淺析電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置配置原則

吉少博

摘 要：電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置的配置應(yīng)用問題是該篇論文所探討的主體，筆者從當(dāng)下電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)應(yīng)用狀況介紹開始著手，對(duì)于一些較為深層的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)應(yīng)用問題進(jìn)行了闡述和研究，其中保護(hù)裝置的任務(wù)、配置的基本要求、繼電器的選擇、靈敏性動(dòng)作和選擇性特征等等都是文中會(huì)涉及到的一些基本內(nèi)容，筆者將結(jié)合自身的工作經(jīng)驗(yàn)來談?wù)勛约旱挠^點(diǎn)和看法。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng) 繼電保護(hù) 裝置 配置原則

中圖分類號(hào)：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）03（c）-0128-02

現(xiàn)代社會(huì)的進(jìn)步?jīng)Q定了電子及計(jì)算機(jī)信息等科技技術(shù)的發(fā)展，有了這個(gè)契機(jī)，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)也得到了更為先進(jìn)的技術(shù)支持。在不斷發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)中，隨著電力系統(tǒng)容量的提升和電力需求的猛增，為電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置配置帶來了更多的問題。電力故障的及時(shí)遏制是繼電保護(hù)裝置的主要功能，如何保障電力系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量和運(yùn)行效率的有效提升是繼電保護(hù)工作人員需要加以思考的技術(shù)問題，本文就從電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置的配置原則方面展開討論，談?wù)勂溲b置配置的一些原則和當(dāng)下普遍存在的一些問題。

1 當(dāng)下電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)的任務(wù)及應(yīng)用狀況

1.1 繼電保護(hù)裝置的任務(wù)

電力系統(tǒng)中，出現(xiàn)元件短路狀況時(shí)，繼電保護(hù)系統(tǒng)通過一些電氣量的變化來判斷故障線段或位置，再通過保護(hù)動(dòng)作來降低或避免由于電氣故障帶來的損失。繼電保護(hù)設(shè)備為電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供數(shù)據(jù)依據(jù)，而工作或值班技術(shù)人員可以通過繼電保護(hù)裝置來對(duì)整個(gè)供電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視和控制。一旦出現(xiàn)系統(tǒng)故障，保護(hù)裝置會(huì)自動(dòng)采取迅速且精確的行為判斷，將故障部分從輸電線路中隔開，并維持非故障部位的正常運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)較為異常的工作狀態(tài)時(shí)，警報(bào)系統(tǒng)會(huì)通過信號(hào)傳輸和警報(bào)聲來通知工作人員，使得拯救工作的進(jìn)行更為及時(shí)。

1.2 裝置的基本構(gòu)成

電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置主要應(yīng)用于兩個(gè)方面：（1）電源進(jìn)線端：該線路的繼電保護(hù)裝置主要有定時(shí)限定過流保護(hù)、定時(shí)限速切斷保護(hù)和輕、重瓦斯保護(hù)及溫度保護(hù)等功能，在過負(fù)荷的狀態(tài)下還會(huì)進(jìn)行報(bào)警，并自動(dòng)采取差動(dòng)保護(hù)。（2）饋出線路：饋出線路即輸出線路，繼電保護(hù)裝置在該線路中所涉及到的保護(hù)動(dòng)作有，電流速斷保護(hù)、過電流保護(hù)和小電流接地報(bào)警等。

1.3 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置配置原則

根據(jù)電力系統(tǒng)配電特點(diǎn)分析可知，系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置配置需要遵從以下幾點(diǎn)配置原則：（1）配電系統(tǒng)進(jìn)線端一般不需要配備繼電保護(hù)裝置。（2）控制系統(tǒng)開關(guān)的出線保護(hù)系統(tǒng)及變電站要的繼電保護(hù)功能上要具備零序電流保護(hù)、過電流保護(hù)，當(dāng)線路中存在架空線時(shí)，還要保護(hù)功能中還要具備前加速一次重合閘保護(hù)。（3）控制系統(tǒng)開關(guān)站點(diǎn)的母線分段和配電站要配備電源自切和切后加速保護(hù)繼電裝置。（4）變壓器保護(hù)裝置應(yīng)該選用有零序電流保護(hù)和過電流保護(hù)的，由熔斷器和繼電器的繼電保護(hù)裝置。

