淺談220kV變電站中繼電保護(hù)的應(yīng)用

摘要：電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展必須建立在高效優(yōu)質(zhì)的電力服務(wù)基礎(chǔ)上，而要使電力服務(wù)水平得到有效的提升，在確保其安全的同時(shí)，保證電力系統(tǒng)可以快速、穩(wěn)妥的運(yùn)行已變得越來越重要。文章針對(duì)繼電保護(hù)的類型進(jìn)行了研究，分析了主變差動(dòng)保護(hù)、線路差動(dòng)保護(hù)的回路概況，總結(jié)了兩種保護(hù)在線路中起到的作用，針對(duì)保護(hù)存在的問題提出了有效的措施。

關(guān)鍵詞：220kV變電站；繼電保護(hù)；電力服務(wù)水平；主變差動(dòng)保護(hù)；線路差動(dòng)保護(hù) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM77 文章編號(hào)：1009-2374（2016）34-0057-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.34.028

繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)中極其重要的二次設(shè)備之一，是電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行的重要保障。電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，由于受到自然或人為條件的制約，在一定程度上會(huì)產(chǎn)生各種各樣的短路故障或不正常工作狀態(tài)。由于事故的發(fā)生往往是由故障和不正常工作狀態(tài)引起的，因此二者帶來的影響不可忽略。而繼電保護(hù)的任務(wù)就是將故障設(shè)備從系統(tǒng)中隔離出來，限制事故的影響及范圍，保證電能質(zhì)量，提高供電的安全性和可靠性，然后根據(jù)具體性質(zhì)要求進(jìn)行操作管理。繼電保護(hù)是由測(cè)量部分、邏輯部分、執(zhí)行部分組成，因此繼電保護(hù)回路是由電流回路、電壓回路、開入回路、開出回路、保護(hù)裝置組成的。本文從常規(guī)220kV變電站中220kV主變、220kV線路和220kV母線入手，探討繼電保護(hù)回路系統(tǒng)的應(yīng)用問題，提出一些運(yùn)行中的注意事項(xiàng)。

1 220kV變電站運(yùn)行中繼電保護(hù)回路

1.1 主變保護(hù)回路

主變保護(hù)簡(jiǎn)單的說，其是一套在主體變壓器上、起配合和保護(hù)作用的裝置。《南方電網(wǎng)220kV變壓器保護(hù)技術(shù)規(guī)范》中指出，主變保護(hù)主要由雙重化配置主后一體的電氣量保護(hù)和一套本體非電量保護(hù)組成，220kV斷路器保護(hù)可選擇性配置。主保護(hù)包括縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)和差電流速斷保護(hù)，且動(dòng)作后都是跳開變壓器各側(cè)斷路器。后備保護(hù)則包括高壓側(cè)后備保護(hù)、中壓側(cè)后備保護(hù)和低壓側(cè)后備保護(hù)。通過保護(hù)邏輯回路、開入、開出回路的配合的完善，要求主變保護(hù)裝置在電壓互感器二次回路發(fā)生斷線時(shí)，及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并閉鎖可能誤動(dòng)作的保護(hù)；在電流互感器處于暫態(tài)狀態(tài)和飽和情況下，主變保護(hù)可以正確動(dòng)作；在變壓器保護(hù)的范圍內(nèi)任何方式下產(chǎn)生的金屬性和非金屬性的故障時(shí)，保護(hù)都能正確動(dòng)作，而在保護(hù)范圍以外發(fā)生故障時(shí)，則不出現(xiàn)誤動(dòng)作現(xiàn)象。

1.2 線路保護(hù)回路

線路保護(hù)的保護(hù)對(duì)象是站與站之間的輸電線路。《南方電網(wǎng)220kV線路保護(hù)技術(shù)規(guī)范》指出，線路保護(hù)應(yīng)該以“加強(qiáng)主保護(hù)、簡(jiǎn)化后備保護(hù)”為原則，采用一套可將主保護(hù)和后備保護(hù)融為一體的繼電保護(hù)裝置。每回線路應(yīng)按雙重化要求至少配置兩套完整的線路保護(hù)，并且這兩套線路保護(hù)應(yīng)該做到相互獨(dú)立的和主后一體化。雙重化配置的兩套保護(hù)配置各自獨(dú)立的電壓切換裝置。在通道條件具備的條件下，可將每套保護(hù)都采用雙通道配置。對(duì)于長(zhǎng)度不大于20km的短線路體系應(yīng)至少配置一套縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)，并盡可能地將通道優(yōu)先采用專用光纖芯。對(duì)于同桿并架部分長(zhǎng)度超過5km或超過線路全長(zhǎng)30%的線路，配置兩套縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)。存在旁路代運(yùn)行方式的同桿并架線路可配一套縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)和一套傳輸分相命令的縱聯(lián)距離保護(hù)。重冰區(qū)線路的保護(hù)適合采取雙通道保護(hù)，并至少提供一套可以用于應(yīng)急的保護(hù)通道。

