試論變電站繼電保護對電網安全運行的重要性

遠長福 張明輝

摘要：隨著工農業的發展，電網容量和用電負荷不斷增長，對供電的可靠性要求也不斷提高，為了防止電力系統事故的擴大，保證非故障部分仍能可靠供電以及電力系統運行的可靠性，這就要求繼電保護裝置必須能有選擇性、快速地、靈敏地和可靠地將故障設備切除，以保證非故障部分繼續運行。

關鍵詞：電網;安全運行;繼電保護

智能變電站繼電保護應用過程中，需要對FOCS技術、測試等環節進行分析，并圍繞FOCS的不同冗余配置方案來確定變電站繼電保護配置及隔離斷路器集成FOCS技術方案在變電站的技術應用。

1變電站繼電保護裝置應用原理分析

1.1智能變電站繼電保護保護裝置采用了電磁式繼電保護，保護裝置由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片構成保護主體，電磁系統的動作時間約為0.05～0.1秒重動繼電器在電路中起著電氣隔離和擴大接點容量的作用。與微機型繼電保護相比，電磁式繼電保護在速動性和靈敏性上不占優勢且檢修、運維操作復雜，鐵芯、觸點簧片易損不適宜集約化、數字化、智能化現代電網。

1.2智能變電站繼電保護綜合考慮微機型、電磁型繼電保護設備的二次回路接線及主、后備保護等因素，提前組織繼電人員進行了細致準備，預先核對新舊圖紙對施工方案進行多次討論修改并全程監督作業安全，優質高效地完成了技改作業。

1.3智能變電站繼電保護系統由國家電網電力科學研究院實驗驗證中心檢測，符合相關標準要求經現場抽測結果合格該系統實現了對變電站繼電保護設備的日常運行信息、電網故障信息的監視、傳輸及在線分析等功能，為電網運行和維護人員及時發現設備異常、預防及快速處理電網事故提供分析依據和決策支持。

1.4智能變電站繼電保護系統具有系統運行狀況定量評估的自診斷功能系統運維快速、方便、實用系統采用模塊化管理，保證系統工程質量脾低系統維護門檻深用以分布式實時總線為核心的系統架構，實現多源數據并發接入和實時處理。

1.5智能變電站繼電保護系統經現場運行表明功能完備指！定可靠具有良好的人機界面滿足用戶需求。通過“體檢''重點檢查變電站主設備運行方式及保護裝置投入狀態與運行規定，檢查保護裝置定值整定、壓板投退與定值單，檢查縱聯保護通道等。

2變電站繼電保護工作原理及技術要求

2.1變電站繼電保護的合分閘回路是通過合分閘轉換開關進行操作，常規保護為提示操作人員及事故跳閘報警需要轉換開關選用預合-合閘-合后及預分-分閘-分后的多檔轉換開關。以使利用不對應接線進行合分閘提示與事故跳閘報警已有標準圖設計采用微機保護以后，要進行遠分合閘操作后還要到就地進行轉換開關對位操作這就失去了遠分操作的意義，所以應取消不對應接線，選用中間自復位的只有合閘與分閘的三檔轉換開關。

2.2當合閘回路出現故障時進行分閘，或短路事故未排除，又進行合閘（誤操作）這時就會出現斷路器反復合分閘，不僅容易引起或擴大事故還會引起設備損壞或人身事故所以高壓開關控制回路應設計防跳。防跳一般選用電流啟動，電壓保持的雙線圈繼電器。電流線圈串接于分閘回路作為啟動線圈。電壓線圈接于合閘回路，作為保持線圈，當分閘時，電流線圈經分閘回路起動。

2.3如果合閘回路有故障，或處于手動合閘位置，電壓線圈起啟動并通過其常開接點自保持，其常閉接點馬上斷開合閘回路，保證斷路器在分閘過程中不能馬上再合閘。防跳繼電器的電流回路還可以通過其常開接點將電流線圈自保持這樣可以減輕保護繼電器的出口接點斷開負荷，也減少了保護繼電器的保持時間要求。

