繼電保護(hù)裝置對(duì)配網(wǎng)供電可靠性的分析與研究

劉仕林

摘要：配網(wǎng)供電系統(tǒng)是整個(gè)電力系統(tǒng)的重要組成部分，同時(shí)也是系統(tǒng)、用戶之間的橋梁和紐帶，配網(wǎng)供電系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠性，對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)至關(guān)重要。實(shí)踐中，為了能夠有效提高配網(wǎng)運(yùn)行過程中的質(zhì)量、效率以及安全可靠性，通常會(huì)在系統(tǒng)中配置非常多的繼電保護(hù)設(shè)備，利用繼電保護(hù)設(shè)備可以及時(shí)向管理人員發(fā)出報(bào)警信息，并且將配網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中的相關(guān)故障問題排除掉，從而實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)供電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)于避免各類電力事故發(fā)生，具有非常重要的作用。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)裝置；配網(wǎng)供電；可靠性；分析；研究

中圖分類號(hào)：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）10（a）-0000-00

近年來，隨著國(guó)內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，配網(wǎng)規(guī)模以及供電效率不斷提高，電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過程中，必將面臨著一系列新的問題和挑戰(zhàn)。就國(guó)家相關(guān)部門（主要是電監(jiān)會(huì)）對(duì)配網(wǎng)供電管理提出的要求即為必須確配網(wǎng)保供電安全可靠性。從本質(zhì)上來講，配網(wǎng)供電安全可靠性，主要表現(xiàn)在配網(wǎng)供電整體管理水平上，停電時(shí)間短、停電次數(shù)少以及廣大用戶整體滿意度高等方面。以減少停電時(shí)間為例，電監(jiān)會(huì)對(duì)此所提出的一個(gè)重要要求是：每一個(gè)供電及管理部門，都應(yīng)當(dāng)明確目標(biāo)，對(duì)停電次數(shù)、時(shí)間等，進(jìn)行嚴(yán)格把控；同時(shí)，還要將停電時(shí)間作為一項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，納入到各供電單位、部門考核體系之中，對(duì)供電配網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，對(duì)各個(gè)供電區(qū)域進(jìn)行優(yōu)化整合。從實(shí)踐來，繼電保護(hù)裝置對(duì)配網(wǎng)供電運(yùn)行安全可靠性，具有非常重要的作用，因此加強(qiáng)對(duì)該問題分析與研究，具有非常重大的現(xiàn)實(shí)意義。

1、配網(wǎng)供電系統(tǒng)故障問題特征分析

一般而言，供電配網(wǎng)系統(tǒng)屬于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，當(dāng)然也有另一種系統(tǒng)類型，即經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)。當(dāng)配網(wǎng)供電系統(tǒng)發(fā)生接地故障問題時(shí)，通過故障點(diǎn)的電流，集中表現(xiàn)為該系統(tǒng)對(duì)地電流。對(duì)此應(yīng)當(dāng)注意，因?yàn)殡娙蓦娏魈螅瑒t會(huì)出現(xiàn)間歇性電弧，進(jìn)而導(dǎo)致正常相電壓大幅度提升，形成多點(diǎn)接地狀態(tài)。然而，在上述故障問題發(fā)生伊始，因故障電流相對(duì)太小，加之三相線電壓一直保持穩(wěn)定狀態(tài)，所以即便配網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)了接地故障問題，也可短時(shí)間內(nèi)持續(xù)運(yùn)行；值得一提的是：如果非故障相電壓短時(shí)間內(nèi)急劇上升到原來的1.7倍以上，則不能進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，以免造成非故障相絕緣大幅度下降，最終造成多點(diǎn)接地、負(fù)荷嚴(yán)重受損。當(dāng)配網(wǎng)供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障問題時(shí)，電壓電流就會(huì)表現(xiàn)出以下幾個(gè)方面的特征。就電壓而言，一旦配網(wǎng)供電系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)了接地故障問題，則故障相電壓就會(huì)變成零，而非故障相電壓變就成了線電壓。在此過程中，三個(gè)線電壓與相位保持穩(wěn)定，而且零序電壓就會(huì)變成相電壓。就電流而言，非故障相零序電流值，與本線路上的相關(guān)對(duì)地電容電流一致；出現(xiàn)故障問題相的零序電流，與全部非故障線路電容電流總數(shù)相等；同時(shí)，接地點(diǎn)零序電流，與整個(gè)系統(tǒng)對(duì)地電容電流一致。在研究繼電保護(hù)裝置對(duì)配網(wǎng)供電可靠性問題是，針對(duì)上述故障發(fā)生時(shí)的系統(tǒng)表征，對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化配置，這樣可以有效確保整個(gè)配網(wǎng)供電系統(tǒng)在遇到故障問題時(shí)，能夠及時(shí)的將其切除掉，有效地保障了非故障線路運(yùn)行安全可靠性。