1.3 母差失靈保護(hù)回路

母差失靈保護(hù)實(shí)質(zhì)就是母線保護(hù)，其包括母線差動(dòng)保護(hù)和斷路器失靈保護(hù)。母動(dòng)差保護(hù)以基爾霍夫定律為基礎(chǔ)，將母線作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，使運(yùn)行和外部短路流入母線的電流向量為零。而斷路器失靈保護(hù)是在故障發(fā)生時(shí)，繼電器拒絕動(dòng)作，自動(dòng)切斷一切電路的過程，以使停電范圍盡可能最小化，減小不必要的損失。母差失靈保護(hù)對(duì)于保障電網(wǎng)安全運(yùn)行有著重要作用。

母線保護(hù)應(yīng)該按雙重化原則進(jìn)行配置，該配置的兩套母線保護(hù)的電流、電壓回路，直流電源和跳閘回路相互獨(dú)立，電流、電壓都分別來自各自對(duì)應(yīng)的電流、電壓互感器的不同繞組。雙重化配置的兩套母線保護(hù)應(yīng)分別動(dòng)作于斷路器的一組跳閘線圈。對(duì)于雙重化配置的兩套母線保護(hù)來說，每套保護(hù)裝置都應(yīng)該處理可能發(fā)生的所有類型的故障，并且兩套保護(hù)之間不能有任何電氣聯(lián)系，要將其運(yùn)行和檢修時(shí)的安全性考慮進(jìn)來，當(dāng)一套保護(hù)退出時(shí)，必須使另一套保護(hù)的運(yùn)行不受影響。

對(duì)于開入回路而言，其變壓器支路應(yīng)將電氣量保護(hù)跳閘接點(diǎn)作為三相跳閘啟動(dòng)失靈開入；其母聯(lián)和分段支路應(yīng)將操作箱三跳啟動(dòng)失靈（TJR）動(dòng)作接點(diǎn)作為三相跳閘啟動(dòng)失靈開入；而線路支路可將保護(hù)分相動(dòng)作接點(diǎn)作為分相跳閘啟動(dòng)失靈開入，將操作箱三跳啟動(dòng)失靈（TJR、TJQ）動(dòng)作接點(diǎn)作為三相跳閘啟動(dòng)失靈開入。

對(duì)于開出回路，要求主變后備保護(hù)動(dòng)作跳母聯(lián)（分段）應(yīng)不啟動(dòng)母聯(lián)（分段）斷路器失靈保護(hù)，而母線保護(hù)和獨(dú)立的母聯(lián)（分段）過流保護(hù)動(dòng)作應(yīng)該啟動(dòng)母聯(lián)（分段）斷路器失靈保護(hù)。

對(duì)于電流互感器和電壓互感器，有如下要求：220kV母線及母聯(lián)（分段）保護(hù)適合采用型號(hào)為5P級(jí)電流互感器。對(duì)于各支路，應(yīng)允許其使用不同特性及變比的CT。在新建或改造電壓互感器的過程中，應(yīng)該考慮為雙重化配置的兩套保護(hù)提供兩個(gè)不同的二次繞組。

2 常見220kV變電站不正確動(dòng)作事件分析

2.1 保護(hù)裝置原理設(shè)計(jì)不合理或硬件設(shè)計(jì)不當(dāng)造成保護(hù)誤動(dòng)

2016年3月9日21時(shí)13分，海南煉化220kV變電站35kV系統(tǒng)故障，#1主變壓器阻抗保護(hù)動(dòng)作跳閘，閉鎖煉化站35kV母線分段備自投，導(dǎo)致煉化站35kVI段母線失壓。原因是#1主變壓器保護(hù)裝置（GED30）軟件原理設(shè)計(jì)不合理，裝置測(cè)量阻抗落入動(dòng)作區(qū)后不能瞬時(shí)返回，直至電流低于電流量監(jiān)視定值后阻抗保護(hù)才返回。因此區(qū)外故障隔離后設(shè)備的負(fù)荷電流超過電流監(jiān)視元件定值將導(dǎo)致保護(hù)越級(jí)動(dòng)作。煉化廠35kV故障隔離后主變負(fù)荷電流0.6PU，超過監(jiān)視元件出廠默認(rèn)值0.2PU，#1主變保護(hù)誤動(dòng)。

