110kV變電站繼電保護常見故障與對策分析

姜利欣

（濟南裕興化工有限責任公司，山東濟南，250119）

110kV變電站繼電保護常見故障與對策分析

姜利欣

（濟南裕興化工有限責任公司，山東濟南，250119）

隨著電力系統的逐步優化與發展，對變電站供電可靠性、穩定性的要求也逐步提高。為了確保變電站供電的可靠性與穩定性，離不開繼電保護系統，一旦繼電保護出現故障，會直接影響變電站供電的安全穩定。本文重點就110kV變電站繼電保護常見故障進行了分析，并提出了故障處理對策，以供參考。

110kV變電站；繼電保護；故障；對策

變電站繼電保護難以避免會出現一些故障，致使其難以充分發揮有效的保護作用，直接影響了變電站運行過程及供電的安全穩定性，有必要針對這些故障展開分析，并采取有效的處理對策加以排除，充分發揮繼電保護的作用，提高變電站供電的可靠性、穩定性。

1 繼電保護的原理與構成

繼電保護能夠對被保護設備及元件能否有效運行進行判斷，明確是故障區內部還是外部存在故障。為了確保繼電保護裝置充分發揮這一功能，要求繼電保護必須滿足靈敏性、可靠性、可選擇性與動作迅速性，只有這樣，方可確保繼電器可靠運行。

圖1 繼電保護裝置原理圖

表1 繼電保護的種類

繼電保護裝置包括輸入環節、測量環節、邏輯環節、執行與輸出環節三部分，如圖1所示。根據不同的劃分依據，可將其分為不同的類型。根據被保護對象的不同，包括輸電線、主設備保護兩種類型；根據保護裝置及其所處理信號量的不同，可將其分為模擬式、數字式保護兩類；根據保護功能的不同，可將其分為短路故障、異常運行保護兩類；根據保護原理的不同，包括過電流、過電壓、低電壓、差動、距離、功率、高頻保護等類型，見表1。

2 110kV變電站繼電保護常見故障與處理對策分析

根據110kV變電站繼電保護實際情況出發，其故障包括三種類型：產品來源故障、運行故障、潛在故障。其中，產品來源故障主要由于裝置質量不滿足要求所引起的各種故障；潛在故障會給變電站的正常運行造成極大的影響，多數停電事故的發生，均由于潛在故障所引發，為此，必須加強潛在故障排查，關注跳閘元件是否正常，確保潛在故障存在時能夠及時被發現和排除；運行故障屬于繼電保護故障中必須引起足夠重視的故障類型，例如開關拒合、主變差動保護動作失誤、電壓互感器故障等，是下文重點分析的一類故障。

2.1 開關拒合

在110kV變電站輸出線路分別設置了電流速斷、過電流保護兩類繼電保護裝置， 10#開關通斷直接決定了多數地區供電的通斷與否，自該開關投入運行之后，始終運行良好。但隨著用電負荷及配變容量的逐步增大，幾年后，10#開關出現拒合故障，有關人員難以排除該故障，并對其進行了記錄，出具了異常通知單。引起這一故障的原因：一是開關所在線路存在相間短路等故障，二是開關節點出現焊死或合閘卡死等問題，難以復位。但當工作人員檢驗并測試這一情況時，這兩種情況均正常。這表明并非為“開關跳躍”故障，但運行過程中仍會存在拒合情況，經系統排查后發現，引起該故障的原因是由于該開關過流保護缺乏時限。

該故障處理對策。這一故障的原因是由于時間繼電器連接過程中，僅將瞬動常開接點連入回路中，并未連入延時閉合常開接點，改接線路之后故障排除，也沒有再出現開關拒合的問題。這說明是合閘時沖擊電流的影響，當開關剛投入運行時，供電負荷小，沖擊電流也不大，難以啟動保護裝置作用，隨著負荷逐步增加，沖擊電流也越來越大，一旦增大至能夠啟動保護裝置后，開關就會自動拒合。若改變運行方式，會減小沖擊電流，則開關又能成功合閘。在改裝電路后并無法徹底解決合閘沖擊電流問題，但時限保護裝置能夠幫助躲過沖擊電流的作用。

2.2 主變差動保護

該故障也經常發生，如某110kV變電站主變容量2萬kVA，電壓等級包括110kV、35kV、10kV三種，不同電壓等級的接線方式不盡相同，35kV單母線方式接線，10kV接線方式為單母線分段帶旁路。后期由于需要增設一臺1萬kVA的主變，試運行過程中一切正常，對110kV側開關測試過程中空載24h無故障產生，但35kV側開關測試過程中，主變差動保護啟動。探其原因，當主變差動保護啟動時，其所保護范圍并無任何故障，表明該故障是由于CT極性接錯所導致，經測試后驗證了這一推斷。

故障處理對策。通過重新進行連接、投入運行后，該35kV側負荷的功率大于620kW時，保護裝置報警信號啟動。若設定值為0.2A時，報警信號延時5s之后啟動，表明線路流經了超出限定值的不平衡電流，檢查過程中卻未見異常。因此，對其展開了計算，顯示35kV側Kpm=1.39，將35kV側CT變比200/5錯誤認成了400/5，對其加以更正之后，運行無異常情況出現。該故障出現是因采用了不同廠家開關裝配后未開展匹配測試所導致的。因此接線過程中必須對設備各參數值、保護限定值等加以核對，避免人為失誤出現。

2.3 低壓側近區故障與處理

由于變壓器低壓側近區常常出現短路現象，致使經常有大電流沖擊變壓器，破壞了變壓器的動穩定性，致使變壓器受損。與此同時，低壓側近區存在短路還會導致變壓器內部出現故障。由于變壓器對于瞬時沖擊電流往往缺乏有效的抵御能力，而且所承受大電流沖擊的時間也有限，因此，為了確保變壓器不被燒壞，必須對低壓側母線故障進行處理。

故障處理對策。于低壓側增設相應的過流保護設備，要求該裝置應限流速斷，以便有效配合低壓出線速斷。若高壓側閉鎖過流對于低壓側母線具有較高靈敏度時，需將原有低壓側過流分別設為兩段，即限時速斷、過電流，前者同出線速斷予以配合，重點作用于在跳本側，后者同出線電流予以配合，先對本側限跳，再對總出口限跳。總而言之，增設限時速斷后，一旦低壓側母線存在故障或出線近區存在故障，但斷路器、速斷保護等未動作，此時，新設置的限時速斷裝置都能夠迅速地將故障排除。

3 結語

110kV變電站繼電保護為電力系統的安全穩定運行提供了基本保障。就電力工作人員而言，必須針對繼電保護常發生的故障加以系統分析，通過經驗、定位、分段等處理方法，及時排除故障，確保電網、變電站供電設備的安全穩定性。

[1] 賴學強.提高110kV數字化變電站繼電保護可靠性的措施[J].高科技與產業化,2010,32(8):391-395.

[2] 王洪.關于110kV變電站直流電源故障分析的實踐探討[J].中華民居,2010, 13(12):193-196.

Analysis of common failures and Countermeasures of relay protection in 110kV substation

Jiang Lixin
（Ji'nan Yuxing Chemical Co., Ltd.，Ji'nan，Shandong，250119）

With the gradual optimization and development of power system,the reliability and stability of the substation are also gradually improved..In order to ensure the reliability and stability of the substation power supply,the relay protection system can not be separated from the relay protection system. Once the relay protection fault occurs, the substation power supply security and stability will be directly affected..This paper mainly analyzes the common faults of relay protection in 110kV substation,and puts forward some countermeasures for fault treatment..

110kV substation; relay protection;fault;countermeasure