110kV變電所繼電保護的故障分析及保護配置

朱國群 葉浩林 吳國強

摘 要：伴隨著我國國民經濟的迅速發展，電力系統也得到了空前發展，變電所的數量不斷增多，而且規模也不斷擴大。縱觀當前的110 kV供配電系統的運行狀況，不難發現在運行的過程中受不同因素影響而產生了許多不正常狀態，這樣勢必影響電力系統的安全運行。倘若系統出現故障以及發生不正常的運行狀態，需要有效地控制故障以及切除指令，最大限度降低因故障所造成的大面積停電，以便更好地促進電力系統的穩定運行。因此，在110 kV變電所中配置相適應的繼電保護設施是很有必要的。文章對110 kV變電所繼電保護的故障及保護設置進行了探討。

關鍵詞：110 kV變電所；繼電保護；故障；保護配置

中圖分類號：TM774 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）18-0087-02

一般而言，繼電保護是電力系統出現故障以及進行異常狀況監測的一種有效手段，也就是說在對故障現象進行分析后，所傳達出的相應的報警信號或者短時間內進行隔離的狀況。通常情況下，若電力系統出現故障或者出現非正常運行狀態的時候，就會嚴重影響到用電設備的安全生產，甚至還會造成不堪設想的后果。因此，在實際工作中，促進電力系統的安全、穩定運行顯得尤為重要。筆者就對110 kV變電所繼電保護的故障及保護設置進行了分析。

1 繼電保護

縱觀當前的繼電系統，倘若保護的原件或者系統的設備出現了問題，應該將設備以及元件的控制繼電器保護裝置迅速采取動作，以便迅速切斷故障以及進行自我處理。與此同時，對距離最近的斷路器也能夠快速進行跳閘命令，這樣就能夠將出現故障的電力實施有機地從電力系統中相互分離出，以便有效降低設備對電力系統所產生的影響，而且在一定程度上也滿足了電力系統工作發展的需求。

當前，繼電保護裝置成為電力系統中準確反映電氣設備是否正常的一項重要參考指標，通過對這些不正常現象進行分析，及時傳遞出不相同的警告信號，這樣就能夠及時通知工作人員采取措施進行處理以及修復，也可以對保護裝備實現自我的調節及優化，以便能夠對可能出現安全事故的元件以及設備進行更換。因此，繼電保護的基本任務就是當被保護的電力系統遇到故障的時候，通常由繼電保護裝置及時脫離故障的元件，促使故障的元件立即從電力系統中進行斷開，切實降低電力系統元件所造成的破壞，以便緩解電力系統對安全供電所造成的影響。

2 110 kV變電所繼電保護的故障分析

近年來，隨著科學技術日新月異，也極大程度上促進了繼電保護以及自動化技術的發展。特別是在近幾年內，繼電保護裝置正在向著智能化和微軟化方向發展。然而，當前危機保護裝置呈現出高度集成化的特征，這樣就極大程度上降低了裝置內部的可視性，導致內部出現故障，甚至會產生人們意想不到的現象，從而引發了繼電保護故障。縱觀當前的繼電保護故障，故障產生的原因主要表現在以下幾個方面。

2.1 電流互感飽和故障

一般而言，電流互感器的飽和會直接影響到電力系統的繼電保護。因為配電系統設備的終端負荷是逐步增大，這樣若在運行過程中出現短路，就會產生較強大的短路電流。一旦系統在終端旁邊區域出現了短路，此時電流就會使額定電流的100倍。如果在常態短路的情況下，這時電流互感器的誤差也會隨之短路倍數的變化而變化，如果電流速段保護的靈敏度不斷降低，這時就會立即阻止動作。倘若線路出現了短路，電流互感器的電流也就會出現飽和，然而，再進行一次的感應電流趨向于零或者是小于零的時候，也會導致過流保護裝置無法正常進行。此外。若配電系統發生了過流保護拒絕動作，就會立即作出配電所進線保護的動作，致使整個配電系統斷電。

2.2 未選擇合適的開關保護設備

眾所周知，開關保護設備在繼電保護中發揮著舉足輕重的作用，因此，開關保護設備的選擇工作也是非常重要的。如今，眾多配電的開關站都往往設立在高負荷且密集的區域，也就是所說的，變電站—開關站—配電變壓器的供電輸電的模式。從而要求在未實現繼電保護的開關站內，實施負荷開關和與之相關聯的繼電器設備系統是很重要的，這樣才能夠更好地作為開關保護的設備。

為了最大限度發揮繼電保護的作用，應該堅持供電安全的基本原則，最大限度簡化接線。為了更好地提高繼電保護的準確性以及可靠性，將三段過電流保護增加在線路保護中是很重要的，這樣就可以作為后備保護，從而在PT出現短線時，第一時間注入主變保護所增加的CTPT線路保護，保證安全可靠經調研，采用D即-210型微機線路保護能夠與變電所其它設備實現可靠的結合，以便維持變電所的正常運行。

