220kV變電站繼電保護改造中存在的問題及解決措施

楊濤

摘 要 隨著我國社會經濟的發展和人民生活水平的提高，對電力的需求也是日益增大，電網面臨的傳輸壓力也不斷增強，因此需要不斷地進行完善和改造。220kV變電站作為電網重要組成部分，其安全運維及升級改造工作也就顯得至關重要。本文從220kV變電站安全運行的影響因素出發，找出對其改造過程中出現的主要問題并進行分析且提出一些具體解決方法，并就220kV變電站繼電保護改造典型難題的實施措施進行了分析闡述。

關鍵詞 電網 220kV變電站 供電質量 電網運行

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）03-0021-02

1 影響220kV變電站安全運行的主要因素

1.1 接地故障

接地指的是在變電所運行過程中，將電力系統和電氣裝置的中性點、電氣設備的外露導電部分和裝置外導電部分進行接地，主要目的是為了降低變電設備運行過程中外界的干擾因素對其產生的較大電流量影響，進而來保障變電設備的安全運行[1]。接地故障的發生會使變電設備運行過程中產生的電流經過變壓器的中心點，并借助接地網進行傳輸，最后又回到故障點，這樣的過程直接會導致電勢差的增高，影響設備的正常運行。

1.2 電感耦合

電流和磁場是同時存在，不可分割的。在變電設備的運行過程中，當電流經過高壓主線時，其周圍產生的磁場是比較強有力的，同時磁場還會增高二次電纜周圍磁場的密度，對其回路造成高電壓干擾，影響設備的整體運行。

1.3 過渡電阻

過渡電阻指的是在發生接地故障時，電流經過介質時線路發生放電的現象。在這個過程中電壓會產生較小的跌落，主要是受到過渡電阻和諧波電流的影響，雖然不會表現出特別明顯的故障，但是會嚴重影響繼電保護[2]。因為繼電保護的實現是通過阻抗值來完成的，電壓的跌落就有可能產生距離保護超越動作，進而引發制動電流增大的現象，最終出現差動保護不動的情況。

1.4 雷雨天氣

若變電站沒有相應的雷雨天氣的應對措施，很有可能會發生一些電網事故。即便是變電站做出了應對雷雨天氣的準備，雷電也會對變電站的運行產生影響，因為變電站自身所帶的電荷會和雷電中所帶的電荷產生交流，導致雷電所帶電荷向電網泄露，瞬間引發高頻流，二次設備受到高頻流的影響產生干擾電壓的無序流動，影響繼電保護設備的正常運行，嚴重的將會造成繼電保護設備的破壞，進而影響整個電網的正常運行。

2 解決影響220KV變電站安全運維因素的一些方法

2.1 過流電限制設施的升級

過流電限制設施是為了解決電流過載的問題，如果變電站出現了外部短路或者超負荷的問題，大多數是因為遭受了電流過載。這種情況會下超負荷電流和其他電流之間存在較大的差距，導致變電站外部出現故障甚至跳閘的現象，想要解決這個問題就需要運用過流電限制的方法。具體如下：精準的測量過流電產生的電流值，如若發生超負荷電流，要及時向終端報警，同時開啟智能保護系統，提高繼電保護系統的有效性和變電站的整體運行效率。

2.2 繼電保護系統的實施

現在的繼電保護系統都是集合智能型的，它們既能夠保護變電站體系，還能夠對繼電保護系統做出保護。工作原理是將電壓之間的間隔單元進行保護和控制，借助縱聯差動模式保護線路。這種設備的裝置模式有兩種，分別為集中式和后備式，不僅能夠實時監測電力系統、保護繼電系統，還能夠提高變電站的運行效率，保障變電站的正常運轉。

2.3 變電器保護措施的實施

變電器的保護設施主要是借助由通信技術和監視技術相結合的方式所構成的電器來實現對變電器的保護工作。在這種保護設施中，其保護殼就有多達20多種的保護流程，不僅可以模擬設施的電流電壓，還能起到支持開關量的作用。在具體的保護過程中，保護層呈現出分布式的模式，既能夠實現動差保護，同時還支持集中安裝使用和后背保護使用。

2.4 降低變電站的接地電阻

降低變電站的接地電阻能夠保障220kV變電站的正常運行，主要要求將接地保護工作做好，因為接地電阻的改變會對變電站設備造成一定的影響。為了降低雷電天氣對變電站的影響，變電站加大了互感器和避雷器的使用量，不可避免的會出現大量的電流和電磁，因此降低變電站的接地電阻也是勢在必行。接地電阻的降低能夠降低電流效應對設備的影響，降低故障的產生，提高設備的抗干擾能力，保障變電站的正常運行。

2.5 合理設置繼電保護設備的電位面

目前220kV變電站的運行主要是智能化的，所有的設備都由計算機進行集中統一的控制。在這樣的管理模式下，繼電保護裝置的電位面與其他設備無異。雖然智能化的集中管理更容易對所有的設備進行管控，但是一旦其中某個設備的運行出現問題，繼電保護及其他設備也會受到影響，會出現不同程度的問題，甚至會在原有問題的基礎上擴大故障的影響，進而導致繼電保護系統不能發揮作用。所以為了加強220kV變電站的抗干擾能力，就要將繼電保護裝置的電位面同其他設備區分開來，防止出現任何故障的產生都會影響繼電保護設備不能發揮作用的情況，影響變電站的正常運行。

