低壓電網繼電保護的運行問題分析

陳翔宇

（漳州電業局變電部，福建 漳州 363000）

微機繼電保護以其明顯的優勢得到越來越廣泛的應用，現在中低壓等級的微機繼電保護裝置成本已經較低，一些小型的變電站、開關站、工礦企業都己采用微機繼電保護。

1 10kV微機繼電保護

由于10kV系統中包含著一次系統和二次系統。又由于一次系統比較簡單、更為直觀，在考慮和設置上較為容易；而二次系統相對較為復雜，并且二次系統包括了大量的繼電保護裝置、自動裝置和二次回路。所謂繼電保護裝置就是在供電系統中用來對一次系統進行監視、測量、控制和保護，由繼電器來組成的一套專門的自動裝置。為了確保10kV配電系統的正常運行，必須正確的設置繼電保護裝置。

1.1 繼電保護原理

在變電站發生短路故障時，許多參量比正常時候都有了變化，當然有的變化可能明顯，有的不夠明顯，而變化明顯的參量就適合用來作為保護的判據，構成保護。比如：根據短路電流較正常電流升高的特點，可構成過電流保護；利用短路時母線電壓降低的特點可構成低電壓保護；利用短路時線路始端測量阻抗降低可構成距離保護；利用電壓與電流之間相位差的改變可構成方向保護。

1.2 10kV變電所繼電保護配置

按照變電站10kV配電系統的設計規范要求，在變電站變壓器、母線和10kV輸電線路上均應設置繼電保護裝置。

1.2.1 變壓器繼電保護

對于10kV變電站的主變壓器，通常應該設置以下保護：

1.2.1.1 過電流保護。在整定計算中，如果過電流保護動作時間大于0.5s～0.7s時，還應裝設電流速斷保護。

1.2.1.2 瓦斯保護。容量800kVA及其以上的油浸式變壓器應裝設瓦斯保護，作為變壓器油箱內部故障和油面降低的主保護。

1.2.1.3 電流速斷保護。繼電保護系統將電流速斷保護與瓦斯保護相互配合，可快速切除變壓器高壓側及其內部的各種故障，均為變壓器的主保護。

1.2.1.4 過電流保護。為了防止變壓器外部短路引起的過電流和作為變壓器主保護的后備保護而裝設的繼電保護裝置。

1.2.1.5 溫度保護。當變壓器油溫升高或冷卻系統工作不良時，繼電保護裝置動作跳閘，保護變壓器及對應運行系統。

1.2.2 10kV輸電線路繼電保護

10kV線路保護裝置的配置雖然較簡單，但由于線路的復雜性和負荷的多變性，保護裝置根據臨桂電網保護配置情況及運行經驗，在臨桂變電站技改中采用保護配置全面的微機保護。除具備電流速斷、過電流及重合閘的基礎上，還具備低壓(或復壓)閉鎖、時限速斷等功能，以適應線路及負荷變化對保護方式的不同要求。

1.2.3 母線繼電保護

母線發生故障的幾率較線路低，但故障的影響面很大。這是因為母線上通常連有較多的電氣元件，母線故障將使這些元件停電，從而造成大面積停電事故，并可能破壞系統的穩定運行，使故障進一步擴大，母線保護清除和縮小故障造成的后果，是十分必要的。

2 10kV微機保護控制回路運行存在的問題

按照繼電保護要求，在10kV微機保護控制回路觸發后，斷路器在操作機構跳、合閘正常情況下，能夠安全可靠的跳閘保證配電設備的安全。但在實際運行過程中發現斷路器操作機構發生拒分、拒合、輔助開關DL動合動斷配合不當等情況，許多變電所在斷路器跳、合閘操作過程和保護動作時，發生燒毀繼電器線圈、跳(合)閘線圈和越級跳閘等故障，嚴重影響了變電所供電的安全可靠性。在系統供電的可靠性、故障響應的靈敏性、保護動作的選擇性、切除故障的快速性以及運行方式的靈活性、運行人員的熟練性上都存在著一些急待解決的問題。經現場分析，大概可以分為以下3種原因。

