淺談繼電保護在變電站中的應用及特點

摘 要:為滿足快速發(fā)展的經(jīng)濟建設需要，我國的電力系統(tǒng)規(guī)模日益擴大，人們對供電可靠性的要求也越來越高。為了更好地保證安全、經(jīng)濟運行，電力系統(tǒng)的運行越來越依賴于繼電保護。本文就繼電保護在變電站中的應用及特點作以下論述。

關鍵詞:電力系統(tǒng)繼電保護特點

中圖分類號:TM6文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)06(b)-0095-01

1 概述

當電力系統(tǒng)中的電力元件或電力系統(tǒng)本身發(fā)生了故障或危及其安全運作的事件時，繼電保護裝置就迅速動作，控制斷路器自動、迅速、有選擇地將故障元件從供電系統(tǒng)中切除，確保非故障區(qū)域正常供電，同時使故障元件免受繼續(xù)損壞，或發(fā)出警告信號，告訴值班人員采取相應措施消除故障，以保證安全供電。

2 繼電保護裝置的發(fā)展及特點

繼電保護裝置的發(fā)展經(jīng)歷了電磁型、感應型、整流型、晶體管型、集成電路到微機型幾個階段。其中電磁型、感應型和整流型繼電器由于具有機械轉(zhuǎn)動部件，統(tǒng)稱為機電式繼電器;而晶體管型、集成電路型和微機型繼電保護裝置統(tǒng)稱為靜態(tài)式繼電保護裝置。一套繼電保護裝置由測量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分所組成。

(1)動作可靠性是繼電保護裝置在規(guī)定的保護范圍內(nèi)發(fā)生應該動作的故障時，保護裝置應能可靠地動作，而在任何不應動作的情況下，保護裝置不應誤動。任何電力設備都不允許在無繼電保護的狀態(tài)下運行，可靠性是對繼電保護裝置性能的最根本的要求。(2)動作選擇性指首先由故障設備或線路本身的保護切除故障，當故障設備或線路本身的保護或斷路器拒動時，才允許由相鄰設備保護、線路保護或斷路器失靈保護來切除故障。上、下級電網(wǎng)繼電保護之間的整定，應遵循逐級配合的原則，以保證電網(wǎng)發(fā)生故障時有選擇性地切除故障。切斷系統(tǒng)中的故障部分，而其他非故障部分仍然繼續(xù)供電。(3)動作靈敏性指對于其保護范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)的反應能力，保護裝置應具有必要的靈敏系數(shù)，通過繼電保護的整定值來實現(xiàn)。(4)動作速動性指保護裝置應能迅速動作切除故障，以提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，減少用戶在電壓降低情況下的工作時間，縮小故障元件的損壞程度，還有利于電弧閃絡處的絕緣強度恢復，從而提高再送電的成功率。

3 繼電保護裝置的選擇及配置

3.1 繼電保護裝置的選擇

首先，應選擇使用名牌廠家、技術成熟、設計完善、性能穩(wěn)定可靠的繼電保護裝置，確保設備硬件質(zhì)量過硬，能在系統(tǒng)中長期穩(wěn)定運行;一個變電站所有保護裝置硬件必須標準化，且完全可以互換，保護裝置機結(jié)構開孔尺寸應當完全統(tǒng)一，以利于擁護運行維護，減少備件備品，微機保護好可靠性取決于軟件判據(jù)合理和完整;保護裝置選擇時，應當考慮保護定值誤差、測量準確值等。并當充分利用微機保護裝置軟硬件資源，獲得附加功能，如諧波錄波、故障定位、測量等。

3.2 繼電保護的配置

應有全局觀念、科學設計，合理配置，使繼電保護、計量、測量、信號、控制、遠動等相互配合，共同協(xié)調(diào)工作，保證整個系統(tǒng)處于高水平運行狀態(tài)下，并為變電站增容擴建、設備更換改造留有余地。在一般情況下，傳統(tǒng)變電站保護配置有:

(1)變壓器保護

變壓器保護應能防止下列故障和異常現(xiàn)象:①線圈內(nèi)及其引出線上的多相短路;②線圈內(nèi)的層間短路;③由于外部短路所引起的線圈中的過電流;④線圈中的電流過負荷;⑤油面降低，壓力異常;⑥鐵芯飽和。

