農村電力系統繼電保護的可靠性研究

【摘 要】繼電保護是農村電力系統電能分配的關鍵環節，對電力系統日常的運行有著較大的影響。本文結合筆者多年的工作經驗，通過介紹農村電力系統的現狀，重點探討了農村電力系統繼電保護的可靠性，并就如何加強繼電保護提出了技術改造措施，以供實踐參考。

【關鍵詞】電力系統；繼電保護；可靠性；技術改造

隨著國民經濟建設步伐的加快，政府對農村電力系統建設的投資力度不斷增加，各種電壓界別的配電站數量日益增加，這對電力系統運行的安全可靠性也提出了新的要求。繼電保護是電力系統的重要組成部分，其主要作用是電力系統發生故障或異常工況時，可以在短時間內自動切除系統的故障設備，減輕或避免設備的損壞和相鄰地區供電的影響，在農村電力系統中有著廣泛的應用。但目前部分農村電力系統的繼電保護存在拒動、誤動等故障現象，不僅影響到電力系統日常運行的安全可靠性，而且也可能造成大面積的停電，給人們的生活帶來諸多的不便。因此，電力工作者必須加強農村電力系統繼電保護可靠性的研究力度，采取必要措施，盡可能確保電力系統的安全運行。

1 農村配電網的現狀

目前公司系統農村電網主要以中低壓電網為主，一般采用110千伏以下的電壓。不同電壓等級的電網在網絡結構、整定原則和管理方式等方面有較大的差異。首先各個地區電網存在較多的不規則接線形式，這給整定配合、拓撲識別增添了一定的難度。其次，農村電網結構特點不同，所配備的保護類型也不盡相同，整定計算工作人員所選用的整定原則和考慮的問題也不一定相同，因而在整定原則的選取上也更多樣和靈活。再次，在運行方式上，同時存在環網運行和開環運行，這對求取極端運行方式帶來了極大的挑戰。

2 繼電保護的原理及類型

繼電保護裝置就是在供電系統中用來對一次系統進行監視、測量、控制和保護的自動裝置。它能反應電力系統中電氣元件發生故障或不正常運行狀態，并使斷路器跳閘或發出信號。其基本任務是自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統中切除，使故障元件免于繼續遭到破壞，保證其它無故障部分迅速恢復正常運行。另外，它還能反映出電氣元件的不正常運行狀態，并根據運行維護的條件，發出信號、減負荷或跳閘。在電力系統中，一旦出現短路故障，就會產生電流急劇增大，電壓急劇下降，電壓與電流之間的相位角發生變化。以上述物理量的變化為基礎，利用正常運行和故障時各物理量的差別就可以構成各種不同原理和類型的繼電保護裝置，如定時限過電流保護、過負荷保護電流、速斷保護等，反映電壓變化的電壓保護，有過電壓保護和低電壓保護，既反映電流變化又反映電流與電壓之間相位角變化的方向過電流保護，用于反應系統中頻率變化的周波保護，專門反映變壓器溫度變化的溫度保護等。

3 農村電網系統繼電保護的主要措施

繼電保護是任何一個配電系統中最基本的繼電保護類。一是，電流速斷保護對于反應于短路電流幅值增大而瞬時動作的電流保護。電流速斷保護具有簡單可靠，動作迅速的優點，因而獲得了廣泛的應用。缺點是不可能保護線路的全長，并且保護范圍直接受運行方式變化的影響。當系統運行方式變化很多，或者被保護線路的長度很短時，速斷保護就可能沒有保護范圍，因而不能采用。但在個別情況下，有選擇性的電流速斷也可以保護線路的全長。二是，限時電流速斷保護，由于有選擇性的電流速斷保護不能保護本線路的全長，因此可考慮增加一段帶時限動作的保護，用來切除本線路上速斷保護范圍以外的故障，同時也能作為速斷保護的后備，這就是現實電流速斷保護。對這個保護的要求，首先，是在任何情況下能保護本線路的全長，并且具有足夠的靈敏性；其次，是在滿足上述要求的前提下，力求具有最小的動作時限；在下級線路短路時，保證下級保護優先切出故障，滿足選擇性要求。三是，定時限過流保護，作為下級線路主保護拒動和斷路器拒動時的遠后備保護，同時作為本線路主保護拒動時的近后備保護，也作為過負荷時的保護，一般采用過電流保護。過電流保護通常是指其啟動電流按照躲開最大負荷電流來整定的保護。