3 110 kV變電所繼電保護配置

3.1 對變壓器的保護

①接地保護。通常情況下，對于110 kV以上的中性點可以接入系統中電力變壓器，通過裝設零序電流來實施保護，并將此作為遍野器主保護的后備保護以及附件元件短路的后備，從而有效地保護大接地系統所造成短路。與此同時，要注意的是，零序電流的分布以及大小和系統變壓器中性點接地的位置和臺數有密切的關系。

②過負荷保護。在多數情況下，變壓器的過負荷波愛護都是三相對稱的，因而保護裝置也就只采用一個電流繼電器，接在一個相上，而且通過延時發揮的作用來反映對稱過負荷。

③差動保護。通常情況下，主變的差動屬于主變的主保護，所保護的范圍就控制在主變三側的區域范圍內，從而在這個領域內所發展的障礙都會隨著電流方向的變化而變化，這樣就會使得電流差流過差動繼電器而實施相應的動作。

④零序過流。由于高壓不直接接地系統的接地保護，從而一個系統就只有一個零序電流的定值，若設備沒有接地故障的時候，通常零序電流就會小于這個定值，若有接地故障的時候，零序電流就會遠遠大于這個定值，并進行傳遞信號或者跳閘，圖1為零序短路電路圖。

⑤過流保護。通常過電流保護的主要目的就是有效地防止內部以及外部間的短路，或者是做后備的保護。按照常理，過電流保護按躲就會出現最大過負荷的電流配置。

⑥速斷保護。一般而言，速斷保護所起到的作用就是最大限度避免內部以及外部引線所造成短路現象的發生。電流速斷的保護要通過躲過系統最大的運行方式，促使變壓器低壓側三相短路時，這時就會流過高壓側短路的電流配置短路等值電路如圖2所示。

3.2 110 kV輸電線路的保護

通常情況下，依據線路長短配置的差異，對輸電線路的保護主要有以下幾種：第一，110 kV線路配置三段之間的距離是相同的，接地距離保護，四段定時按照零序的方向實施過流保護，三相一次重合閘，然后后備保護往往是按照遠后備的形式。第二，光纖分項電流差動實施的保護。也就是說，主保護配置一整套完善的光纖分相電流差動實施保護，在后備保護往往是按照后備的方式，這樣可以為三段相同的距離進行接地距離的保護，三相一次重合閘。如果線路出現了滿載或者空載的情況，而且在保護的范圍內發生金屬及非金屬的障礙，從而實施保護可以進行規范動作。若在保護范圍外出現了金屬或者非金屬的故障，這時保護就不應該出現誤差動作；若在保護范圍外將出現的障礙進行清除或者對出現的障礙進行轉換，若造成了故障功率的偶然導向，甚至系統的操作，這時所實施的保護就不能是錯誤的動作；與此同時，被保護線路在不同情況下運行時，若要倒閘就應該實施全面裝置，切記不可發錯跳閘的口號。第三，單相接地保護。一般而言，單相接地保護通常是裝置在較小電流接地的系統中。倘若出現了單相接地障礙，僅有非常小的接地電容電流，同時相互間的電壓也是對稱的，所以，也是可以維持暫時的運行。然而，因非故障的對地電壓是不斷升高的，從而也就會出現非故障相對地絕緣所形成的兩相接地短路，致使開關跳閘，與之所伴隨的線路停電。憑借單相接地所造成的零序電流產生保護裝置動作，同時要進行信號指導。

3.3 對電容器的保護

從某種意義上來講，速斷保護、線路保護和過流保護是相同的。因不平衡電流保護的影響，與整定值相比較，若不平衡電流大于該數值，這樣與之相應的定時器就會實施保護；若定時器的時間大于該數值，這樣就會產生保護動作；若電壓低于整定值時而斷路器都處于合閘的狀況，所伴隨的定時器就會及時啟動，若定時器的時間大于該數值時，就會實施保護。因此，將電壓保護增添在關聯電容器中是很重要的。若與整定值相比較，電壓高于該值，當斷路器是合閘時，所伴隨的定時器就會立即啟動，倘若定時器大于該數值，就會立即實施保護動作。

總而言之，由于繼電保護是電力系統出現故障以及進行異常狀況監測的一種有效手段，通常情況下，若電力系統出現障礙，甚至發生非正常運動狀態，這樣就會直接威脅到電流設備的安全生產，嚴重的話，還會產生無法想象的后果，從而直接影響到電力系統的正常、安全運營。因此，對110 kV變電所繼電保護的故障進行分析以及提供保護配置尤為重要。本文就探討了110 kV變電所繼電保護的故障，并從變壓器的保護、110 kV輸電線路的保護以及對電容器的保護等方面闡述了對110 kV變電所繼電保護的裝置。同時要認識到的是，隨著計算機硬件的快速發展，微機繼電保護硬件的不斷發展和完善，微機繼電保護技術將更多地應用于變電所繼電保護系統中。

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