1.4 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置需滿足的要求

1.4.1 選擇性要求

供電系統(tǒng)作為電力系統(tǒng)的核心部位，當(dāng)其發(fā)生電力故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置應(yīng)該能夠?qū)⒐收喜课贿M(jìn)行選擇性的切除，特別是離故障點(diǎn)最近的斷路器線路，要及時(shí)切斷，進(jìn)而保證供電系統(tǒng)中其他無故障發(fā)生線路的正常運(yùn)行。

1.4.2 靈敏性要求

繼電保護(hù)系統(tǒng)的靈敏性以設(shè)備的靈敏系數(shù)為衡量標(biāo)準(zhǔn)，若電力系統(tǒng)的電氣量處于繼電保護(hù)裝置的規(guī)定范圍以內(nèi)，則無論短路點(diǎn)處于任何線路位置，其短路的性質(zhì)又是哪種，其保護(hù)裝置都應(yīng)該采取及時(shí)動(dòng)作。同樣的，當(dāng)電氣故障處于繼電保護(hù)裝置保護(hù)范圍外的線路上時(shí)，無論其短路點(diǎn)的位置和短路狀況的性質(zhì)，保護(hù)裝置都不能有誤動(dòng)作發(fā)生。

1.4.3 速動(dòng)性要求

繼電保護(hù)裝置的速動(dòng)性是指在電氣故障發(fā)生時(shí)，裝置能夠及時(shí)迅速地切斷故障線路。而這一要求的滿足，能夠減短故障切除的時(shí)間從而減小短路電流對(duì)電氣設(shè)備損壞的程度，使系統(tǒng)電壓的恢復(fù)更為平穩(wěn)及時(shí)，便于電氣設(shè)備的自啟，進(jìn)而使得發(fā)電機(jī)的并列運(yùn)行質(zhì)量有所提升。

1.4.4 可靠性要求

繼電保護(hù)裝置的可靠性是保證電氣事故得到有效控制的基礎(chǔ)，保護(hù)裝置可靠性的實(shí)現(xiàn)要從設(shè)備設(shè)計(jì)原理、整定計(jì)算規(guī)劃、安裝調(diào)試無誤方面入手，裝置的元件質(zhì)量要可靠，能夠保證電力系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，進(jìn)而簡化電力系統(tǒng)的整體控制，提升電力系統(tǒng)的保護(hù)性能。

2 當(dāng)下電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置存在的一些問題

2.1 電氣二次設(shè)備和回路的老化問題

由于我國電力系統(tǒng)的組建時(shí)間較晚，一些基礎(chǔ)的設(shè)備都是20世紀(jì)70、80年代的老設(shè)備，即使保養(yǎng)夠好，繼電器節(jié)點(diǎn)的氧化塵也積累了太多，壓力施加不夠到位，從而導(dǎo)致保護(hù)的誤動(dòng)作。而二次回路的分直流、交流兩部分的端子出現(xiàn)老化或腐蝕狀況時(shí)，接觸電阻增大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)開路現(xiàn)象，導(dǎo)致保護(hù)的誤動(dòng)作；直流部分的可靠性在系統(tǒng)無電或低電壓狀態(tài)時(shí)的情況不容樂觀，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)越級(jí)跳閘的狀況，事故的范圍會(huì)有所擴(kuò)大。