2.1 斷路器儲能問題

斷路器的操作機構可以分為彈簧操作機構和電磁操作機構兩種，下面就對斷路器操作機構儲能問題進行分析：

2.1.1 對于彈簧機構，開關在未儲能情況下合閘，特別是無入值守站的遙控操作，由于各種綜合原因使得斷路器彈簧未儲能信號沒能及時傳到中控室，導致操作人員繼續操作從而造成合閘線圈燒毀，甚至燒毀保護裝置中的某些操作插件。

2.1.2 對于電磁機構，合閘能量為通過合閘保險的l00A電流。在傳統的繼電保護二次回路設計中對于合閘保險是否完好，沒有設計專門的監視回路，遠程監控的中控室操作人員就不能了解合閘保險是否完好。如果在合閘過程中，合閘處于保險熔斷狀態，或運行人員誤操作漏投合閘保險，將會燒毀合閘接觸器線圈，嚴重的燒毀保護裝置某些芯片。

2.2 接點靈敏度問題

由于接點在設計或生產過程中靈敏度達不到要求，開關合閘后對應的輔助接點聯動后不能切換成功，切換不到位，不能完全斷開合閘回路，將同樣燒毀開關線圈或者保護裝置操作插件。

2.3 開關操動機構質量問題

由于生產廠家對產品沒有嚴格把關，當在外部回路正常的情況下，如果操動機構內部出現了問題，同樣引起開關拒動或者誤動，會引起整個繼電保護系統不能正常工作，甚至會燒毀系統中的某些保護元件。

3 防范措施研究

經過實踐經驗和方案比較具體可以有以下防范措施：

3.1 如果斷路器選擇的是彈簧操作機構時，在設計過程中應在斷路器合閘二次回路中串入合閘機構已儲能接點，防止開關在未儲能情況下合閘。對于電磁機構無法實施。

3.2 由于傳統的合閘保護回路靈敏度不高常常引起設備故障的擴大，如果在規定時間內解除合閘閉鎖，就可以避免故障的擴大，避免設備或元件損壞。

4 提高繼電保護故障處理能力的途徑

掌握和了解繼電保護故障的原因和處理的基本方法是提高繼電保護故障和事故處理水平的重要條件，同時要強調下述幾個問題:

4.1 必須掌握保護的基本原理和性能，根據保護及自動裝置產生的現象分析故障或事故發生的原因，迅速確定故障部位。

4.2 運用正確的檢查方法。一般繼電保護故障往往經過簡單的檢查就能夠被查出，如果經過一些常規的檢查仍未發現故障元件，說明該故障較為隱蔽，此時可采用逐級逆向檢查法，即從故障現象的暴露點入手去分析原因，由故障原因判別故障范圍。如果仍不能確定故障原因，就采用順序檢查法，對裝置進行全面的檢查。

4.3 掌握微機保護故障處理技巧。在微機保護的故障處理中，以往的經驗是非常寶貴的，它能幫助工作人員快速消除重復發生的故障，但技能更為重要，現針對微機保護的特點總結如下：①替代法，是指用規格相同、功能相同、性能良好的插件或元件替代被懷疑而不便測量的插件或元件；②對比法，是將故障裝置的各種參數或以前的檢驗報告進行比較，差別較大的部位就是故障點；③模擬檢查法，是指在良好的裝置(一般為備用裝置)上根據原理圖(一般由廠家配合)對其部位進行脫焊、開路或改變相應元件參數，觀察裝置有無相同的故障現象出現，若有相同的故障現象出現，則故障部位或損壞的元件被確認。

5 改造效果總結

由于我國繼電保護生產廠家很多，而且各自都有自己的優缺點，如何使變電站繼電保護裝置更加安全可靠的運行是變電站繼電保護配置的重點。通過對l0kV變電站繼電保護裝置中存在的三類嚴重的缺陷的改造，將對有利于電力安全生產，防止造成很大的安全隱患。通過改造后每年可以防止合閘線圈的燒毀，同時電能質量的可靠性，有利于l0kV變電站運行的可靠性，其經濟效益和社會效益都是巨大的。

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