淺談220kV變電站中繼電保護的應用

摘要：電力行業的可持續發展必須建立在高效優質的電力服務基礎上，而要使電力服務水平得到有效的提升，在確保其安全的同時，保證電力系統可以快速、穩妥的運行已變得越來越重要。文章針對繼電保護的類型進行了研究，分析了主變差動保護、線路差動保護的回路概況，總結了兩種保護在線路中起到的作用，針對保護存在的問題提出了有效的措施。

關鍵詞：220kV變電站；繼電保護；電力服務水平；主變差動保護；線路差動保護 文獻標識碼：A

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

繼電保護是電力系統中極其重要的二次設備之一，是電力系統安全、穩定、經濟、可靠運行的重要保障。電力系統運行過程中，由于受到自然或人為條件的制約，在一定程度上會產生各種各樣的短路故障或不正常工作狀態。由于事故的發生往往是由故障和不正常工作狀態引起的，因此二者帶來的影響不可忽略。而繼電保護的任務就是將故障設備從系統中隔離出來，限制事故的影響及范圍，保證電能質量，提高供電的安全性和可靠性，然后根據具體性質要求進行操作管理。繼電保護是由測量部分、邏輯部分、執行部分組成，因此繼電保護回路是由電流回路、電壓回路、開入回路、開出回路、保護裝置組成的。本文從常規220kV變電站中220kV主變、220kV線路和220kV母線入手，探討繼電保護回路系統的應用問題，提出一些運行中的注意事項。

1 220kV變電站運行中繼電保護回路

1.1 主變保護回路

主變保護簡單的說，其是一套在主體變壓器上、起配合和保護作用的裝置。《南方電網220kV變壓器保護技術規范》中指出，主變保護主要由雙重化配置主后一體的電氣量保護和一套本體非電量保護組成，220kV斷路器保護可選擇性配置。主保護包括縱聯差動保護和差電流速斷保護，且動作后都是跳開變壓器各側斷路器。后備保護則包括高壓側后備保護、中壓側后備保護和低壓側后備保護。通過保護邏輯回路、開入、開出回路的配合的完善，要求主變保護裝置在電壓互感器二次回路發生斷線時，及時發出報警信號，并閉鎖可能誤動作的保護；在電流互感器處于暫態狀態和飽和情況下，主變保護可以正確動作；在變壓器保護的范圍內任何方式下產生的金屬性和非金屬性的故障時，保護都能正確動作，而在保護范圍以外發生故障時，則不出現誤動作現象。

1.2 線路保護回路

線路保護的保護對象是站與站之間的輸電線路。《南方電網220kV線路保護技術規范》指出，線路保護應該以“加強主保護、簡化后備保護”為原則，采用一套可將主保護和后備保護融為一體的繼電保護裝置。每回線路應按雙重化要求至少配置兩套完整的線路保護，并且這兩套線路保護應該做到相互獨立的和主后一體化。雙重化配置的兩套保護配置各自獨立的電壓切換裝置。在通道條件具備的條件下，可將每套保護都采用雙通道配置。對于長度不大于20km的短線路體系應至少配置一套縱聯電流差動保護，并盡可能地將通道優先采用專用光纖芯。對于同桿并架部分長度超過5km或超過線路全長30%的線路，配置兩套縱聯電流差動保護。存在旁路代運行方式的同桿并架線路可配一套縱聯電流差動保護和一套傳輸分相命令的縱聯距離保護。重冰區線路的保護適合采取雙通道保護，并至少提供一套可以用于應急的保護通道。

1.3 母差失靈保護回路

母差失靈保護實質就是母線保護，其包括母線差動保護和斷路器失靈保護。母動差保護以基爾霍夫定律為基礎，將母線作為一個節點，使運行和外部短路流入母線的電流向量為零。而斷路器失靈保護是在故障發生時，繼電器拒絕動作，自動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。母差失靈保護對于保障電網安全運行有著重要作用。

母線保護應該按雙重化原則進行配置，該配置的兩套母線保護的電流、電壓回路，直流電源和跳閘回路相互獨立，電流、電壓都分別來自各自對應的電流、電壓互感器的不同繞組。雙重化配置的兩套母線保護應分別動作于斷路器的一組跳閘線圈。對于雙重化配置的兩套母線保護來說，每套保護裝置都應該處理可能發生的所有類型的故障，并且兩套保護之間不能有任何電氣聯系，要將其運行和檢修時的安全性考慮進來，當一套保護退出時，必須使另一套保護的運行不受影響。