2.4有些微機保護裝置自己已具有防跳功能這樣就可以不再設計防跳回路。斷路器操作機構選用彈簧儲能時，如果選用儲能后可以進行一次合閘與分閘的彈簧儲能操作機構（也有用于重合閘的儲能后可以進行二次合閘與分閘的彈簧儲能操作機構），因為儲能一般都要求10秒左右，當儲能開關經常處于斷開位置時，儲一次能，合完之后，將儲能開關再處于斷開位置，可以跳一次閘;跳閘之后，要手動儲能之后才能進行合閘時，也可以不再設計。

3變電站繼電保護常見故障原因分析

3.1當線路母線出短路時，電流很大，母線進線不能用電流階梯來進行速斷保護整定，只能用過流保護來延時切除故障，使得母線本身故障時無法實現快速保護跳閘但母線故障的概率是不可忽視的其短路造成的破壞性和影響面比線路短路時大得多

3.2如果某出線短路而其保護裝置拒動時（如開關柜機構或保護故障），就有可能導致事故已擴大后再通過其后備保護延時跳閘，即母線進線作為其后備保護跳閘由于母線保護的整定對其它保護的影響較大，一般是在合閘過程中起作用，合閘后自動解除。因此，在母線并聯運行時，任何一段母線故障或出線保護拒動都會引起兩段母線全停。

3.3運行方式的改變往往會導致保護“四性''發生變化，容易發生誤動事故。母線引出線短路，由于保護裝置動作延時過長（2.0S），強大的短路電流燒毀出線及附近隔離開關、穿墻套管。

3.4變電站繼電保護能夠在變配電站運行過程中發生故障（三相短路、兩相短路、單相接地等）和出現不正常現象時（過負荷、過電壓、低電壓、低周波、瓦斯、超溫、控制與測量回路斷線等）迅速有選擇性發出跳閘命令將故障切除或發出報警從而減少故障造成的停電范圍和電氣設備的損壞程度，保證電力系統穩定運行。

3.5變電站繼電保護根據變配電站運行過程中發生故障時出現的電流增加、電壓升高或降低、頻率降低、出現瓦斯、溫度升高等現象超過繼電保護的整定值（給定值）或超限值后，在整定時間內，有選擇的發出跳閘命令或報警信號。

4變電站繼電保護分類及對電網的保護作用

變電站繼電保護按保護性質分類，可分為發電機保護、線路保護、母線保護、電力電容器保護、高壓電動機保護等。

4.1發電機保護有定子繞組相間短路，定子繞組接地，定子繞組匝間短路發電機外部短路對稱過負荷，定子繞組過電壓勵磁回路一點及兩點接地，失磁故障等。出口方式為停機，解列小故障影響范圍和發出信號。

4.2線路保護根據電壓等級不同，電網中性點接地方式不同，輸電線路以及電纜或架空線長度不同，分別有相間短路、單相接地短路、單相接地、過負荷等。

4.3發電廠和重要變電所的母線應裝設專用母線保護。

4.4電力電容器有電容器內部故障及其引出線短路，電容器組和斷路器之間連接線短路走容器組中某一故障電容切除后引起的過電壓、電容器組過電壓所連接的母線失壓。

4.5高壓電動機有定子繞組相間短路、定子繞組單相接地、定子繞組過負荷、定子繞組低電壓、同步電動機失步、同步電動機失磁、同步電動機出現非同步沖擊電流。

綜上所述，微機保護裝置在動作速度、動作正確率及運行可靠性和易用性等方面取得了令人矚目的成績，依據微機保護特點和優勢，實現繼電保護功能的同時兼具其他功能（如控制、測量、通信等功能）來構成微機綜合保護裝置方面、在與變電站自動化系統中其他二次設備之間進行配置和管理方面，仍有較大進行優化設

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