高壓配電的繼電保護及其整定探討

丁伯才 劉琳

摘要：電力發展與人們的生活息息相關，在社會生產中發揮著重要的作用。隨著人們對供電需求的不斷增加，電力基礎設施建設逐漸增多，對配電工作提出了更高的要求。文章從高壓配電的現狀出發，分析其中的不安全因素，安裝繼電保護裝置和做好整定工作，提高配電安全性，保證正常的供電，促進正常的生產生活。

關鍵詞：高壓配電；繼電保護；整定工作；電力基礎設施；供電需求；配電安全性 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM726 文章編號：1009-2374（2016）29-0110-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.29.049

目前，高壓線路鋪設范圍廣、數量多，由于自身具有一定的危險性，因此在配電中加強保護至關重要。繼電保護及其整定是配電過程中的重要保護措施，可以減少發生故障的幾率，保證供電的可靠性。在整個系統中，變壓器是核心，為了保證供電的平穩，可以根據變壓器自身各方面的屬性，考慮工作性能高的繼電保護裝置進行安裝。

1 繼電器保護裝置概述

在系統運行的過程中，可以根據常見故障的類型和電壓的高低等情況，進行繼電保護裝置的安裝。通常情況下，不同容量的電力變壓器所需要進行的保護措施存在差異，需要根據不同的容量進行對保護形式的選擇，通常過電流、過負荷、速斷等保護形式，需要從實際情況出發。

實際操作中，繼電器保護裝置需要達到一定的技術要求，滿足系統運行的需要。它具有一系列明顯的應用優勢，在過電流保護形式中，接線方式比較多樣，需要科學確定。例如三相三繼電器接線、兩相兩繼電器接線，在安裝中形狀一般呈現不完整性；相對而言，兩相單繼電器式接線，靈敏度、可靠性相對較高，運行效率較高。

2 繼電保護以及整定計算

在配電的過程中，為了保證系統運行的可靠，需要按照一定的技術標準進行繼電保護裝置的安裝，裝置類型比較多樣，需要進行各種方式的分析，提高不同保護形式的科學性。

2.1 瓦斯保護

瓦斯在煤礦等礦產行業比較常見，是一種氣體。瓦斯保護，簡單而言，就是氣體保護，主要應用于變壓器匝間短路和相間短路等情況，可以解決油箱內部的問題。該保護形式具有多方面優勢，可以減少油箱內部故障問題，反應比較敏捷，比較簡單易行，提高了解決問題的能力。但是也存在一定的局限性，能夠快速解決油箱內部的問題，但是對外部故障起不到保護的作用，相對而言，解決問題不夠全面，因此在解決問題的過程中要實現和其他保護措施的結合使用，才能達到理想的保護效果。

2.2 過電流保護

在過電流保護的過程中，要采用設時限的方式，與瓦斯保護的針對對象不同，這種方式主要針對外部故障，主要是通過觀測外部故障引起的繞組電流數值進行判定，然后進行問題的解決。在瓦斯保護等形式應用之后，沒有達到理想的效果時可以采用此種方法作為后備保護，效果相對較好。過電流保護裝置指的是在系統啟動之后，實際電流避過了設置中設定的額定電流起到了保護作用的一種裝置，通常情況下要根據實際的配電情況和地區的用電情況進行接線方式的選擇，可以通過一定的公式進行過電流的計算，其中涉及到可靠系數、互感器的變流比。變壓器的實際工作電流、額定電流等，在計算之前，要進行相應值的測量和計算，保證數值的科學性。這個過程中，需要進行過電流保護裝置性能的測定，注意相應的事項，從而達到理想的應用效果。第一，動作時限。在安裝過程中，需要根據階梯式的時限配合原則進行時限限定，并且還要滿足電力系統的實際技術要求。配電廠設定時限過電流保護裝置整定時間一般為2秒，其他非電力工廠時間相對較少。根據相應的計算，可以得出最終的時限設定在1.5秒相對比較合適；第二，進行靈敏度測驗。這個過程中，需要采用專業的方法進行測驗，可以在變壓器二次側母線最小運行方式的情況下，進行兩相短路電流數值的觀測，做好數據的記錄和分析，從而分析靈敏度是否達到了技術要求。在實際操作中，在上述的情況中，如果發生短路，相關的電壓變比會發生一定的改變。

2.3 電流速斷保護

這個保護方式與過電流保護有一定的相似性，但是也存在差異。在系統啟動時，電流要根據規避裝置二次最大運行方式下的三相短路來進行整定。其中涉及到的變量有可靠系數，一般情況下，在1.3～1.5之間比較適宜；另一個數值是三相短路中的電流。而且也需要進行靈敏度的校驗，需要對反應程度做一個科學的評定，從而保證能夠在出現故障的情況下及時進行反饋和處理。這個過程中，如果經過檢測，靈敏度不符合技術要求，不能投入使用，可以采用其他保護方式進行替代。

