淺析中壓配電系統繼電保護的常見問題及應對措施

廣東怡信電力工程有限公司 蔡其昭

淺析中壓配電系統繼電保護的常見問題及應對措施

廣東怡信電力工程有限公司 蔡其昭

近年來我國國民經濟取得了快速的發展，電力資源對我國經濟的發展以及人們日常生活、工作有著重要的支撐作用。當前電力資源的供需矛盾尖銳，國家以及人們對用電安全以及電力供應有著更高的要求。中壓配電是我國配電系統中最為常用的，所以必須做好中壓配電系統的繼電保護工作。本文正是基于這個背景，深入探討了中壓配電系統繼電保護的相關概念，并深入分析了當前中壓配電系統繼電保護中存在的問題并提出相應的應對措施。

中壓配電系統；問題；繼電保護；應對措施

電力系統中的電氣線路把電氣設備連接起來,但是由于我國地大物博以及地質地形復雜多樣的特點,所以電力系統受外界環境的影響。電力系統隨著時間的流逝,會發生一些故障。然而這些故障會阻礙電力系統的正常運行,中壓配電系統在電力系統中有著重要作用,中壓配電系統的安全性、可靠性以及穩定性決定了電力系統是否能安全有效運行。鑒于繼電保護工作在中壓配電系統中的重要作用,作為新時期下的電力系統繼電保護技術人員,必須注重日常工作經驗的總結與反思,對當前中壓配電系統中繼電保護存在的問題有個基本的認識,這樣才能提出針對性的措施。旨在與同行交流,促進電力行業的繼續發展。

1 中壓配電系統繼電保護的相關概念以及保護價值

繼電保護顧名思義指的是安裝一部分自動化的元件在電力系統中,一旦電力系統出現故障,這些元件將自動隔離故障,保護整個系統不受故障部分的影響,通過繼電保護裝置來控制、檢測以及監控整個電力系統。

在電力系統中安裝繼電保護設備的價值在于,配電系統在運行過程中一旦出現故障,繼電保護設備就能立刻把出現問題的元件進行切斷,避免整個配電系統與出現故障的元件有聯系。全面監控整個電力系統,并確保電力系統的安全性以及可靠性,把電力損失控制在一定范圍內,避免電力系統發生嚴重的安全事故,確保整個配電系統安全、高效以及穩定的運行。中壓繼電保護配置及自動裝置圖如圖1所示[1]。

2 當前中壓配電系統繼電保護中的問題分析

2.1 定值方面配合存在漏洞

中壓配電系統中,電流電壓的保護主要依靠微機技術的利用。必須把過流時間級差控制在0.3—0.5秒范圍內,速斷時間必須為0秒,速斷保護出口的時間必須控制在40ms作用。

中壓配電系統受負荷密度以及地理條件的影響,致使自變電所中壓母線存在數量多,最終環形供電網絡得以形成。其典型結線如圖2所示。如果輸配電之間的距離較近的話,輸電電纜較短,從而使電阻變小,增大負載的電流,一旦開閉所的較短距離以及內部饋線出現故障,因為沒有把時間階梯設置在速斷保護裝備上,所以繼電保護器就具備時限配置方面的漏洞。要想把故障快速切除,繼電保護器就必須立刻促使自動跳閘,甚至出現越級跳閘的現象,故障系統就會有所擴大,停電現象就會屢次發生。

圖1 中壓繼電保護配置及自動裝置圖

圖2 中壓配電系統典型結線圖

2.2 電流互感器存在過于飽和的問題

由于我國電力能源供需矛盾較尖銳,國民經濟的發展以及人們的日常生活工作對電力資源的需求量增大,所以不斷擴大電力系統的規模,中壓配電系統在運行中發生短路故障的幾率也會增大。如果配電站出口發生短路的故障,而短路電流本身較大,甚至是正常電流的幾百倍,比電流互感器中的額定電流還高。

一旦穩態短路現象出現在配電系統中,電流互感器的變比誤差則由一次短路電流來決定,一次短路電流與電流互感器的變比誤差呈正比,一次短路電流增大,電流互感器的變比誤差則會增大,反之亦然。所以電力系統中,靈敏度不高的電流速斷保護器就會因此拒絕相關動作,故障部位的切除則不能及時得以實現。

中壓配電系統中由于存在過于飽和的電流互感器,配電系統如果出現短路故障,二次側的電流不僅不能真實、及時的反應故障電流,而且會阻礙電流速斷保護裝置的正常工作。從而電流速斷保護裝置就會喪失原本的保護功能。

