變電站二次繼電保護的設計方法及問題探討

王存伍 孔曉文 彭 建

國網新疆電力公司阿勒泰供電公司

變電站二次繼電保護的設計方法及問題探討

王存伍 孔曉文 彭 建

國網新疆電力公司阿勒泰供電公司

隨著社會和經濟的快速發展，與人民生活息息相關的電力系統建設不斷增加，科技化和網絡化的開展應用，繼電保護系統的技術水平和建設規模等各方面有了顯著提高。繼電保護裝置在得到較為快速發展的同時，也出現了一些問題急需要解決。在此情況下，需要國家電力管理部門專門就繼電設備裝置制定統一的標準規范，為這方面的生產企業提供一個統一的生產依據，以便為繼電保護工作的順利進行打下基礎。本文對于變電站二次繼電保護設計方法及問題進行了探討，希望為以后的具體工作起到實際的參考作用。

變電站；二次設計；繼電保護

1、繼電保護設計原則

在對繼電保護進行設計過程中，對于保護裝置的基本要求主要是選擇性﹑速動性﹑靈敏性和可靠性。為了保證系統在投運后能夠高效穩定的運行，對于這四個基本要求間的關系要正確認識并協調處理。結合以往實際工作經驗，在設計時可以根據嚴格的選擇性﹑需要的速動性﹑足夠的靈敏性和必要的可靠性這四個原則進行。

2、二次設備選型問題

2.1 零序保護

目前的電力系統中，如果電壓超過l10KV，則會出現一種常見的單相接地故障，其在所有的故障中占比例較高。零序電流保護是快速解除這一故障，以達到接地保護的重要手段。在進行此項保護時，最常用的元件為零序電壓與電流組成的方向元件。

2.2 母線電壓切換

變電站母線接線方式有很多種類，其中一種為雙母線連接，在這種線路中需要有相應的母線側隔離刀閘才可以完成母線電壓的切換工作。在整個電力的運行過程中，隔離刀閘如果出現一些接觸方面的故障則會造成一些失壓等方面的問題，就會使得用電出現異常。因此，為有效地應對這一問題，必須要對一些沒有執行相關規范的廠家應提出相應的要求，確保其生產出來的繼電器可以進行雙位切換。

2.3 變電站后臺系統

變電站系統的后臺監控裝置對整個變電系統的性能和效率都有一定影響，因而對此種監控后臺設備各方面要求較高。不過，目前的變電站后臺系統大多數采用性能一般的商用機，這些機器經常由于性能原因而導致一些設備損壞，不利于系統的平穩安全運行。因此，要通過相應的改進措施來應對這一問題，比較常用的做法為在后臺系統配置容量大的優質電源。

3、繼電保護組屏與配置方法

3.1 母線保護與斷路器失靈保護

從變電站繼電保護以往的經驗以及統計研究來看，錯誤的啟動方法索引發的故障是導致誤操作保護系統故障的主要原因。這種問題出現的主要原因是在于失靈電流判別是通過系統獨立設置的失靈啟動裝置運行來實現的，而不是通過最后完成跳聞的失靈保護。所以，在這兩個方面中應該按照以卜兩個要求來設計：第一，在雙重保護分配失敗后，必須立即采取故障保護措施，即每套線路運用一對一的啟動方法，可以簡化故障啟動的移動設備，可以把取消110kV間隔的獨立配置的相關故障啟動裝置；第二，完整的雙母線保護中應包括兩套故障保護的有關功能，來對雙母線進行保護。

3.2 電壓切換箱接線

在電壓開關箱的設計時可以采用雙接觸位置的方式，能夠有效避免接觸不良所引起的壓力損失問題。但是在維護電壓開關箱方面，必須要使用恰當的維護措施，否則很容易引起反送電的情況，從而使整個電力系統的安全性與穩定性受到影響，嚴重時甚至使設備受到損壞。所以，在這兩個臾型的設計過程中，在雙電壓開關盒防護設備的基礎上，往往需要采用單位置輸入方式，以便隔離開關輔助觸點設計。假如一個系統的開關輔助觸點出現接觸不良現象，那么開關電路則是不正常的，這種情況卜必須結合實際情況來采用相應的應對方法。

3.3 斷路器與母線保護失靈

在變壓器主單元內，由主變壓器故障或系統母線故障所引起的變壓器側斷路器失靈和保護失靈，一般通過母線保護來判別。故障保護使用雙重化配置，保證每套線路都是運用了一對一的模式進行故障保護，以便簡化故障啟動設備。利用電流判別故障來進行母線保護，取消各個110kv間隔的失靈啟動設備的獨立配置。

4、二次繼電保護應注意的問題

4.1 針對220kV及以下變壓器的保護設置

常用的220kV變壓器屬于三相式三卷變壓器，根據變壓器的技術設計要求，這種變壓器會裝置瓦斯保護和差動保護功能，尤其是在高壓側和中壓側都會裝有復合電壓保護，有的還會安裝有零序方向電流保護或者間隙保護，一些變壓器設備還會裝有低壓側復合電壓過流保護。將各方向的復合電壓保護以及零序方向的電流保護結合起來可以反映變壓器的內部情況﹑母線線路反應變壓器自身保護﹑母線臨近的電壓設備的接地情況和產生的故障由母線臨近的后備設備進行保護。110kV及以下的變壓器通常也會裝設瓦斯保護和差動保護，對于零序保護和間隙保護以及復合電壓電流保護等這些方面的保護作用和220kV變壓器的作用類似。

4.2 與通信設備相配合

針對電流的保護系統對通信設備的要求，兩者需要密切配合。二次設計在這方面進行統一和協調。在繼電保護裝置和通信設備方面做了具體的規定，包括以下幾點：如果是50km以下的線路，條件合適的可以優先使用雙光纜。條件不合適的或者沒有迂回線路的需要由雙回線路設置雙光纜；一條回路線的兩套保護措施在進行專業操作時，需要通過兩套獨立的通信設備相互傳輸，每套通信設備可以傳輸最多8套的保護信息；如果使用專用的光纖線路進行操作時，光纖線路可以直接從通信架直接引接。

4.3 對其他設備的設計要求

對斷路器的設計要求是簡化二次回路的運行，以免長電纜進入造成保護誤動，二次設計與斷路器保護不一致時，發揮斷路器的跳閘壓力閉鎖等功能，由斷路器本身的機構箱進行實現；針對雙母線的設計要求是簡化電壓回路，提升保護裝置，確保運行的可靠性。在對雙母線進行設計時，二次設計需要裝置三相電壓互感器。

5、結束語

綜上所述，在設計變電站的二次繼電保護時，不只是要有重點地進行設計，同時還要關注其中的不少細節問題，對繼電保護原則和要求進行綜合考慮，根據運行經驗和常出現問題，設計出科學合理高效的保護系統。另外，二次設備選型也是二次繼電保護設計的一項十分重要工作，通過優化設計，讓二次系統可以對變電站的電力系統進行相應的保護，以提高各項電力設備的穩定性，更好地促進生產和生活的順利開展。

[1]曾娟.二次繼電保護裝置在智能變電站的應用設計[J].電子測試，2017，24：141-142.

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[3]李翠英，楊興峰.變電站繼電保護二次回路隱患排查方法研究[J].電子制作，2017，01：80-81.

[4]曾娟.二次繼電保護裝置在智能變電站的應用設計[J].電子測試，2016，24：141-142.