變電站繼電保護設計方法及問題研究

張瀚

摘 要：在我國電力事業(yè)不斷發(fā)展的背景下，變電站建設也得到了快速的發(fā)展。在變電站建設過程中，繼電保護的相關設計非常重要。由于設計不完善、不精細而出現(xiàn)各類問題，會對設備本身造成一定影響，最終影響系統(tǒng)穩(wěn)定運行。為避免上述情況出現(xiàn)，就要從多方面分析研究繼電保護設計上可能存在的問題，制定出合理的設計方案和實施方法。本文主要分析了繼電保護的相關原理依據(jù);闡述了變電站的繼電保護設計存在的主要問題及相關解決措施。希望能提供一定參考，為我國的電力事業(yè)作出貢獻，以實現(xiàn)電力事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

關鍵詞：變電站;繼電保護;設計方法;問題研究

1 變電站的繼電保護原理分析

變電站繼電保護直接關系到電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行以及電能傳輸質(zhì)量，是保證電力得到有效輸送的關鍵環(huán)節(jié)。因此，我們必須做好繼電保護相關設計，有效提升電力傳輸質(zhì)量。目前，變電站在進行電能傳輸時必須借助相應繼電保護裝置，以應對系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障和異常，確保傳輸過程中的安全和穩(wěn)定。繼電保護的相關設計一般都要兼顧相應技術標準和實際運行需求。

2 變電站繼電保護設計的主要問題

2.1 關于零序電流保護問題

由于電壓超過額定電壓而引起的故障主要為單相接地故障，其故障發(fā)生率可達90%。對于單相接地故障的有效切除方法為零序電流保護。接地短路時將產(chǎn)生很大的零序電流，利用該電流分量構(gòu)成保護。該方法能有效地保護線路并具有較高的靈敏性。零序保護常見構(gòu)件為3UO和3IO組成的方向構(gòu)件[1]。

2.2 關于母線電壓轉(zhuǎn)換問題

在變電站雙母線接線中，直流電源線和二次母線電壓的順利轉(zhuǎn)換需要母線側(cè)隔離倒閘進行輔助。在運行過程中，為避免由于隔離刀閘接觸故障而引起距離保護失壓和保護誤動作等問題，一般建議用雙位置繼電器替換普通繼電器。

2.3 關于后臺系統(tǒng)設計問題

在變電站系統(tǒng)整體設計中，后臺系統(tǒng)一般會被忽視。后臺系統(tǒng)在強電磁條件下長時間運行，數(shù)據(jù)交換量巨大，運行速度需嚴格要求[2]。因此，在后臺系統(tǒng)的設計過程中，一定要做好工控機選擇。目前，在變電站后臺設備選取過程中，越來越多的商用機被應用于后臺監(jiān)控系統(tǒng)，經(jīng)常會出現(xiàn)后臺系統(tǒng)故障，給系統(tǒng)穩(wěn)定運行帶來很大的隱患。因此，為保證后臺監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，就要加裝不間斷電源。不間斷電源逆變器的設計采用了兩路輸入電源。若站用電源出現(xiàn)故障時，直流電源就會自動開啟，以支撐后臺系統(tǒng)和站內(nèi)其他設備繼續(xù)運行。

3 繼電保護設計的幾點分析

3.1 關于母線保護和斷路器保護

在繼電保護設計過程中，母線保護和斷路器保護都是至關重要的。要根據(jù)變電站接線方式和實際主要運行狀態(tài)，篩選優(yōu)化出最完美的設計方案。在基礎配置方面要加強對母線保護的選取，一旦發(fā)現(xiàn)存在雙套失靈的可能，必須立即結(jié)合實際情況進行修正，完善失靈的相關保護功能，對整體的設計體系進行優(yōu)化和改進。根據(jù)實際需求，在對雙套保護系統(tǒng)進行科學合理的設置后，要對保護進行調(diào)試校驗，選擇正確啟動模式，有效實現(xiàn)失靈保護動作。對于母線的保護設計首先要對由變壓器故障或母線故障而引起的斷路器失靈問題進行全面分析研究，選擇正確的保護方案，達到所需最終目標，從而提升設計整體質(zhì)量。

3.2 關于線路保護的分析

在確保母線保護正確設計的情況下，還要根據(jù)相應設計標準，充分了解雙母線接線方法和每個環(huán)節(jié)的關鍵點所在，結(jié)合繼電保護設計的相關特點，不斷提升線路保護工作效果，合理處理第三條回路和相關合閘間的連接問題。其中，對于具備了重合閘的雙套保護線路，就不需要和三跳存在連接[3]。

3.3 關于故障錄波的信息管理

故障錄波信息管理的基礎，是要按照相關標準建設好相應的主站和站端系統(tǒng)。在具體工作過程中，借助故障錄波裝置，記錄故障前后狀態(tài)變化情況，準確反映故障時的變化和繼電保護動作行為，有利于后續(xù)的原因查找和事故分析。由于故障錄波對繼電保護的后評價具有重要作用，其信息管理應當采用存儲量大、精度高、使用壽命長的模塊。同時信息管理模塊也對后續(xù)故障診斷、保護和開關動作行為判別等有一定輔助作用。

3.4 關于電壓切換箱的接線

為盡可能減少接線錯誤或接頭接觸不良等問題，避免事故發(fā)生時對電壓切換箱造成損壞，在對保護裝置設計過程中，要充分結(jié)合雙重保護所具有的特點，將其保護方法主要設置為單輸，這樣才能更好地保證單一線路故障的切換速度和準確性，從而保證系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定。

3.5 繼電保護設計工作綜述

為更好地保證繼電保護的可靠性、選擇性、靈敏性、速動性，在設計過程中，必須結(jié)合實際情況，合理實施，不斷總結(jié)經(jīng)驗，遵循科學、規(guī)范、精確的設計原則和理念，熟知相應設計標準，善于發(fā)現(xiàn)工作中存在的問題，高效完成各項任務，不斷提高繼電保護設計水準，優(yōu)化完善設計模式和機制，保證繼電保護裝置工作效能，讓設計工作發(fā)揮最大作用。

4 結(jié)語

隨著我國科學技術不斷進步，電力事業(yè)的建設和發(fā)展也得到了巨大的促進作用。在電力系統(tǒng)的實際運行過程中，幾乎離不開繼電保護裝置的應用。但就目前我國變電站運行情況來看，依然還存在著不少問題。為了不斷的提高變電站安全可靠運行，就要盡可能地規(guī)范變電站繼保設計，從根本上實現(xiàn)對故障的快速可靠切除，保障系統(tǒng)穩(wěn)定和電能輸送。電力行業(yè)相關單位要結(jié)合自身特點和實際情況，不斷提升繼電保護的設計規(guī)范和科學合理性，盡可能保證電力系統(tǒng)的順利有序運行，不斷滿足社會用電需求。

參考文獻

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[3] 楊勇.變電站繼電保護二次回路設計存在的問題及解決措施[J].通信電源技術，2018，35（02）：171-172.

[4] 蔡柳榮.變電站二次繼電保護設計方法及問題分析[J].通訊世界，2017（12）：203-204.