2、配網(wǎng)供電系統(tǒng)中的繼電保護(hù)設(shè)備布設(shè)

2.1過電流

配網(wǎng)供電系統(tǒng)中的過電流保護(hù)，一般采用的是三段式保護(hù)方式。第一段保護(hù)過程中，主要是針對(duì)電流速斷進(jìn)行保護(hù)，功能主要體現(xiàn)在將線路末端的問題、故障徹底切除，該動(dòng)作可在瞬間完成，實(shí)踐中又將其稱為是電流速斷保護(hù)。通常情況下，與故障點(diǎn)之間的距離越近，則動(dòng)作值就會(huì)越小，而且動(dòng)作速度更快；第二段保護(hù)過程中，主要是針對(duì)限時(shí)限電流進(jìn)行有效保護(hù)，功能主要體現(xiàn)在將線路上的一段難以切除的相關(guān)故障問題進(jìn)行處理，因該過程中有些延時(shí)，又稱為限時(shí)限電流保護(hù)。在具體操作過程中，該段保護(hù)與下級(jí)線路的第一段保護(hù)動(dòng)作配合使用，二者之間相互協(xié)調(diào)，以此來確保配網(wǎng)供電系統(tǒng)的運(yùn)行安全可靠性；第三段保護(hù)過程中，主要是針對(duì)定時(shí)限電流進(jìn)行保護(hù)，具體配置原則與前兩段之間大相徑庭。實(shí)踐中可以看到，這是一種以過負(fù)荷配置為基礎(chǔ)的電流保護(hù)形式，而且每段保護(hù)均有時(shí)間定值，用戶與電源點(diǎn)之間的動(dòng)作時(shí)間，會(huì)變得漸長(zhǎng)，而且電流也會(huì)不斷的增大。雖然該種配合可在切除故障時(shí)有選擇性，但若在近電源點(diǎn)發(fā)生故障，則可能會(huì)影響電網(wǎng)供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此，通常情況下，上述三段保護(hù)措施同時(shí)應(yīng)用。

2.2零序電流

對(duì)于零序電流保護(hù)而言，它是一種根據(jù)系統(tǒng)零序電流進(jìn)行判別的保護(hù)形式，當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生故障問題時(shí)，線路上會(huì)產(chǎn)生零序電流。繼電保護(hù)設(shè)備采用零序電流值，一旦電流值達(dá)到繼電保護(hù)設(shè)備動(dòng)作值，則需將故障快速切除。然而，在配網(wǎng)供電系統(tǒng)中，一般不會(huì)采取零序電流保護(hù)措施，究其原因，主要是當(dāng)配網(wǎng)供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障問題時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的零序電流就成為對(duì)地電容電流。從電流值來看，其數(shù)值相對(duì)較小，無法對(duì)故障問題進(jìn)行快速反應(yīng)，因此通常不投入零序電流保護(hù)。

2.3過電壓

配網(wǎng)系統(tǒng)中的過電壓保護(hù)，即電壓過高情況下，通過將其中部分無功補(bǔ)償裝置切除掉，來實(shí)現(xiàn)降壓之目的。過電壓保護(hù)過程中，繼電保護(hù)收集系統(tǒng)母線電壓，

當(dāng)該電壓超過繼電保護(hù)設(shè)備過電壓動(dòng)作數(shù)值以后，繼電保護(hù)設(shè)備將電容器切除掉，以此來降低系統(tǒng)電壓。從應(yīng)用實(shí)踐來看，采取過電壓保護(hù)措施，可以確保整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行安全穩(wěn)定性，而且還可以保證用戶用電質(zhì)量，對(duì)于避免因電壓過大而造成用戶設(shè)備損失，具有非常重要的作用。

2.4欠電壓

配網(wǎng)供電系統(tǒng)中的欠電壓保護(hù)，實(shí)際上就是當(dāng)系統(tǒng)中的電壓相對(duì)較低時(shí)，將其中的無功補(bǔ)償裝置切除一部分，以此來提高系統(tǒng)電壓。從運(yùn)行機(jī)理來看，主要是繼電保護(hù)采集母線電壓，當(dāng)母線電壓比繼電保護(hù)設(shè)備欠電壓動(dòng)作值小時(shí)，則繼電保護(hù)設(shè)備就能夠安全地將電抗器切除掉，以此來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)電壓提高之目的。從欠電壓保護(hù)實(shí)踐效果可以看出，該種保護(hù)形勢(shì)，對(duì)于維護(hù)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行安全可靠性，具有非常重大的現(xiàn)實(shí)意義，尤其在保證用戶用電質(zhì)量方面尤為突出。