3 220kV變電站繼電保護改造中存在的主要問題

220kV變電站的干擾因素有很多，無一例外的都會對繼電保護造成影響，因此電網需要對220kV變電站的繼電保護設施進行改造和完善。經過多次的現場考察和分析得出，220kV變電站的繼電保護改造工作中主要存在以下三個問題：

首先，要保障變電站的正常運行，在這改造過程中，用電設備都在正常的運行之中，因此也需要處于被保護的狀態之下，所以必須要有合理的措施來保證保護裝置運行所需的直流電源;而變電站的空間范圍有限，需要同時進行新直流設備的安裝和舊直流設備的拆除工作，在這個過程中要保證直流電源的供應。

其次，是雙母線電壓互感器的改造工作。雙母線電壓互感器改造主要關系電壓相關保護的問題，因此改造過程中需做好防止電壓非正常消失的措施，然后做好轉一次設備更換以及二次繞組更改接線的工作，保證沒有接受改造的二次電壓回路處于正常的狀態，并且能夠可靠計量;在具體的操作中，需要對電壓重動并列裝置進行操作。

最后，是母差的保護改造。母差保護在變電站內涉及運行設備十分廣泛，對于電網的安全運行和穩定運行來說具有十分重要的作用，故在其改造期間一定要采取相應的措施使其與正常運行設備安全有效隔離，避免出現繼電保護誤動或者拒動的現象。

4 220kV變電站繼電保護改造典型問題的具體解決措施

4.1 直流負荷的轉接過程

直流負荷的轉接過程需要遵守以下三個原則：首先要選擇短時間停電轉接方式，主要是因為變電站設備內沒有直流電的控制保護電源;其次要選擇不停電轉接方式，是因為繼電保護裝裝置需要控制保護屏;最后針對一些個別的負荷，要選擇帶電作業轉接的方式。具體的操作流程如下：1.將接有原直流系統的1號控制母線電源切斷，通過2號控制母線電源供給控制母線負荷。2.將1號控制母線電源電纜撤出，與新直流系統內1號饋線柜的直流開關連接;直流開關閉合前，需對正負極連接情況進行核對。3.調節新舊系統內輸出電壓并保持一致，將新系統內1號饋線柜直流開關閉合，并列運行兩個系統。將原有系統內2號控制母線電源開關斷開，由新系統負荷供給控制母線負荷。4.將2號控制母線電源電纜撤出，與新直流系統內2號饋線柜的直流開關連接，保證正確連接正負極。5.將新系統內2號饋線柜的直流開關閉合。以上5個步驟全部完成之后，其余的直流電源則可以選用短暫停電的方式進行。

4.2 改造雙母線電壓互感器

雙母線電壓互感器的改造要求其電流保護裝置必須具備正常的電壓，目的是為了避免出現相關保護強制性退出的情況。在其改造的過程中若要更換電壓互感器，需要采取一定的措施，以對計量裝置和保護裝置電壓喪失的情況進行預防，主要包括以下幾個步驟：1.適當調整兩段母線電壓，保證變壓器檔位相同，電壓相同。2.合上母聯間隔隔離開關及斷路器使兩段母線處于并列運行狀態。3.斷開所需要更換的母線電壓互感器間隔隔離開關并將母線電壓并列重動裝置操作把手切換至“并列”狀態。完成以上操作之后，確保并列后兩段母線二次電壓回路運行正常，再對退出母線進行檢修。待PT安裝結束，及時的進行交接試驗，確認無誤后后連接二次回路。在對雙母線電壓互感器進行改造的過程中，需注意以下幾個方面：首先對全新母線電壓互感器進行充電時需要投入母聯充電保護;其次要確保新的電壓互感器二次繞組與重動并列裝置之間的連接無誤，并核對其相序正確;最后要確保原有的二次回路接線已全部隔離拆除。

4.3 母差保護的升級改造

在變電站繼電保護的升級改造過程中，主要是為了預防誤動需要將220kV母差保護提前退出。其相關回路的改造過程同樣需要將母差保護裝置先退出，再接入各支路電流二次線，待調試正常后投入使用。

5 結語

綜上所述，整個電網的安全穩定運行以及建設發展對我國社會發展的作用是巨大的，因此隨著電網不斷發展的進程，變電站各類設備也需要不斷地進行升級和改造。在這其中220kV變電站繼電保護的升級改造工作對于電網安全穩定運行來說是十分有必要的但也是十分具有挑戰性的，只有在改造過程中不斷地積累分析，只有提前將升級改造過程中可能出現的問題不斷地反復論證，才能有針對性找出合理有效的解決方法和防護措施，才能確保每一次繼電保護改造工作均可穩中有序完成。

參考文獻：

[1] 何思杰.220kV變電站繼電保護改造中存在的問題及解決措施[J].技術與市場，2019，26（05）：133-134.

[2] 唐婉璐.220kV智能變電站母線擴建繼電保護改造方案研究[J].技術與市場，2019，26（04）：68-69.