220kV 變電站繼電保護(hù)改造中存在的問題及解決措施

韓懈 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司揚州市江都區(qū)供電分公司

在電力用量不斷增加的今天，繼電保護(hù)的方式也在不斷地完善和進(jìn)步，目前的220KV 變電站繼電保護(hù)裝置能夠滿足大部分的電力供應(yīng)。當(dāng)然這也存在著一定的不足和問題。需要我們及時、有效地去發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，避免因改造問題的隱患導(dǎo)致供電中止的問題發(fā)生。當(dāng)電力網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備出現(xiàn)問題的時候，利用繼電保護(hù)裝置是目前最有效的方式，它能夠更好地解決問題并將故障問題集中到電力監(jiān)控中心，一旦系統(tǒng)無法正常運行，則能夠快速響應(yīng)，發(fā)送信號，提高故障的解決效率。

一、繼電保護(hù)的應(yīng)用分析

在技術(shù)應(yīng)用的帶動下，電力技術(shù)應(yīng)用水平也在不斷地上升。變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)隨著技術(shù)的應(yīng)用水平得到了快速地發(fā)展。它有效地將電力系統(tǒng)中對于系統(tǒng)的檢測、保護(hù)以及數(shù)據(jù)通信和遠(yuǎn)程操控綜合為一體。通過繼電保護(hù)系統(tǒng)能夠?qū)㈦娏W(wǎng)絡(luò)中的每個單元的信息快速進(jìn)行回傳，尤其是故障問題，能夠及時進(jìn)行反饋，帶動工作人員進(jìn)行響應(yīng)。通過這套繼承系統(tǒng)可以實現(xiàn)電力系統(tǒng)管理的網(wǎng)絡(luò)化和信息化。而其中的核心關(guān)鍵點就是計算機系統(tǒng)，通過將其與繼電保護(hù)系統(tǒng)相互結(jié)合、配合使用，能夠更加快捷有效地提升系統(tǒng)在運行過程中的穩(wěn)定性和安全性[1]。而且隨著技術(shù)的升級和應(yīng)用，人工技能等技術(shù)也逐步融入電力網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用中，更好地對電力網(wǎng)絡(luò)的使用進(jìn)行檢測和評估，對大量的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行管理和控制，配合對應(yīng)的數(shù)據(jù)邏輯思維，能夠?qū)€路的運行狀況進(jìn)行評定，從而提升電力工程管理的效率和質(zhì)量。目前這套系統(tǒng)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代化的電力系統(tǒng)管理中。

二、影響220KV 變電站發(fā)展的相關(guān)因素

（一）電感耦合

在變電站運行中，隔離開關(guān)動作干擾往往會給設(shè)備運行帶來一定影響。這主要是因為在對隔離開關(guān)進(jìn)行操作時，高壓線主線會有一定電流通過，導(dǎo)致線纜四周產(chǎn)生強磁場，這樣一來二次電纜周邊也會產(chǎn)生一定密度的磁通，使其回路受到影響，干擾高電壓，從而給整體設(shè)備的正常運行帶來不良影響。

（二）接地故障

變電站運行當(dāng)中，內(nèi)部設(shè)備基本都會產(chǎn)生極大電流，且會受到外部因素的影響，所以必須落實設(shè)備接地，以保證設(shè)備安全。但其中依然無法有效避免接地故障，致使電流通過變壓器中性點，在接地網(wǎng)絡(luò)的傳輸作用下回流到故障的位置，這樣一來，電網(wǎng)中就會產(chǎn)生較高電勢差，不但會降低設(shè)備工作效率，還會影響設(shè)備運行狀態(tài)。