4 繼電保護的維護措施

4.1 抓好繼電保護的驗收工作

繼電保護調試完畢，應做好全面的驗收工作，然后提交驗收單由相關管理單位組織檢修、運行、生產等部門進行保護整組實驗、開關合跳試驗，合格并確認拆動的標志，接線、壓板已恢復正常，現場文明衛生清潔干凈之后，在驗收單上簽字。保護定值或二次回路變更時，進行整定值或保護回路與有關注意事項的核對，并在更改簿上記錄保護裝置變動的具體情況更改負責人，值班負責人簽名。保護主設備的改造還要進行試運行或試運行試驗，如差動保護更換，就應作六角圖實驗，合格后方可投運。

4.2 嚴格繼電保護裝置及其二次回路的巡檢

巡視檢查設備是及時發現隱患，避免事故的重要途徑，也是電網值班人員的一項重要工作。除了交接班的檢查外，班中安排一次較全面的詳細檢查。對繼電保護巡視檢查的內容有：保護壓板、自動裝置均按調度要求投入開關、壓板位置正確；各回路接線正常，無松脫、發熱現象及焦臭味存在；熔斷器接觸良好；繼電器接點完好，帶電的觸點無大的抖動及燒損，線圈及附加電阻無過熱；分別無開路、短路；指示燈、運行監視燈指示正常；表計參數符合要求；光字牌、警鈴事故音響情況完好；微機保護打印機動作后還應檢查報告的時間及參數，當發現報告異常時，及時通知繼保人員處理。

5 提高繼電保護運行操作的準確性

（1）運行人員在學習了保護原理及二次圖紙后，應核對、熟悉現場二次回路端子、繼電器、信號掉牌及壓板。嚴格“兩票”的執行，并履行保護安全措施票，按照繼電保護運行規程操作。每次投入、退出，要嚴格按設備調度范圍的劃分，征得調度同意。為保證保護投退準確，在運行規程中編入各套保護的名稱、壓板、時限、保護所跳開關及壓板使用說明。由于規定明確，執行嚴格，減少運行值班人員查閱保護圖的時間，避免運行操作出差錯。

（2）特殊情況下的保護操作，除了部分在規程中明確規定外，運行人員主要是通過培訓學習來掌握的。要求不能以停直流電源代替停保護；有關PT的檢修，應通知繼保人員對有壓監視3YJ接點短接與方向元件短接；用旁路開關代線路時，各保護定值調到與所代線路定值相同；相位比較式母差保護在母聯開關代線路時，必須進行CT端子切換。特別要注意啟動聯跳其它開關的保護，及時將出口壓板退出。常見的有：100MW發電機組單元式接線的高壓廠變差動、重瓦斯保護聯跳主機、主變開關保護；母線失靈跳主變、線路開關保護；線路過功率切機保護；主變零序一段跳母聯開關保護；廠用備用分支過流跳各備用段保護等。

（3）發現繼電保護運行中有異常或存在缺陷時，除了加強監視外，對能引起誤動的保護退其出口壓板，然后聯系繼保人員處理。如有下列異常情況，均應及時退出：

母差保護。在發出“母差交流斷線”、“母差直流電壓消失”信號時；母差不平衡電流不為零時；無專用旁路母線的母聯開關串代線路操作及恢復倒閘操作中。

距離保護。當采用的PT退出運行或三相電壓回路斷線時；正常情況下助磁電流過大、過小時；負荷電流超過保護允許電流相應段時。

高頻保護。當直流電源消失時；定期通道試驗參數不符合要求時；裝置故障或通道異常信號發出無法復歸時；旁母代線路開關操作過程中。

瓦斯保護。在變壓器運行中加油、濾油或換硅膠時；潛油泵或冷油器（散熱器）放油檢修后投入時；需要打開呼吸系統的放氣門或放油塞子，或清理吸濕器時；有載調壓開關油路上有人工作時。

