先跳閘，這樣做會造成B、C、D的電路中斷，造成大面積停電。

2.2.2速度性

發生短路時，應快速切斷故障元件，這樣可以縮小故障范圍，減少對正常運行元件的損傷，減輕破壞程度，把對用戶的影響減到最低，提高整個電力系統運行的穩定性。現今，快速保護動作時間在0.06s～2.12s之間，最快可達0.01～0.04s。

2.2.3靈敏性

靈敏性是指保護裝置在系統發生短路或者不正常狀態下在一定范圍之內的反映能力。要求保護裝置在預先設定的反映范圍內，對短路點、短路類型做出正確的判斷并及時有效處理。

2.2.4可靠性

可靠性值的是保護裝置在它應該動作的范圍內，能夠做出及時有效的反映，保證整個系統正常的運行；而在不屬于它動作反映的范圍內，不應該誤動作，給電力系統造成不利影響。

3電力系統變電站繼電保護運行的若干問題

第一，電力系統變電站繼電保護裝置是一個多元化元件組成的整體，結構比較復雜，而且，各個元件的使用壽命是由元件質量和工作時間所決定的，除此之外，很多因素也會影響元件的使用壽命，所以，在可靠性指標的構建上，就要盡量考慮用多元化的綜合指標對電力系統變電站繼電保護裝置進行衡量，可以采用針對性很強的概率分析法。

第二，要重視對電力系統變電站繼電保護裝置的檢查與維修，重點要加強對二次回路的巡視工作。同時，在平時工作中，要做好對電力系統運行狀況的定期檢查，提高預見性與防范性，把風險降低到最低，努力排除設備隱患，保證各種設備的正常運行，提高系統的穩定性。

第三，為了進一步提高電力系統運行的穩定性，還要加強對可靠性保障措施的構建。繼電保護裝置在電力系統運行中之所以重要，是因為它在整個電力系統中起著維護整個電路的安全性與穩定性的作用，一旦出現問題，將影響整個系統的正常運轉，所以，為了增強其穩定性，應該建立系統保護的多重冗余保護裝置。

4結語

隨著我國經濟的不斷發展，我國工業化進程也不斷加快，工業用電和家庭用電的需求也不斷增加，電力系統的供電規模也隨之越來越大。電力系統變電站繼電保護作為保證電網安全的重要防線，擔負著重要的職責，為保障我國電網安全穩定運行發揮了重要作用。但與此同時，隨著大功率、遠距離和直流輸電網的發展，對繼電保護技術提出了更高的要求。在此背景下，就要求電力系統要不斷引進并學習先進技術，保障供電的可靠性和穩定性，構建一個更加科學和完善的繼電保護體系，保障電力系統的有效運行。

參考文獻

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作者簡介：周建武（1981-），男，湖南人，供職于湖北省黃岡供電公司變電檢修中心生產技術科，研究方向：繼電保護和電力工程管理。

（責任編輯：文森）