淺談供配電設備的繼電保護及故障判斷

韓天礎

摘 要：在電氣設備運行中，二次系統(tǒng)和繼電保護對保障一次系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定性起著重要的作用。尤其是在有事故發(fā)生時，通過自動裝置和繼電保護將發(fā)生故障或是出現(xiàn)異常的一次系統(tǒng)設備及時迅速予以切除，有效地控制事故的范圍，對其他設備運行的穩(wěn)定性予以保障。本文就繼電保護及其故障判斷方面進行相關的分析和論述。

關鍵詞：供配電;繼電;故障

電氣設備常會因運行過程中所遇到的誤操作、外力破壞、過負荷載、內(nèi)部絕緣擊穿等原因而出現(xiàn)異常或是故障情況。其中最常見的故障有相關電機類設備內(nèi)部的線圈匝間短路、兩相短路、三相短路和單相接地短路。當電氣設備發(fā)生短路故障的時候，相關的備用電源能夠通過自動裝置和繼電系統(tǒng)迅速及時地投入使用，持續(xù)完成供電的穩(wěn)定性。

1 繼電保護基本要求

故障發(fā)生時的狀態(tài)和變化有：很大的短路電流在相關設備發(fā)生短路故障時產(chǎn)生;電氣設備在電網(wǎng)電壓下降時會因過熱而燒壞;在電弧作用下，充油設備的絕緣油分解產(chǎn)生氣體，還會出現(xiàn)噴油的現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)明火;供電因導線燒斷而被迫停止。電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行中，最為嚴重的是其運行被破壞，電網(wǎng)甚至被瓦解。

繼電保護裝備在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，對故障的切除應具有選擇性，繼續(xù)運行非故障部分，盡量縮小切除范圍，使停電造成的影響最小化。我們可以通過對上下級保護的動作時限和電氣量的動作值進行正確地整定，并進行相互的配合，如果只依靠設定為0.3-0.7s的上下保護動作時限級差來完成的話，會因為電源側繼電保護的動作時限因其需要經(jīng)過多級電壓的變換和傳輸，勢必會時限較長，對故障設備切除的及時性和快速性造成不利的影響。所以需要對電氣量的動作值進行合理的整定，繼電保護的靈活性、選擇性以及快速性有時需要利用各類型的不同保護來實現(xiàn)。

2 變壓器保護

變壓器作為電力系統(tǒng)的重要設備，對系統(tǒng)正常運行和供電的可靠性都有著重要的影響作用。通常使用的變壓器有：電磁型電壓繼電器、電磁型時間繼電器、電磁型電流繼電器、GL系列感應型過電流繼電器、電磁型信號繼電器等。

繼電保護對3-10kV的配電變壓器主要采用電流速斷保護和過電流保護。氣體保護應裝設在容量為800kVA和以上的變電站單臺油浸變壓器或400kVA和以上的車間內(nèi)油浸變壓器上;而對于并列運行變壓器，單臺容量在6300kVA和以上的，以及單臺容量在10000kVA和以上的大容量變壓器，應按照相關的規(guī)定和標準進行電流差動保護的配置，取替電流速斷保護。通常采用復合電壓閉鎖類型的過電流保護方式對高電壓、大容量的降壓變電器進行繼電保護，可有效地提高靈敏度。

通常設置電流速斷保護和過電流保護，都是利用電氣設備短路故障時產(chǎn)生的極強的短路電流這一特點。整定過電流保護的動作電流是根據(jù)需要避開的被保護設備的最大工作電流來確定的。過電流保護具有動作時限，可以有效地避免某些原因造成的瞬間電流波動而引起的頻繁跳閘現(xiàn)象。采用階梯原則進行動作時間上的整定，可以使上、下級各電氣設備的繼電保護動作具有選擇性，也就是位于電源側上一級的保護動作時間要長于下一級，所以也會一定程度上限制過電流保護動作的快速性。

3 電力線路及設備保護

過電流保護和電流速斷保護可以針對6-10kV的電力線路，其繼電保護方式比較簡單。對過電流保護的動作時間根據(jù)電力線路的選擇性要求進行整定。當相鄰區(qū)段發(fā)生短路故障時，其本身的繼電保護發(fā)生因故拒動的情況下，作為后備保護的過電流保護動作才開始跳閘，所以需要設定時間段差，一般為0.5-0.7s，1.0-1.2s為過電流保護的動作時間設定。

按照躲過電力線路末端三相最大短路電流進行電流速斷保護的整定。所以，短路故障發(fā)生在線路末端附近，如短路電流達不到相應的動作值時，無法啟動相應的電流速斷保護。在電力線路中存在著電流速斷無法保護的死區(qū)區(qū)域，如短路故障發(fā)生在此區(qū)域，則由過電流保護動作進行跳閘，其也是電流速斷的后備保護。

過電流保護可以保護全電力線路，但缺乏迅速性，電流速斷保護又不能保護全線，所以限時電流速斷保護裝置可以進行添加裝設，其對高壓電力線路的動作時間為0.5s。

4 繼電保護與故障分析

按照短路故障的電流進行電流速斷保護的起動電流的整定，所以當出現(xiàn)斷路跳閘、電流速斷保護動作時，即表示有嚴重的短路故障出現(xiàn)。

當出現(xiàn)這樣的保護現(xiàn)象時，要根據(jù)具體的運行情況進行不同的處理。如針對電力電纜、電力變壓器、室內(nèi)電力線路和電力電容器的保護設備，當出現(xiàn)電流速斷保護時，禁止合閘進行試送電。因為發(fā)生短路故障，它們所遭受的破壞與架空線路不同，其絕緣被擊穿而且不會瞬間得以恢復，一旦進行送電，定然會導致更嚴重的擊穿短路的發(fā)生，因事故的擴大而造成更重要的損失，甚至會引發(fā)電氣的火災。

5 結束語

本文通過對繼電保護以及相應故障的判斷進行了分析和論述，再次表明其在電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運行中起到的重要作用，因此對故障的迅速及時地處理和切除，需要有效地將繼電保護和自動裝置予以相互配合，以實現(xiàn)繼電保護的靈敏性、選擇性、快速性和可靠性的功能和作用。

參考文獻：

[1]姚玉嬌.淺談供配電系統(tǒng)的繼電保護[J].科研，2017（1）： 00023-00023.

[2]李自雨.淺談供配電系統(tǒng)的繼電保護[J].低碳世界，2017 （30）：57-58.

[3]李汝東，陳茜.淺談10kV 供電系統(tǒng)中變壓器的繼電保護[J].工業(yè)，2016（8）：00191-00191.