基于110kV變電站的繼電保護問題研究

王磊

摘 要：對于任何一個變電站來說，繼電保護是最為關鍵的，只有及時的發現故障并給予正確的故障判斷和解決，才可以保證變電站的正常夠供電工作。文章針對110kV變電站變壓器的運行和繼電保護措施的相關問題作進一步的探討分析，總結了經驗教訓，提出了改進意見，以供同行參考。

關鍵詞：110kV變電站；變壓器；母線保護

現代繼電保護技術是一個完整的體系，主要用于電力系統的故障分析，其包括繼電保護配置設計、繼電保護運行、維護技術。繼電保護裝置是完成繼電保護功能的核心，在排查繼電保護的危險隱患時，能做出正確反映，是電力系統里最重要組成部分，同時在運行中也發揮重要作用。110kV變電站在發生故障時，繼電保護裝置會起到重要的保護作用，可以避免電網中許多變電站全停，主變壓器被燒毀事件的發生。

1 變壓器常見故障分析

1.1 常見問題

電力變壓器發生內部故障，是因為油的膨脹和所產生的瓦斯氣體經瓦斯繼電器向油枕流動，若流動速度達到一定值時，瓦斯繼電器擋板被沖動，并向一方傾斜，使瓦斯繼電器觸點閉合，接通跳閘回路發出信號。當變壓器套管以外發生相間短路時，過電路保護延時動作，跳開兩側斷路器。變壓器內部各側差動電流互感器之間一次電器部分發生主變壓器引出線、繞組多相短路、單相嚴重的匝間短路情況時，應盡快將其退出運行，以減輕變壓器損壞程度。電流速斷保護-當變壓器進出線、匝間短路時，產生大電流沖擊。過電壓在變壓器中破壞絕緣有兩種情況，一種是將繞組與鐵心（或油箱）之間的絕緣、高壓繞組與低壓繞組之間的絕緣（這些絕緣稱為主絕緣）擊穿；另一種是在同一繞組內將匝與匝之間或一段繞組與另一段繞組之間的絕緣擊穿。

鑒于上述變壓器燒毀情況，也可以采用隔離變壓器在低壓系統和工作環境比較復雜的地方，根據雷電波的特點，提高了開始和結束部分繞組絕緣初始電壓分布不均勻，由于承受高壓繞組，相對振幅分布更均勻，初始電壓梯度小，導致增加的幅度減小，這是最有效的保護措施。裝設速斷、過電流保護，確保選擇性去除斷層線；總漏電保護器電源適配器過載短路保護，安裝在配電變壓器的熔斷器保護的高壓和低壓側實現保護。為了有效保護變壓器，適當選擇熔斷器熔體（保險絲，保險絲等）低壓保護定值。同時滿足各級電路的選擇要求。低壓分支時，過電流保護電路短路故障工作，任何工作總漏電保護器在低壓側主電路故障或短路保護的工作中；低壓側總漏電保護器高壓側熔斷器熔體內部不應錯誤；高壓變壓器的熔斷體作為高壓線路保護裝置，不應該和配電網保護裝置混到一起，應該確保程序正確分類。配電變壓器變壓器高壓熔體材料按一定標準，堅決完成銅、鋁等金屬導體更換保險。

1.2 應對措施

當發生單相接地故障時，繼電保護班成員應在事故現場開展接地情況分析，首先應與現場值班人員應對絕緣監察儀表和預告信號進行檢查，當指示有接地現象時，應立即檢查各相對地電壓、線間電壓、開口三角電壓，并作好記錄，同時開展如下工作。當出現系統設備及穩定限額越限，應及時與變電站當值人員做好如下協調工作。當聯絡設備的負荷已達到熱穩定或按穩定計算要求或繼電保護整定值要求的最大允許限額時，地調值班調度員應采取一切必要的手段努力在10分鐘內消除其過負荷。系統聯絡變壓器過負荷時的處理措施應參考其過負荷的允許范圍及允許持續時間。