3、基于繼電保護(hù)的配網(wǎng)供電可靠性提高策略

3.1采用重合閘措施

通過對(duì)配網(wǎng)供電系統(tǒng)常見的故障問題總結(jié)可知，架空線路上大約九成以上的故障問題具有瞬時(shí)性特點(diǎn)，比如鳥害、雷擊等，造成短時(shí)性故障問題。雖然這些故障會(huì)在短時(shí)間內(nèi)消失，電網(wǎng)系統(tǒng)能夠恢復(fù)正常運(yùn)行，但是因短路造成的故障位置依然會(huì)通過電弧向四周放電。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)間與繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間相同以后，在保護(hù)動(dòng)作下會(huì)將兩側(cè)斷路器切除掉。故障問題發(fā)生位置，因沒有電源點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行持續(xù)供電，短時(shí)間內(nèi)就會(huì)熄弧，完全熄弧以后，故障線路也就會(huì)恢復(fù)正常。在此過程中，若能夠?qū)蓚?cè)斷路器形成一個(gè)閉環(huán)，給線路供電，則不僅能夠有效維護(hù)整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠性，而且還能夠有效減少損失。配網(wǎng)供電系統(tǒng)中，為繼電保護(hù)配置重合閘功能，其基本原理是線路故障切除以后，可自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行。當(dāng)線路故障消除以后，繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行供電；若線路故障問題沒有消除，則在重合后加速跳閘，以此來確保電網(wǎng)系統(tǒng)的安全可靠性。采取重合閘保護(hù)措施，主要有以下功能特點(diǎn)：第一，瞬時(shí)故障快速恢復(fù)供電，供電安全可靠性提高。第二，繼電保護(hù)出現(xiàn)誤動(dòng)作、人為誤操作時(shí)，可能會(huì)造成不正常跳閘，此時(shí)可采取重合閘措施予以補(bǔ)救。第三，對(duì)系統(tǒng)并列運(yùn)行安全可靠性具有非常重要的作用，而且能夠快速恢復(fù)原本電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，對(duì)配網(wǎng)供電系統(tǒng)恢復(fù)運(yùn)行穩(wěn)定性，意義重大。

3.2對(duì)三段式電流保護(hù)進(jìn)行優(yōu)化配置

上述三段式電流保護(hù)方式，比較適合于配網(wǎng)供電系統(tǒng)，而且電流速斷保護(hù)大大提高了故障切除效率。作為線路主保護(hù)，采用限時(shí)電流速斷保護(hù)措施，可以有效確保全線故障問題切除的全面性。作為后備保護(hù)，電流速斷難以動(dòng)作時(shí)，采用限時(shí)速斷保護(hù)措施可將故障問題切除掉。在日常配置過程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)電流整定定值以及動(dòng)作時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，在確保線路選擇性以后，還應(yīng)當(dāng)兼顧快速性、及時(shí)性。

3.3自動(dòng)投入備用電源

為了能夠有效提高系統(tǒng)供電可靠性，需布設(shè)備自投設(shè)備。當(dāng)配網(wǎng)供電線路發(fā)生故障問題時(shí)，通過自動(dòng)投入備用電源的方式，來確保用戶供電連續(xù)性。在投入備用電源入前，應(yīng)當(dāng)確保工作電源可靠切除，以免備用電源自動(dòng)投入至故障上而導(dǎo)致設(shè)備投入失敗，或者故障范圍擴(kuò)大。

4、結(jié)語(yǔ)

配網(wǎng)系統(tǒng)是電力系統(tǒng)中不可缺少的組成部分，主要承擔(dān)系統(tǒng)與用戶之間的紐帶作用，所以配網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行有至關(guān)重要的作用，為了提高配網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，在系統(tǒng)中配置了大量的繼電保護(hù)裝置，繼電保護(hù)裝置能夠及時(shí)自動(dòng)的向工作人員發(fā)出報(bào)警或者自動(dòng)的將配網(wǎng)系統(tǒng)的故障切除，從而達(dá)到配網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，避免發(fā)生電力事故?？偠灾S著用戶對(duì)供電質(zhì)量和效率要求的不斷提高，繼電保護(hù)裝置在配網(wǎng)供電系統(tǒng)中的作用日漸凸顯。實(shí)踐中，要想提高配網(wǎng)供電系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠性，必須做好以下幾個(gè)方面的工作。首先，應(yīng)當(dāng)合理配置繼電保護(hù)設(shè)備性能，以此來提高配網(wǎng)供電安全可靠性；其次，提高人員素質(zhì)和技能。

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