淺析110kV變電站繼電保護(hù)故障及解決方法

丁清樹

摘 要：當(dāng)前，為滿足對(duì)社會(huì)的電力供應(yīng)，電力企業(yè)建立了大量的110kV變電站。110kV變電站對(duì)于維護(hù)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，促進(jìn)電網(wǎng)建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展具有至關(guān)重要的意義。因此，要加強(qiáng)對(duì)110kV變電站的繼電保護(hù)。本文芻議了110kV變電站繼電保護(hù)故障及解決方法，以期為我國(guó)變電站繼電保護(hù)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：110kV變電站；繼電保護(hù)；故障；解決方法

中圖分類號(hào)：U224 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

加強(qiáng)繼電保護(hù)，對(duì)于維護(hù)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行具有至關(guān)重要的意義。繼電保護(hù)，對(duì)于確保電力元件的正常工作發(fā)揮著基礎(chǔ)性作用。加強(qiáng)繼電保護(hù)有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)故障的有效降低，有利于減少電力系統(tǒng)故障造成的損失。因此，有必要對(duì)當(dāng)前110kV變電站繼電保護(hù)中存在的問(wèn)題進(jìn)行深入分析，探究行之有效的繼電保護(hù)故障解決方法，加強(qiáng)對(duì)電力系統(tǒng)的控制，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全與穩(wěn)定，確保電力系統(tǒng)的供電穩(wěn)定，促進(jìn)電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

一、110kV變電站繼電保護(hù)概述

1.繼電保護(hù)概述

繼電保護(hù)裝置，能有效區(qū)分電子元件的運(yùn)行狀態(tài)，能準(zhǔn)確判斷故障位置。繼電保護(hù)設(shè)施主要由三方面構(gòu)成，分別是測(cè)量元件、邏輯程序以及執(zhí)行輸出。繼電保護(hù)大致可分為兩部分，一是主設(shè)備保護(hù)，一是輸電線保護(hù)。在繼電保護(hù)中，按照保護(hù)設(shè)備來(lái)區(qū)分，可分為兩部分，一部分是數(shù)字式保護(hù)，一部分是模擬式保護(hù)。

2.110kV變電站繼電保護(hù)要求

在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)于設(shè)備和線路問(wèn)題，繼電保護(hù)體系要及時(shí)進(jìn)行有效的故障處理，避免故障不良影響的蔓延。在110kV變電站繼電保護(hù)中，故障設(shè)備與線路出現(xiàn)拒動(dòng)時(shí)，要將故障位置與相鄰保護(hù)設(shè)施進(jìn)行故障切除，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障破壞的減少。

二、案例分析

以福建省某市110kV變電所10kV開關(guān)拒合為案例，分析110kV變電站繼電保護(hù)故障及解決方法。

1.案例概況

福建省某市110kV變電所有一臺(tái)容量為2萬(wàn)kVA的主變。該主變的10kV線路配置了電流速斷保護(hù)和過(guò)電流保護(hù)，10kV10#開關(guān)對(duì)該市部分地區(qū)的負(fù)荷供電。10kV10#開關(guān)自投入運(yùn)行以來(lái)，一直保持良好的運(yùn)行狀態(tài)。但是隨著城市負(fù)荷的逐漸上升，配變的容量也日益增大。10kV10#開關(guān)出現(xiàn)拒合故障。該開關(guān)在合閘時(shí)，會(huì)發(fā)出連續(xù)的跳合聲響，開關(guān)時(shí)而無(wú)法正常閉合。相關(guān)運(yùn)行人員判定該10kV10#開關(guān)存在“開關(guān)跳躍”的缺陷和故障。

2.原因分析及解決方法

針對(duì)該10kV10#開關(guān)的拒合故障，相關(guān)工作人員測(cè)試和檢查了該10kV10#開關(guān)的控制和保護(hù)回路，排除了“開關(guān)跳躍”的缺陷。因?yàn)橹挥挟?dāng)線路存在永久性相間短路故障，且控制開關(guān)的接點(diǎn)焊死或者是控制開關(guān)在合閘位置卡死，才會(huì)導(dǎo)致開關(guān)跳躍。然而，該10kV10#開關(guān)并不存在上述原因，因此，該開關(guān)并不存在“開關(guān)跳躍”的缺陷。相關(guān)工作人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行細(xì)致的分析，得出結(jié)論，該10kV10#開關(guān)故障與保護(hù)裝置的動(dòng)作有關(guān)系。相關(guān)的繼電保護(hù)工作人員對(duì)控制和保護(hù)回路進(jìn)行重新檢查，發(fā)現(xiàn)該10#開關(guān)的過(guò)流保護(hù)沒(méi)有時(shí)限。該開關(guān)隨著城市負(fù)荷和配電容量的不斷增加，導(dǎo)致開關(guān)合閘時(shí)的沖擊電流相應(yīng)增大。該沖擊電流逐漸增加到能夠啟動(dòng)過(guò)流保護(hù)裝置，開關(guān)合閘時(shí)的保護(hù)動(dòng)作導(dǎo)致了開關(guān)跳開，隨之出現(xiàn)開關(guān)拒合故障。因此，相關(guān)工作人員將回路實(shí)施改接，使時(shí)間繼電器接點(diǎn)改接后，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)裝置在時(shí)限上可以躲過(guò)開關(guān)合閘造成的沖擊電流，解決了開關(guān)拒合的問(wèn)題。