2.2 接線錯(cuò)誤，驗(yàn)收不到位造成保護(hù)誤動(dòng)

2014年12月15日，220kV文山變電站2號(hào)主變保護(hù)由于區(qū)外故障引起主變穩(wěn)態(tài)比率差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。經(jīng)保護(hù)動(dòng)作報(bào)文分析和現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，2號(hào)主變第二套差動(dòng)保護(hù)TA繞組誤取為測(cè)量繞組，在110kV馬亁Ⅱ回線線路故障后，文山變2號(hào)主變第二套差動(dòng)保護(hù)TA飽和，差動(dòng)繼電器的差動(dòng)電流達(dá)到變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作定值，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。

2.3 誤操作造成保護(hù)誤動(dòng)

海南儋州供電局220kV成塔I線線路啟動(dòng)后，中調(diào)下令投入“220kV成塔Ⅰ線重合閘”，運(yùn)行人員僅投入重合閘出口壓板，未將重合閘方式把手置“單重”位置（仍保留在“停用”位置），造成2015年10月07日220kV成塔Ⅰ線發(fā)生故障時(shí)，大成側(cè)跳三相不重合。

3 維護(hù)注意事項(xiàng)

電流回路、控制回路、裝置是誤動(dòng)的三大原因，那么在日常運(yùn)行維護(hù)中應(yīng)該注意以下四點(diǎn)：（1）做好保護(hù)驗(yàn)收工作，驗(yàn)收是保護(hù)正常運(yùn)行的第一關(guān)，嚴(yán)守驗(yàn)收關(guān)可以第一時(shí)間把誤接線、誤設(shè)計(jì)、誤整定扼殺在搖籃里；（2）做好保護(hù)定檢工作，在例行定檢工作中把好關(guān)，也可以發(fā)現(xiàn)可能遺留的問題并及時(shí)更改；（3）做好二次安全措施，布置和恢復(fù)安全措施時(shí)都要認(rèn)真仔細(xì)，避免誤接線，做好與運(yùn)行回路的隔離；（4）做好反事故措施執(zhí)行工作，網(wǎng)省公司發(fā)布的反事故措施都是在事故事件的基礎(chǔ)上協(xié)商匯總出來的寶貴經(jīng)驗(yàn)，基層反事故措施應(yīng)該做到應(yīng)做必做，設(shè)備全覆蓋。

4 結(jié)語(yǔ)

近幾年，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平在世界上逐漸位居前列，伴隨著日益提高的經(jīng)濟(jì)狀況，電力發(fā)展迅速崛起，不斷改善電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定性，已成為電力系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。這就要求我們?cè)谇叭岁P(guān)于繼電保護(hù)器研究的基礎(chǔ)上不斷更新，在設(shè)計(jì)回路的同時(shí)從實(shí)際出發(fā)，在促進(jìn)電力發(fā)展的同時(shí)，達(dá)到經(jīng)濟(jì)環(huán)境雙收益。

此外，電力工程的實(shí)施是安全管理的重點(diǎn)工作。如何在電力工作中進(jìn)行有效合理的管理，是電力領(lǐng)導(dǎo)者必須探討的話題。合理有效的管理制度不僅有利于工作的展開，更使得電力系統(tǒng)在應(yīng)用中更加安全。而且有效地提高文明施工的意識(shí)、完善風(fēng)險(xiǎn)工作，對(duì)于我國(guó)電力的發(fā)展有著積極作用。

220kV變電站是我國(guó)重要的電力設(shè)備之一，其運(yùn)作的安全性與穩(wěn)定性，與人們的生活工作息息相關(guān)，繼電保護(hù)系統(tǒng)是決定變電站安全運(yùn)行的關(guān)鍵因素，對(duì)于保證變電站安全運(yùn)行有著巨大的貢獻(xiàn)。相信在不久的將來，變電站運(yùn)作中的繼電保護(hù)將在生產(chǎn)生活中逐漸應(yīng)用，并促進(jìn)我國(guó)電力事業(yè)健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：胡偉偉（1980-），女，河北泊頭人，廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司惠州供電局工程師，研究方向：繼電保護(hù)。

（責(zé)任編輯：蔣建華）