（三）雷電

變電站運行時會帶著一定電荷，因此一旦遇到雷雨天氣則可能會因為雷擊問題變電站帶來不良影響。在這之中，雷電的電荷會與變電站的電荷相互作用，致使供電網(wǎng)絡(luò)電荷泄露，電纜屏蔽層被觸發(fā)，出現(xiàn)瞬時高頻流，增強干擾電壓。由于電纜中的干擾電壓是處在無序流動狀態(tài)中的，這就會給繼電保護(hù)設(shè)備帶來巨大影響，甚至受到嚴(yán)重破壞，危害整個電力體系。

（四）過渡電阻

過渡電阻主要指在某些介質(zhì)經(jīng)過的過程中，一些線路產(chǎn)生的放電現(xiàn)象。通常電壓會因為過渡電阻、諧波電流等方面的影響出現(xiàn)小幅跌落，雖然整體故障現(xiàn)象并不明顯，但卻會給繼電保護(hù)帶來一定影響。在實現(xiàn)保護(hù)動作時，如果應(yīng)用阻抗值進(jìn)行，就會出現(xiàn)距離保護(hù)超過動作的情況，這對于差動保護(hù)來說，就會引起較大制動電流，難以正常開展差動動作。

三、關(guān)于220KV 變電站繼電保護(hù)改造中的問題

（一）線路問題

電力系統(tǒng)中會存在著一定的短路電流。尤其是在距離電源相對較遠(yuǎn)的位置，隨著距離的拉大抗阻就會增加。在同一組的電源數(shù)據(jù)中出口的短路電流與其電力系統(tǒng)的整體規(guī)模和運行情況有直接的關(guān)系，隨著電力系統(tǒng)的增加，線路中的電流總數(shù)就會增加進(jìn)而超出額定電流，甚至達(dá)到數(shù)倍之多，這就會造成電流互感器出現(xiàn)飽和的情況出現(xiàn)。而在這個過程中短路僅僅是一個非常短暫的現(xiàn)象，其最終的影響會作用在電流互感器的飽和速度上。一旦電路出現(xiàn)短路，就會引起保護(hù)設(shè)置的拒動情況。而要實現(xiàn)對電路的保護(hù)就需要通過主變電保護(hù)設(shè)備來切斷故障，這種模式不僅會延長故障的時間也會增加故障的覆蓋范圍，從而降低供電的穩(wěn)定性，對整個設(shè)備的安全使用產(chǎn)生影響。

（二）勵磁涌流

這是一種存在于變壓器內(nèi)部的現(xiàn)象，如果變壓器處于充電空載的狀況下，就會造成變壓器內(nèi)部的鐵芯因為出現(xiàn)磁通突變而出現(xiàn)阻礙的情況繼而產(chǎn)生了勵磁涌流的情況。這種不定期的作用力會不斷增加變壓器內(nèi)部勵磁涌流的情況，隨著這一情況的加劇，并逐步達(dá)到其額定電流的幾何倍數(shù)，此時變壓器內(nèi)部的時間衰減系數(shù)就會降低。尤其是在變壓器容量越大的情況下，其時間衰減的系數(shù)就會加劇，進(jìn)而增加其發(fā)生勵磁涌流的時間[2]。

（三）雷電影響

220KV 變電站在正常運行過程中變電站自身會存在一定的電荷，而且該電荷的荷載量較高。如果是在雷雨天氣環(huán)境下，如果變電站缺少對雷電等因素的保護(hù)，就會很容易出現(xiàn)電擊事故。而且變電站自身的電荷會與雷電中的電荷相互影響，一旦發(fā)生碰撞就會出現(xiàn)雷電中的電荷向供電網(wǎng)絡(luò)流入，給電纜的屏蔽層帶來較大的高頻電流。這些高頻電流會因此二次設(shè)備電纜感應(yīng)到干擾電壓，而這些電壓又會在電纜中處于無序流動的狀態(tài)繼而對繼電設(shè)備產(chǎn)生影響。如果雷電影響較大的話，還會直接造成電力設(shè)備的損壞，繼而給整個電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)帶來損失，所以必須加強相關(guān)的安全防護(hù)工作，避免此類問題的發(fā)生。