微機保護。總告警燈亮，同時4個保護（高頻、距離、零序、綜重）之一告警燈亮時，退出相應保護；如果兩個CPU故障，應退出該裝置所有保護；告警插件所有信號燈不亮，如果電源指示燈熄滅，說明直流消失，應退出出口壓板，在恢復直流電源后再投入；總告警燈及呼喚燈亮，且打印顯示CPU×ERR信號，如CPU正常，說明保護與接口CPU間通訊回路異常，退出CPU巡檢開關處理，若信號無法復歸，說明CPU有致命缺陷，應退出保護出口壓板并斷開巡檢開關處理。

重合閘。在線路開關事故跳閘次數超標時，一般110kV少油開關允許5次，220kV少油開關允許7次；LW系列110kVSF6開關65次，220kVSF6開關50次，否則，開關要大修；系統短路容量增加，斷路器的開斷能力滿足不了一次重合要求時；無壓檢定的電壓抽取裝置故障或同期檢定來自母線PT的二次電壓不正常時；斷路器的氣壓或油壓降低到不允許重合閘運行的數值或已閉鎖時。

6 搞好保護動作分析

保護動作跳閘后，嚴禁隨即將掉牌信號復歸，而應檢查動作情況并判明原因，做好記錄。在恢復送電前，才可將所有掉牌信號全部復歸，并盡快恢復電氣設備運行。事后做好保護動作分析記錄及運行分析記錄，內容包括：崗位分析、專業分析及評價、結論等。凡屬不正確動作的保護裝置，及時組織現場檢查和分析處理，找出原因，提出防范措施，避免重復性事故的發生。

7 加強繼電保護的技術改造

（1）針對直流系統中，直流電壓脈動系數大，多次發生晶體管及微機保護等工作不正常的現象，將原硅整流裝置改造為整流輸出交流分量小、可靠性高的集成電路硅整流充電裝置。針對雨季及潮濕天氣經常發生直流失電現象，首先將其升壓站戶外端子箱中的易老化端子排更換為陶瓷端子，提高二次絕緣水平。其次，核對整改二次回路，使其控制、保護、信號、合閘及熱工回路逐步分開。在開關室加裝熔斷器分路開關箱，便于直流失電的查找與處理，也避免直流失電時引起的保護誤動作。對缺陷多、超期服役且功能不滿足電網要求的35KV以下線路保護的要求時應及時更換微機線路保護。從而保證保護裝置的正常運行，達到提高系統穩定的作用。

（2）技術改造中，對保護進行重新選型、配置時，首先考慮的是滿足可靠性、選擇性、靈敏性及快速性，其次考慮運行維護、調試方便，且便于統一管理。優選經運行考驗且可靠的保護，個別新保護可少量試運行，在取得經驗后再推廣運用。

（3）110千伏以下線路兩套保護優選不同原理和不同廠家的產品，取長補短。這就不致因一個廠研制、制造的兩套保護在同一特殊原因時，同時誤動或拒動。針對微機、集成電路型保護性能優越、優點突出，但抗外界干擾能力差的特點，交、直流回路選用鎧裝鉛包電纜，兩端屏蔽接地；裝置接地線保證足夠截面且可靠、完好；抗干擾電容按“反措”要求引接。

（4）現場二次回路老化，保護壓板及繼電器的接線標號頭、電纜標示牌模糊不清及部分信號掉牌無標示現象，應重新標示，做到美觀、準確、清楚。組織對二次回路全面檢查，清除基建遺留遺棄的電纜寄生二次線，整理并繪制出符合實際的二次圖紙供使用，杜絕回路錯誤或寄生回路引起的保護誤動作。

8 結語

電力系統繼電保護的可靠性研究是一項系統性的工作，對電力系統的安全運行有著重要的影響。因此，電力工作者必須重視繼電保護可靠性的研究工作，進一步提高電力人員自身的綜合技能，定期對繼電保護設備進行保養，并根據不同的條件與環境進行完善電網繼電保護工作，從而為經濟發展及大眾提供安全可靠的電力保障。

【參考文獻】

[1]劉祥，劉潔.關于電力系統繼電保護運行的可靠性的研究[J].科技資訊，2013（12）.

[2]王丁.提高繼電保護運行可靠性的技術措施探討[J].科技傳播，2013（15）.

[責任編輯：丁艷]