（1）避雷針分配，使所有的電氣設備、建筑等均在避雷針（線）保護范圍之內，同時滿足事故預防雷擊，接地電阻符合條件以及設備安裝變壓器和接地部分要求。

（2）一般在變電站附近架設避雷線，使可能出現雷擊波擊中概率大大降低，同時，對電暈線波振幅降低也有較好改善，避雷器的殘余電壓將被變壓器保護，從而進行良好的接地隔離。

（3）過電壓保護系統的要求，根據避雷器電壓互感器的最大值UT=Ub5+2aL/V來說，這取決于避雷器的殘余電壓波，主變壓器和電源避雷器之間的距離L位置，安裝避雷器的選擇應遵循相關規定，如選擇金屬氧化物避雷器的殘余電壓低、穩定，盡量縮短變壓器之間的距離，使升壓轉換器電壓在任何工作模式下都不超過電壓能承受的能力范圍之外。

（4）主變中性點絕緣保護：對于110kV系統中性點接地的變壓器，如采用分級絕緣設計，應確定中性點保護裝置。保護桿與金屬氧化物避雷器，避雷器間隙工作時，程序應可靠。無隙避雷器工作，沖擊電壓放電間隙和放電電壓應小于保護桿，當斷路器空載，變壓器的避雷器不工作，間隙避雷器放電高壓高于保護桿。實驗結果表明這是可行的保護方法。

2 低壓和過壓保護措施

變壓器低電壓最高電流不得超過25%，容許正負5%的變化閾值。如果電壓超過最大允許電壓叫做過電壓，過電壓分為操作過電壓和大氣過電壓兩種。輸電線路直接遭雷擊或雷云放電時，電磁場劇烈變化所引起的過電壓稱為大氣過電壓；當變壓器或線路上的開關合閘或拉閘操作時，因系統中電磁能量振蕩和積聚而產生的過電壓稱為操作過電壓。變壓器的這兩種過電壓都是作用時間短促的瞬變過程。

2.1 增設母線保護裝置

當低壓母線短路，變壓器低壓側啟動限時速斷保護，變壓器對低壓短路耐受能力差，最有效的措施就是縮短保護配合時間級差。目前，提高系統和設備的安全，減少0.5秒差0.3秒，減少故障電流持續時間是非常重要的。加速時間清除后備保護靈敏度不高，這些總線的新項目大多采用微機保護，更換變壓器后備保護元件的高精度時間，只要定期更換部件，與時間組件可以附加在低壓母線保護裝置。

2.2 限時電流

當高壓側復合電壓閉鎖過流時，在母線電壓靈敏度不夠情況下，低壓側設置兩個原始流。高壓側復合鎖偏低需要添加一系列過電流保護裝置。在增加保護功能的特定方面，首先應限制跳斷速度，然后添加定時器快速斷1到2步時延短，能協調電壓速斷，然后跳總出口的限制，跳變壓器原時間，與此同時，過電流保護與出線過電流配合運行。如上述情況所述，也是首先對本側限跳，然后對總出口限跳。

3 結束語

由于各種繼電保護適應電力系統運行變化的能力都是有限的，因而對于繼電保護整定方案的配合不同會有不同的保護效果。如何確定一個最佳的整定方案，將是從事繼電保護工作的工程技術人員的研究課題。總之，繼電保護既有自身的整定技巧問題，又有繼電保護配置與選型的問題，還有電力系統的結構和運行問題。變電站回路系統設備繁多，電纜、端子、保護壓板等數不勝數，因此故障部位也變化多端，故障現象也千奇百怪，貌似雜亂無章，處理方法也不能千篇一律，似乎沒有規律可循，但是撥開迷霧見青天，透過紛繁的表象，我們還是可以清楚的看見其內部的規律的，只是這個規律必須是在我們清楚的了解現場情況，熟知電氣設備專業知識、熟練掌握各種測試儀器的使用技巧的基礎上才能看清，進而在工作中得心應手。

參考文獻

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