2.4 差動保護

差動保護，在運行的過程中，對裝置中出現的電流差會進行充分的反映，根據差值采取一定的措施進行動作的保護裝置。這個過程中需要構建環路，采用變壓器兩邊的互感器進行直接串聯，在此基礎上需要將繼電保護裝置安裝在環路中，可以采用并聯的形式，從而對環路中通過的電路進行控制，具體的數值要與互感器中兩次通過電流數值之差相對等，保證電流的平衡。另外，如果采用的接線方式、采用的互感器變流比相對科學的情況下，互感器中兩次通過的電流基本沒有差異，此時環路中通過的電流數值為0，保護裝置不工作。通過分析可以發現，該保護措施存在一定的局限性，當存在差值，可以起到保護的效果；當沒有差值，保護裝置不工作，故障得不到迅速恢復。再者，需要明確差動保護的范圍和對象。在系統運行的過程中，差動保護主要保護互感器之間內的區域，可以進行繞組內部和引出線方面故障的處理。

在差動保護的應用中，需要明確相應的注意事項，進行不平衡電流的防治。第一，要進行原因的分析。在進行接線的時候，變壓器兩側繞組接線方式存在差異，從而導致出現了不平衡電流。在實際運行中，兩側電流存在一定的相位差，即使保持同樣的接線方式，也達不到理想的防治效果，數值達不到等同。繼電器兩側的接線方式存在不同，因此在實際安裝的時候，可以做一定的調整，將變壓器兩側的線路接線方式進行交換，可以有效地達到消除的效果。第二，勵磁涌流產生的不平衡電流。該勵磁電流直流經變壓器電源的一側，因此在差動回路中得不到平衡。一般而言，系統正常運行，通過的電流數值相對較小，占額定電流的比例也在一定的范圍之內，而且即使外部出現故障，該數值將會更小，產生的影響也相對較低。但是故障恢復，電壓變高，該電流會突然增大，對系統的影響逐漸增加。勵磁電流與系統運行中很多因素有關，例如變壓器容量的大小、回路的阻抗等，需要認真進行原因的分析，然后進行有針對性的防治。第三，互感器的變比不合理。在實際操作中，經過經驗的積累，互感器的變比相對比較固定。但是在實際操作中，互感器的變比計算值和標準的參考值不可能保持完全一致，因此會產生兩側電流不平衡的現象，如果變壓器外部發生故障，該數值還會不斷增加，影響擴大。在這樣的情況下，可以采用專業的裝置進行電流的平衡，可以在系統中采用差動繼電器的平衡線圈，應用比較合適的形式，從而實現電流的平衡，達到理想的防治效果。第四，互感器自身屬性的影響。在裝置安裝的過程中，變壓器兩側的互感器的屬性可能存在一定的差異，例如型號、特性等，從而導致了不平衡電流的產生。通過各種不平衡電流原因的分析，可以進行分類，勵磁電流可以通過設置變流器的方式進行消除，后三種電流可以通過控制外部短路故障，進行不平衡電流的消除。

3 差動保護整定計算方法

3.1 二次測回路電流計算

在計算的過程中，首先需要測量和了解變壓器兩側的額定電流、變流比等。因此，在計算中，要先深入實地進行調查，測量不同電壓之下各種變量的數值，先進行變流比的計算，然后進行最終數值的計算，可以進行對比，進行計算方式的優化。通過計算的數值，需要對系統裝置進行調整，保證繼電保護裝置發揮良好的效果，保證系統的安全平穩運行。

3.2 啟動電流的計算

在該計算中，進行條件的假定。例如，現在需要計算35kV側的啟動電流，要確定兩個方面的問題：第一，避開最大勵磁電流的情況。這個過程中，需要可靠系數和額定電流相乘，得出的數值就是避開最大勵磁電流的條件；第二，錯開外部故障的最大不平衡電流條件，可以通過以下公式進行計算。公式如下：

式中涉及到多個變量，例如可靠系數。

式中：Kk表示可靠系數，一般情況下，1.3比較適宜；Ktx表示電流互感器的同型系數，根據互感器型號的不同，進行Ktx的取值；當型號不同時，取值為1，當型號相同，取值為0.5；f指的是互感器中存在的最大誤差值；剩余的兩個變量是指改變分接頭產生的誤差、繼電器整定匝數與計算匝數不相等引起的誤差。這些數值確定之后，可以根據公式進行數值的計算。

這些數值計算之后，需要根據計算情況進行線圈匝數的科學確定，做好靈敏度的檢驗，從而保證系統的正常運行。

4 結語

社會在發展，技術在進步，利用技術和保護裝置進行配電系統的改進，實用性強，應用價值高。在繼電器保護及其整定中，要做好數值的計算，明確應用過程中的注意事項，清楚不同保護方式的應用特點，從而提高保護裝置的使用效果，保證配電的質量。

參考文獻

[1] 高亮，王婷.配電網繼電保護整定及特性仿真分析[J].上海電力學院學報，2008，24（3）.

[2] 陳鋒.開平電網繼電保護故障分析、整定計算及仿真軟件的研究[D].華南理工大學，2007.

[3] 曾杰.基于C/S模式的配電網繼電保護整定系統的研究與開發[D].華中科技大學，2004.

[4] 王勝利，石靜，常喜強，等.繼電保護整定計算及運行管理省地一體化數據平臺的研究與開發[J].四川電力技術，2011，34（3）.

[5] 單廣忠.內蒙古電網繼電保護整定計算及全過程管理軟件的研究[D].華北電力大學（北京），2005.

作者簡介：丁伯才（1984-），男，湖北武漢人，武漢海王科技有限公司工程師，研究方向：電氣工程及其自動化；劉琳（1980-），女，山東菏澤人，武漢海王科技有限公司中級工程師，研究方向：自動化測控。

（責任編輯：小 燕）