中壓配電系統中的出線處如果出現短路故障,則必須利用主變壓器進行后備保護,或者利用母聯斷路器把相關故障進行切除,從而避免較大電氣事故的發生、避免故障范圍的擴大、避免故障時間的延長、確保電力系統能不受故障影響而順利進行。

2.3 勵磁涌流存在問題

中壓配電系統進行繼電保護工作時必須采用電流速斷保護這項重要措施。電流速斷保護的主要設計思路在于通過研究躲過線路終端的三相電流、電路運行中的最大負荷,并且確保可靠系統在1.2以及以上。由于輸電線路具有長度較長的特點,再加上電力系統本身阻抗大,所以配置數量較多的配電變壓器,把動作電流值控制在最小范圍內,這樣才能確保保護工作的精確性和可靠性。

電流在平常的整定中,傳統的方法已不能適應當前配電變壓器的情況,因為傳統方法并無考慮投運配電變壓器的過程中無時限電流速斷保護受勵磁涌流的影響的情況。所以在實際運行過程中,勵磁涌流的初始值通常會大于無時限電流速斷最初所設立的保護值,而中壓輸電線路存在較多的電力系統,在通過檢修工序之后雖然可以把開關合上,但是運用在實際運行中,勵磁涌流的影響會造成電力系統屢發保護性動作跳閘的現象,停電次數就會增多,電力能源則不能得到正常供應,國家經濟以及人民日常生活、工作則會受到影響[2]。

3 加強中壓配電系統繼電保護的措施

3.1 利用線路縱聯差動保護來主保護線路

輸電線路如果較短,一旦平常的電流電壓器保護不能實現電流速斷上級以及下級的保護時,就必須利用線路縱聯差動來進行線路的主保護工作,提高電網在繼電保護快速性方面的選擇性。比如在圖2中AaBbCc這幾處采用的是型號為csc-213的繼電保護裝置,一旦線路出現短路的故障,相應線路的差動保護啟動開關將會自動跳閘,把故障部位進行隔離,相鄰線路也會進行判斷,一旦發現故障在自己的區域之外,便會保持開關狀態,越級跳閘的現象就不會發生。csc—213是通過光纖來進行閉鎖信號的傳遞,距離較短的線路若采用此種型號的裝置便可以降低一定的成本。

3.2 電流互感器方面的措施

電力企業工作人員在選擇電流互感器時,必須注意電流互感器的變比。中壓配電系統采取繼電保護措施時,必須把電流互感器的變比控制在300/5以及以上,變比不可太小。

電力企業的工作人員注意電流互感器上應避免增加二次負載,電流互感器應該獨立使用,并且控制好電流互感器的數量。確保繼電保護裝置以及電力系統中的計量裝置都能正常運行,不受彼此的干擾。電力企業工作人員必須注意控制二次側電纜的橫截面面積以及長度。電流互感器如果具備測控以及保護的性能則會更好,電流互感器過于飽和的情況則不會發生。

3.3 涌流引起誤差方面的措施

勵磁涌流具有規律性的特點,時間一旦流逝勵磁涌流則會日漸衰減。勵磁涌流量在最初都很大,小型的變壓器隨著工頻周波的影響會減小勵磁涌流量。電力企業相關人員可以從這一特性出發,避免大量勵磁涌流的發生。可以借助時間的方式,避免誤動作的發生。適當延長保護設備的回路的時間,把延時時限控制在0.1—0.5秒的范圍內。延長時限的方式不用改造相關繼電保護設備就可以直接減少勵磁涌流的影響,降低電力企業不必要的成本開支[3]。

4 結語

綜上所述,繼電保護工作在中壓配電系統中有著重要作用,繼電保護工作是否到位在一定程度上決定了電網運行的安全性是否得到保障、電力系統是否能正常運行、電力企業是否能獲得足夠的經濟效益實現可持續的發展。電力企業必須從當前中壓配電系統中的繼電保護工作的情況出發,采取適宜的措施,保障電力系統的正常運行。

［1］劉增棟.10kv配電系統繼電保護的常見問題及應對措施［J］.電子制作,2015,01:228.

［2］吳文勝,王桃友,宋剛.10kV配電系統繼電保護現場調試的常見問題分析［J］.通訊世界,2014,06:75-76.

［3］易漢誠.10KV配電系統繼電保護存在的問題及應對措施探析［J］.科技創新導報,2014,11:71-72.