對于開入回路而言，其變壓器支路應將電氣量保護跳閘接點作為三相跳閘啟動失靈開入；其母聯和分段支路應將操作箱三跳啟動失靈（TJR）動作接點作為三相跳閘啟動失靈開入；而線路支路可將保護分相動作接點作為分相跳閘啟動失靈開入，將操作箱三跳啟動失靈（TJR、TJQ）動作接點作為三相跳閘啟動失靈開入。

對于開出回路，要求主變后備保護動作跳母聯（分段）應不啟動母聯（分段）斷路器失靈保護，而母線保護和獨立的母聯（分段）過流保護動作應該啟動母聯（分段）斷路器失靈保護。

對于電流互感器和電壓互感器，有如下要求：220kV母線及母聯（分段）保護適合采用型號為5P級電流互感器。對于各支路，應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，應該考慮為雙重化配置的兩套保護提供兩個不同的二次繞組。

2 常見220kV變電站不正確動作事件分析

2.1 保護裝置原理設計不合理或硬件設計不當造成保護誤動

2016年3月9日21時13分，海南煉化220kV變電站35kV系統故障，#1主變壓器阻抗保護動作跳閘，閉鎖煉化站35kV母線分段備自投，導致煉化站35kVI段母線失壓。原因是#1主變壓器保護裝置（GED30）軟件原理設計不合理，裝置測量阻抗落入動作區后不能瞬時返回，直至電流低于電流量監視定值后阻抗保護才返回。因此區外故障隔離后設備的負荷電流超過電流監視元件定值將導致保護越級動作。煉化廠35kV故障隔離后主變負荷電流0.6PU，超過監視元件出廠默認值0.2PU，#1主變保護誤動。

2.2 接線錯誤，驗收不到位造成保護誤動

2014年12月15日，220kV文山變電站2號主變保護由于區外故障引起主變穩態比率差動保護動作。經保護動作報文分析和現場檢查發現，2號主變第二套差動保護TA繞組誤取為測量繞組，在110kV馬亁Ⅱ回線線路故障后，文山變2號主變第二套差動保護TA飽和，差動繼電器的差動電流達到變壓器差動保護動作定值，差動保護動作。

2.3 誤操作造成保護誤動

海南儋州供電局220kV成塔I線線路啟動后，中調下令投入“220kV成塔Ⅰ線重合閘”，運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線發生故障時，大成側跳三相不重合。

3 維護注意事項

電流回路、控制回路、裝置是誤動的三大原因，那么在日常運行維護中應該注意以下四點：（1）做好保護驗收工作，驗收是保護正常運行的第一關，嚴守驗收關可以第一時間把誤接線、誤設計、誤整定扼殺在搖籃里；（2）做好保護定檢工作，在例行定檢工作中把好關，也可以發現可能遺留的問題并及時更改；（3）做好二次安全措施，布置和恢復安全措施時都要認真仔細，避免誤接線，做好與運行回路的隔離；（4）做好反事故措施執行工作，網省公司發布的反事故措施都是在事故事件的基礎上協商匯總出來的寶貴經驗，基層反事故措施應該做到應做必做，設備全覆蓋。

4 結語

近幾年，我國的經濟水平在世界上逐漸位居前列，伴隨著日益提高的經濟狀況，電力發展迅速崛起，不斷改善電網的安全和穩定性，已成為電力系統的主要發展方向。這就要求我們在前人關于繼電保護器研究的基礎上不斷更新，在設計回路的同時從實際出發，在促進電力發展的同時，達到經濟環境雙收益。

此外，電力工程的實施是安全管理的重點工作。如何在電力工作中進行有效合理的管理，是電力領導者必須探討的話題。合理有效的管理制度不僅有利于工作的展開，更使得電力系統在應用中更加安全。而且有效地提高文明施工的意識、完善風險工作，對于我國電力的發展有著積極作用。

220kV變電站是我國重要的電力設備之一，其運作的安全性與穩定性，與人們的生活工作息息相關，繼電保護系統是決定變電站安全運行的關鍵因素，對于保證變電站安全運行有著巨大的貢獻。相信在不久的將來，變電站運作中的繼電保護將在生產生活中逐漸應用，并促進我國電力事業健康發展。

參考文獻

[1] 王穎.淺談主變保護的現場應用[J].科技風，2011，28（5）.

[2] 黃瓊芳.220kV變電站運行中繼電保護回路系統應用分析[J].企業技術開發，2013，32（21）.

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

（責任編輯：蔣建華）