四、關(guān)于220KV 變電站繼電保護(hù)改造中問題的解決方案

（一）增設(shè)二次回路，并增加檢查工作力度

在科學(xué)技術(shù)的帶動下繼電保護(hù)裝置也不斷地向著更加完善的方向發(fā)展，從而能夠有效地避免因為不穩(wěn)定的保護(hù)性能裝置觸發(fā)的誤保護(hù)操作的情況。而出現(xiàn)這種錯誤保護(hù)情況的主要原因在于：第一，電纜中的絕緣體的防護(hù)性能下降或者是電纜端口的端子接觸出現(xiàn)銹蝕情況，繼而造成線路短路導(dǎo)致跳閘的情況發(fā)生。第二，由于工作人員的操作失誤導(dǎo)致的，作業(yè)人員對于保護(hù)壓板的操作錯誤造成誤保護(hù)觸發(fā)的情況。第三，二次電纜之間的回路接觸存在問題造成的。由于電力系統(tǒng)中所使用的線管設(shè)備無法滿足電力繼電保護(hù)的正常需求，導(dǎo)致電力系統(tǒng)出現(xiàn)頻繁跳電的情況。所以，必須強化對繼電保護(hù)設(shè)備的維護(hù)和維護(hù)工作。通過完善維修工作，來提升繼電保護(hù)裝置工作的有效性。這里值得注意的一點是，目前電力系統(tǒng)中對于繼電保護(hù)裝置的芯片研究已經(jīng)相對成熟，因此在對設(shè)備進(jìn)行檢修的過程中不必對芯片進(jìn)行檢查，有效減少了檢驗工作量。

（二）關(guān)于技術(shù)改造與電力穩(wěn)定性

為了進(jìn)一步提升電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，需要對電力網(wǎng)絡(luò)的線路進(jìn)行排查針對使用時間較遠(yuǎn)、存在較大的問題線纜，而且無法滿足電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行要求，就需要及時對線路進(jìn)行更換，一般來說會采用CKJ或是CKF 等微機保護(hù)和集成電路對傳統(tǒng)的電力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配合整改，通過這種方式仍能夠?qū)崿F(xiàn)對線路故障的反饋，從而提升整個繼電保護(hù)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化指令傳遞和控制速度，提升網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。可以采用集成化的PMH-42/13 的母線來逐步替代傳統(tǒng)的220V 的母線保護(hù)[3]。在直流電流系統(tǒng)中所產(chǎn)生的脈動系統(tǒng)數(shù)值較大，進(jìn)而造成晶體管和微機電保護(hù)裝置出現(xiàn)異常的情況。這時可以選擇使用更具可靠性以及輸出交流分量較小的繼承系統(tǒng)，目前市場上的集成電路硅整流設(shè)備能夠有效地解決這一問題。

針對雷電季節(jié)所出現(xiàn)的直流失電的情況，可以先在戶外的端子箱中將段子更換為陶瓷材質(zhì)，并且對二次回路裝置進(jìn)行整改，加設(shè)一道分路開關(guān)。以降低雷電環(huán)境下的直流失電的情況發(fā)生。在進(jìn)行維修整改的過程中需要對二次回路中的標(biāo)識進(jìn)行重新梳理和設(shè)置，確保各類標(biāo)識的準(zhǔn)確性和完善性。能夠清晰、準(zhǔn)確、直觀的表達(dá)出各個回路的情況。對二次回路進(jìn)行梳理檢查，降低在改造過程中出現(xiàn)回路搭接錯誤的問題。在對繼電保護(hù)裝置改造的過程中還應(yīng)當(dāng)注重對設(shè)備進(jìn)行檢查，確保對應(yīng)設(shè)備運行的穩(wěn)定性和可靠性，注重對設(shè)備的維護(hù)和檢修，確保設(shè)備的日常運行正常。當(dāng)然在設(shè)備選用的過程中還要注重設(shè)備的采購成本，如何在成本、性價比最優(yōu)的前提下，滿足各項電力網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的使用要求，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性實用性最優(yōu)化的目的。