三、110kV變電站繼電保護(hù)故障

1.產(chǎn)源故障

當(dāng)繼電保護(hù)設(shè)備的質(zhì)量和性能存在問(wèn)題時(shí)，110kV變電站繼電保護(hù)容易出現(xiàn)產(chǎn)源故障。另外，在110kV變電站繼電保護(hù)中，不適當(dāng)?shù)脑O(shè)備選型配置，會(huì)悖離繼電保護(hù)的要求，從而導(dǎo)致繼電保護(hù)中故障的產(chǎn)生。

2.運(yùn)行故障

在110kV變電站繼電保護(hù)運(yùn)行過(guò)程中，要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范運(yùn)行繼電保護(hù)設(shè)備。在繼電保護(hù)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，相關(guān)操作人員的技術(shù)水平參差不齊，缺乏高效的協(xié)調(diào)配合，容易導(dǎo)致一系列的繼電保護(hù)設(shè)備運(yùn)行故障，諸如開關(guān)柜合以及主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作等。

3.隱性故障

在110kV變電站繼電保護(hù)運(yùn)行過(guò)程中，隱性故障會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的不良影響和破壞。通常，隱性故障的預(yù)防具有較大的難度，在實(shí)際運(yùn)行中，會(huì)造成停電事故。

4.電流互感飽和故障

當(dāng)配電系統(tǒng)出現(xiàn)設(shè)備終端負(fù)荷的不斷增容時(shí)，將會(huì)造成較大的短路電流。在通常狀態(tài)的短路情況下，電流互感器誤差會(huì)隨著短路電流倍數(shù)的加大而加大。當(dāng)線路出現(xiàn)短路時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電流互感器飽和故障，造成再次感應(yīng)的二次電流減小甚至趨于零。

5.其他故障

除了上述故障，在110kV變電站繼電保護(hù)中，還存在其他故障，諸如節(jié)點(diǎn)故障、繼電器燒毀以及繼電器的不運(yùn)行、不復(fù)位等。繼電器燒毀會(huì)導(dǎo)致繼電器誤動(dòng)作指示燈的異常。

四、110kV變電站繼電保護(hù)故障解決方法

1.替換法、短接法與直觀法

要建立健全110kV變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的故障處理制度，實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電保護(hù)故障損失的減少。在110kV變電站繼電保護(hù)中，主要有替換法、短接法和直觀法等處理故障的方式。替換法，在繼電保護(hù)中，會(huì)對(duì)出現(xiàn)故障以及可能存在故障的電子設(shè)備元件進(jìn)行替換，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的解決。如果采用替換法無(wú)法有效解決繼電保護(hù)中的故障，則說(shuō)明故障的原因并不是元件問(wèn)題。因此，采用替換法，可以有效判斷元件的運(yùn)行狀態(tài)以及自身狀況，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)故障產(chǎn)生范圍的有效縮減。在繼電保護(hù)中，短接法與替換法的作用較為類似，都能有效縮減故障發(fā)生的范圍。在110kV變電站繼電保護(hù)中，使用短接法對(duì)段路線進(jìn)行連接，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的準(zhǔn)確判斷。在線路短接位置，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)故障時(shí)，則可以實(shí)現(xiàn)對(duì)該位置故障的排除。短接法在110kV變電站繼電保護(hù)使用中，存在一定的局限性，短接法只適合用于電磁鎖故障，以及回路開關(guān)故障中。在110kV變電站繼電保護(hù)中，在檢測(cè)故障時(shí)無(wú)法使用儀器的情況下，大多采用直觀法。直觀法具有較為簡(jiǎn)單的處理方式。當(dāng)繼電保護(hù)開關(guān)，在拒分和拒合的情況下，普遍采用直觀法對(duì)繼電保護(hù)故障進(jìn)行檢測(cè)。

2.檢修、更新元件與逐項(xiàng)替代法

相關(guān)工作人員要嚴(yán)格按照制度規(guī)定，加錢對(duì)元件的定期檢修和替換，對(duì)于出現(xiàn)故障的元件，要及時(shí)進(jìn)行更換，以避免發(fā)生其他故障。在110kV變電站繼電保護(hù)中，相關(guān)工作人員要在繼電保護(hù)工作中，提高自己解決繼電保護(hù)故障的能力，對(duì)相關(guān)的管理規(guī)范進(jìn)行明確的掌握和理解，了解繼電保護(hù)工作的原理和規(guī)律，提高110kV變電站繼電保護(hù)的安全性和穩(wěn)定性，提高繼電保護(hù)故障的處理效率。逐項(xiàng)替代法通過(guò)將并聯(lián)的回路實(shí)施逐項(xiàng)分離，并按照正確的順序放回，通過(guò)尋找具體的故障回路，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障具體位置的確定。

3.加強(qiáng)微機(jī)保護(hù)

變電站的微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，以繼電保護(hù)、信號(hào)報(bào)警、監(jiān)控為基礎(chǔ)，將單片機(jī)構(gòu)成的保護(hù)和測(cè)控裝置在儀表室內(nèi)對(duì)電流互感器發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行接收，通過(guò)計(jì)算機(jī)的輔助，實(shí)現(xiàn)對(duì)其有功電度和有功功率的有效轉(zhuǎn)化。加強(qiáng)微機(jī)保護(hù)，可以有效監(jiān)控110kV變電站中各設(shè)備構(gòu)成的工作狀態(tài)，有利于及時(shí)修正故障問(wèn)題，有利于提前設(shè)置繼電保護(hù)中的整定值。

結(jié)語(yǔ)

在110kV變電站繼電保護(hù)中，要重視繼電保護(hù)中出現(xiàn)的故障，采取行之有效的措施，諸如靈活運(yùn)用替換法、短接法與直觀法，加強(qiáng)微機(jī)保護(hù)等解決110kV變電站繼電保護(hù)中存在的故障，確保電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定，促進(jìn)電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

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