根據(jù)變壓器容量，分別裝設差動保護或電流速斷保護、瓦斯保護、以及復壓起動的過電流保護，此外還應安裝過負荷、溫度、壓力等異常信號指示等。在變壓器發(fā)生相間短路、單相對地短路及匝間短路時，差動保護或電流速斷保護動作，跳開各側(cè)斷路器，或由反映變壓器內(nèi)部故障的重瓦斯等非電量保護動作于跳閘。

當變壓器各側(cè)相間短路，引起變壓器穿越性故障時，由帶方向或不帶方向的復壓起動的過流保護、阻抗保護、零差保護，延時跳開本側(cè)或各側(cè)斷路器。當變壓器內(nèi)部發(fā)熱或其他異常引起氣體溢出聚集至瓦斯繼電器達一定值時，由輕瓦斯動作于信號。當內(nèi)部故障或穿越性故障引起連接瓦斯繼電器的油管內(nèi)的油流達到一定速度時，重瓦斯動作，跳開各側(cè)斷路器。

(2)線路保護

對中性點非直接接地系統(tǒng)，通常裝設過流保護、速斷保護，有必要時可裝設距離保護。為了提高供電可靠性，一般配有一次重合閘。中性點非直接接地電網(wǎng)單相接地故障可短時運行，應有反映接地故障的電壓檢漏(即利用母線電壓互感器反映接地電壓)和選相手段，通常動作于信號。若接地電流較大，則應考慮加裝消弧線圈進行補償和反映接地的信號裝置。

對中性點直接接地電網(wǎng)的110kV及220kV線路，通常配有反映接地故障的零序電流方向保護、接地方向距離保護、反映相間故障的相間距離保護。電網(wǎng)較復雜或較重要的線路，通常配有能快速切除本線路上各種故障的高頻保護和線路縱聯(lián)差動保護。隨著光纖通信的建設和發(fā)展，目前電網(wǎng)中的縱聯(lián)差動保護應用越來越廣泛，常用于滿足通道條件的110kV線路。

(3)電容器保護

應能防止電容器引線短路及電容器本身故障，一般應有帶時限的速斷保護和帶外熔絲的電容器保護。若電容器組容量較大，應視共接線型式，可以加裝零序保護或差動保護。

在復雜的高壓電網(wǎng)中，當實現(xiàn)遠后備保護在技術上有困難時，也可以采用近后備保護的方式。即當本元件故障而其保護裝置或開關拒絕動作時，由同一變電站內(nèi)的有關斷路器動作將故障切開，實現(xiàn)后備。而“近后備”則用雙重化配置方式加強元件本身的保護，使之在區(qū)內(nèi)故障時，保護無拒絕動作的可能，同時裝設開關失靈保護，以便當開關拒絕跳閘時啟動它來切開同一變電站母線的高壓開關，或遙切對側(cè)開關。由于這種后備保護作用是在主保護安裝處實現(xiàn)的，稱它為近后備保護。對220kV線路，接地短路后備保護可裝階段式或反時限零序電流保護。對于330～500kV線路，除裝設兩套完整、獨立的全線速動保護和較為完善的后備保護外，還常裝設過電壓、短引線等輔助保護，并配有通道可靠的遠方跳閘保護。接地短路后備保護可裝階段式或反時限零序電流保護，相間短路后備保護可裝設階段式距離保護。

4 自動化變電站的發(fā)展

隨著電網(wǎng)現(xiàn)代化規(guī)模不斷發(fā)展，微機技術、網(wǎng)絡技術等高新科技廣泛應用于繼電保護技術中，繼電保護裝置日新月異。以微機型繼保裝置為典型，它不但可完成繼電保護功能，而且在無故障正常運行情況下還可完成測量、控制、數(shù)據(jù)通信功能，實現(xiàn)了集保護、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體的綜合自動化。與傳統(tǒng)的繼保裝置相比，自動化的微機型繼保裝置維護調(diào)試方便，易于操作，保護性能得到較大改善;裝置功能多、先進、可靈活選擇，可靠性高;裝置實現(xiàn)了遙控、遙測、遙信、遙調(diào)功能，取代了傳統(tǒng)的有人值守模式。

5 結(jié)語

電力系統(tǒng)繼電保護是一門綜合性的科學，現(xiàn)今電力系統(tǒng)繼電保護的發(fā)展，無論在硬件、軟件上都很迅速。在系統(tǒng)的實現(xiàn)上和以前也大不相同，保護的速度越來越快、集成度越來越高、功能越來越強，繼電保護工作者在實踐中應不斷總結(jié)經(jīng)驗，探索求新，確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行。