2.2 電流互感器的飽和問題

供電需求的增大促使電力系統(tǒng)的規(guī)模急劇擴(kuò)大，而許多低壓配電的系統(tǒng)短路電流也會(huì)隨之變大，一旦系統(tǒng)的出口處發(fā)生短路現(xiàn)象，其電流大小可達(dá)到電流互感器的一次側(cè)額定數(shù)值的幾百倍。一次短路電流的數(shù)值越大，穩(wěn)態(tài)短路狀況下，電流互感器的變化誤差也會(huì)隨之變大，這時(shí)，靈敏度較低的電流速斷保護(hù)會(huì)拒絕做出動(dòng)作；而線路中出現(xiàn)短路現(xiàn)象時(shí)，處于飽和狀態(tài)的電流互感器的二次感應(yīng)電流的數(shù)值將趨近于零，定時(shí)限過電流保護(hù)裝置也會(huì)拒絕做出動(dòng)作。這時(shí)只能靠母聯(lián)斷路器或主變壓器的后備保護(hù)來進(jìn)行故障切除，如此一來，故障時(shí)間被延長，故障范圍也被擴(kuò)大，影響了供電系統(tǒng)的質(zhì)量和水平。

3 所遇問題的解決方案

3.1 設(shè)備的狀態(tài)檢修和更新

繼電保護(hù)設(shè)備的研制開發(fā)到發(fā)展，其保護(hù)原理的設(shè)計(jì)、設(shè)備制作工藝的提升、售后服務(wù)的提供等方面都十分完善，保護(hù)裝置的性能已經(jīng)處于一個(gè)十分平穩(wěn)的狀態(tài)，像筆者所處的地區(qū)，電力系統(tǒng)中由于保護(hù)裝置性能的不穩(wěn)定而帶來的狀況事件幾乎沒有發(fā)生。一般情況下，這些誤動(dòng)作都是由于裝置的檢修不及時(shí)或保養(yǎng)不恰當(dāng)而引起的，所以相關(guān)的技術(shù)人員要提高對(duì)機(jī)電保護(hù)裝置檢修的良好習(xí)慣。

與此同時(shí)，設(shè)備的更新校驗(yàn)也是當(dāng)下解決設(shè)備老舊問題的關(guān)鍵，在能夠保障供電需求的前提下，對(duì)供電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行完善和建設(shè)，保證回路的保護(hù)整定時(shí)間，進(jìn)而提升電力系統(tǒng)的供電效率和質(zhì)量。

3.2 避免電流互感器的飽和

這一點(diǎn)的重要性通過上述段落的簡述已經(jīng)較為明確，針對(duì)這一問題，技術(shù)人員應(yīng)該從以下幾個(gè)方面入手：（1）考慮線路短路狀態(tài)的電流激增問題，選用變比較大的電流互感器。（2）避免在保護(hù)和計(jì)量時(shí)共用同一電流互感器，減少其二次負(fù)載的阻抗。（3）速斷保護(hù)原則的遵循。高壓電動(dòng)機(jī)可靠系數(shù)的確定可以按其起動(dòng)電流的1.2或1.3倍來確認(rèn)，若超過了這個(gè)數(shù)值則可以確定其故障電流的值，再通過等級(jí)的劃分來確立其延時(shí)時(shí)間，保證其選擇性。

4 結(jié)語

現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展和進(jìn)步的同時(shí)也增大了社會(huì)的供電需求，電網(wǎng)系統(tǒng)的不斷升級(jí)必然會(huì)隨之出現(xiàn)一些新的問題，繼電保護(hù)系統(tǒng)作為電力系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)設(shè)備，其配置的原則和問題是電力工作人員必須進(jìn)行掌握，進(jìn)而促進(jìn)電力系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展，本文以繼電保護(hù)裝置的配置原則為切入點(diǎn)，針對(duì)當(dāng)下電力系統(tǒng)中與繼電保護(hù)相關(guān)的一些問題進(jìn)行了討論和闡述，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)技術(shù)人員起到一定的參考作用。

參考文獻(xiàn)

[1]王進(jìn).繼電保護(hù)裝置在電網(wǎng)運(yùn)行中的問題探討[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2012（13）.

[2]楊子龍.淺議繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與前景[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2011（10）.

[3]王繼奎.淺述基于專家系統(tǒng)的繼電保護(hù)狀態(tài)檢修[J].科技資訊，2011（27）.

[4]王棟.智能高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)動(dòng)態(tài)整定技術(shù)研究[D].北京：華北電力大學(xué)2011.