220kV變電站主變后備保護與10kV側出線保護配合問題分析

楊薪

摘要：隨著我國電力工業的快速發展和輸電技術的不斷推廣，電力工業不僅給人民生活和社會生產帶來強大的動力，而且對后備保護技術提出了更高的要求。220kv變電站主變壓器容量的不斷增大，保證供電可靠性和設備安全是繼電保護的重要任務。10kV系統電壓低，線路保護配置簡單，但整定和協調困難。結合實踐經驗，針對主變出線保護與后備保護配合存在的問題和特點，從主變后備保護整定方案出發，探討了整定參數的選擇，并提出了解決方案和經驗數據供參考。

關鍵詞：后備保護;整定;方案;新思路

隨著國內經濟和城市發展的速度和規模不斷擴大。同時，城市用電需求不斷增加，對城市電網建設提出了更高要求。城市電網系統中的變電站對整個城市電網的穩定性和電網的運行效率有著最直接的影響。為了更好地保證城市電網的運行效率，促進國內電力行業的穩定發展，必須做好變電站的運行維護工作，降低變電站運行故障的概率，保證變電站的運行質量。

一、變壓器相間后備保護概況

主變壓器作為220kV變電站的主要元件之一，用來確保供電的可靠性。伴隨著我國電力設備的快速發展，電網結構也日趨復雜，許多220kV變電站的主變壓器開始承擔起城郊或者城縣的一些供電任務。而且10kV側出線保護系統具有電壓低，線路保護配置簡單等特點，但是整體配合的難度卻相當大，由于10kV線路故障率較高，一旦故障線路自身的保護裝置或者斷路器拒動，就很可能引發主變跳閘或者其他故障，促使大面積停電或者主變后備損壞。

1.變壓器保護的基本配置原則

為了反映變壓器外部故障引起的過電流，以及作為變壓器內部短路的后備，變壓器均應裝設電流保護作為后備。根據變壓器容量大小以及短路電流水平，考慮到保護靈敏度的要求，變壓器相間短路的后備保護一般設置為負荷電壓閉鎖過流保護、變壓器過負荷保護、變壓器零序保護、間隙保護等幾方面功能。

2.復壓閉鎖過流的配置和整定原則

復合電壓鎖閉元件是利用正序低電壓和負序過電壓反應系統故障，是防止保護誤動作的對稱序電壓測量元件。主變過流保護作為反映變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過電流或者變壓器內部故障時差動保護和瓦斯保護的后備。低電壓整定值一般應小于正常運行情況下母線上可能出現的最低工作電壓，通常整定為0.6到0.7倍母線額定運行電壓值。復合電壓中的負序電壓，是為了利用不對稱故障時負序電壓的出現提高電壓閉鎖的靈敏度。負序電壓元件的啟動電壓按照躲過正常運行方式下可能出現的最大不平衡電壓來整定，根據運行經驗，一般取為4到8V額定值為100V。

二、220kV變電站低壓側及10kV出現保護配置問題

1. 220kV變電站低壓側及出線保護配置現存的問題

220kV變電站都接在地區電網的主網架中，系統阻抗比較小，低壓側出口或者母線三項故障，短路電流會特別大，有的可達到40kA甚至更多。為了適應開關和母線的承受能力，特別是防止變壓器繞組在故障時電流過大而變形，多在主變和10kV母線間裝有限流電抗器。這種設計增加了220kV與10kV母線間的阻抗，造成低壓母線故障時高中壓側的電壓變化不大，致使上一級過流保護的復壓靈敏度不夠，低壓側一旦拒動主變將食物后備保護功能。為了解決這個矛盾，目前典型的設計均采用主變三側復壓閉鎖元件并聯運行的方式。

2.220kV變電站10kV出線保護的常規整定

出線保護配置現階段一般按照三段式電流保護設置，過流第一段，即速動保護，整定原則按照大方式下躲開線路最短分支末最大短路電流，校驗時只要滿足在常見的方式下，被保護線路出口故障靈敏系數不小于1即可投運。過流的第二段是限時速斷保護，應該與用戶第一高壓開關速動保護配合整定。數定值則要對本線全場有規定的靈敏度外，還要考慮與下級電流保護和電壓保護相配合。尤其是保護未配置方向元件又用在雙電源的線路上，必須與兩側線路保護配合。過電流的第三段，也就是過流保護，作為線路保護的最后一道門檻，除要有規定的足夠空間的靈敏度以外，還要考慮躲最大負荷電流整定，在受線路輸送能力限制時，也可以按照輸電線路所允許的最大安全電流整定，同時還要兼顧保護電纜、CT等的承載能力，時限按照與下一級第一開關保護最長允許時間配合整定，一般不超過1.5秒，同時也方便配電柱上開關的配合。

三、后備保護技術在220kV變電站中實現策略和保護配合策略

1.增強絕緣子保護技術的應用

首先，檢測。絕緣子雖然體積小，但其保護內容復雜多變。為了更好地完成對絕緣子的保護，工作人員需要對絕緣子的狀況進行實時檢測，如連接金屬銷是否脫落或生銹，有無磨損和開裂等，特別是絕緣子的結構和質量需要仔細檢查。第二，清理干凈。隨著使用時間的延長，絕緣子會脫落灰塵或生銹，需要及時清理，以保證絕緣子的絕緣性能。第三，更新。更新主要針對新產品，即在新產品投入使用前，對新產品進行全面檢查，確認符合標準后方可投入使用。在這個過程中，如果絕緣子線路的連接出現問題或絕緣子的數量和位置不符合標準，則需要重新檢查。另外，驗收過程中一旦出現故障，必須立即采取措施予以解決。

2.促進導地線保護技術的應用

線夾的處理。進行導地線時首先需要把線夾打開，然后將線夾與檢測儀結合完成線路的檢查工作。在線夾檢查過程中，還需要根據實際情況選擇合適的檢查手段。例如，檢查作用過程中出現雷電、大雨等惡劣天氣情況，需要加強檢查力度。第二，線傷的處理。采用保護技術應用時，若發現變電站有劃傷現象，需要根據劃傷情況采取針對性的修補措施。在對導地線劃傷進行修補時，可以用砂紙對劃傷位置進行適當打磨，讓劃傷位置出現適當棱角之后再進行修補。第三，纏繞處理。導地線保護的纏繞處理方式需要嚴格按照規章制度進行操作，對導地線劃傷進行處理時嚴格按照維修標準進行處理，嚴格按照維修規定選擇維修材料。

3.做好科學合理的規劃設計工作

在設計方案過程中，為滿足施工要求，除需采用的架空設計外，還應詳細調查地面、架空走廊的形狀和預留情況，以及各種管線的布置和使用情況，以及未來發展階段的規劃改造，確保架空走廊的高度和寬度符合10kV配電網電力建設的要求。

四、結語

變電站在長期運行中，由于地形和外部氣候的影響，會出現一系列問題。因此，必須加強變電站的實時監控，跟上社會發展的步伐，做好后備保護技術的應用和與時俱進，預測應用過程中可能出現的問題并制定解決方案，同時結合外部環境因素及相關技術要求，解決了變電站運行故障，提高了整個電網建設和運行的安全性和可靠性。

參考文獻：

[1]趙學成.百靈110kV智能變電站設計方案[D].內蒙古：內蒙古大學，2016. DOI：10.7666/d.Y3026712.

[2]楊智廣.220kV變電站主變后備保護與10kV側出線保護配合問題的探討[J].科技創業家，2011，（7）：181.

（作者單位：鄂爾多斯市和效電力設計有限責任公司）