（三）變電器設(shè)備的保護(hù)

保護(hù)變壓器是確保電力通信以及監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定運行的一種基礎(chǔ)的電力設(shè)施，也是目前在智能化控制構(gòu)建中的一個非常重要的構(gòu)成內(nèi)容。目前在變壓器保護(hù)裝置中，僅保護(hù)流程就有專門的20 多項，其目的就是為了能夠?qū)崿F(xiàn)對施點電流進(jìn)行有效地模擬，而且也能夠?qū)﹂_關(guān)量提供相應(yīng)的支持。在進(jìn)行變壓器的保護(hù)工作中，可以針對其使用的環(huán)境和狀況，對保護(hù)裝置進(jìn)行分布式的設(shè)置，通過這種不同的配置方式，能夠?qū)崿F(xiàn)對變壓器的差動保護(hù)，也能夠在后續(xù)地集中安裝以及后備保護(hù)工作中進(jìn)行使用，提升整體的保護(hù)效用。

（四）降低接地電阻

在電力設(shè)備運行當(dāng)中，要保證基本的正常性，就必須落實接地保護(hù)，而接地電阻一般則會給設(shè)備運行帶來一定影響，這是由于變電站為了保證避雷效果和設(shè)備運行效率，會大量使用互感器和避雷器，因此就會產(chǎn)生較大電流和電磁。所以在日常繼電保護(hù)改造當(dāng)中，就必須適當(dāng)減少接地電阻，降低電流效應(yīng)，防止設(shè)備在運行中產(chǎn)生故障，提升抗干擾能力，強化運行效率，確保整個繼電保護(hù)系統(tǒng)的正常運行。

（五）加強對電力通信范圍的管理，降低轉(zhuǎn)換節(jié)點

隨著技術(shù)的升級和優(yōu)化，目前自動化技術(shù)的應(yīng)用水平得到了快速地提升，不僅能夠有效地降低其使用的經(jīng)濟(jì)成本投入，而且在技術(shù)方面以及利潤方面都能夠達(dá)到優(yōu)化。這也促使了信息化、自動化技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用得到了廣泛的推廣，而且在后期的運行過程中能夠有效地降低運行的故障。借助自動化技術(shù)的優(yōu)勢，可以及時將電力網(wǎng)絡(luò)中的故障問題進(jìn)行回傳，讓工作人員可以直觀的、準(zhǔn)確地找到故障點，實現(xiàn)點對點的故障解決[4]。在日常維修的過程中自動化系統(tǒng)的故障發(fā)生率較低，主要是后臺監(jiān)控的故障比較常見。出現(xiàn)這種問題的原因在于工作人員在進(jìn)行故障排查檢修的過程中，無法自行解決故障問題。所以必須要強化對監(jiān)控設(shè)備的應(yīng)用，通過減少不必要的節(jié)點轉(zhuǎn)化，增加通訊的便利度，為電力系統(tǒng)的供電穩(wěn)定提供保障。

五、結(jié)束語

在電力使用量持續(xù)增長的今天，電力運行的穩(wěn)定性關(guān)系到千家萬戶和企業(yè)的平穩(wěn)發(fā)展。由此可見繼電保護(hù)裝置系統(tǒng)對于電力網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的穩(wěn)定運行有著非常關(guān)鍵的作用和價值意義，也給電力供應(yīng)提供了基本保障。所以在進(jìn)行繼電保護(hù)改造的作業(yè)階段，需要不斷對現(xiàn)階段所存在的問題進(jìn)行分析和整理，并提出對應(yīng)的解決方案，給電力系統(tǒng)的穩(wěn)步運行提供基礎(chǔ)保障。