變電站繼電保護(hù)設(shè)計(jì)方法及問題研究

張瀚

摘 要：在我國電力事業(yè)不斷發(fā)展的背景下，變電站建設(shè)也得到了快速的發(fā)展。在變電站建設(shè)過程中，繼電保護(hù)的相關(guān)設(shè)計(jì)非常重要。由于設(shè)計(jì)不完善、不精細(xì)而出現(xiàn)各類問題，會(huì)對(duì)設(shè)備本身造成一定影響，最終影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。為避免上述情況出現(xiàn)，就要從多方面分析研究繼電保護(hù)設(shè)計(jì)上可能存在的問題，制定出合理的設(shè)計(jì)方案和實(shí)施方法。本文主要分析了繼電保護(hù)的相關(guān)原理依據(jù);闡述了變電站的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)存在的主要問題及相關(guān)解決措施。希望能提供一定參考，為我國的電力事業(yè)作出貢獻(xiàn)，以實(shí)現(xiàn)電力事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：變電站;繼電保護(hù);設(shè)計(jì)方法;問題研究

1 變電站的繼電保護(hù)原理分析

變電站繼電保護(hù)直接關(guān)系到電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行以及電能傳輸質(zhì)量，是保證電力得到有效輸送的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，我們必須做好繼電保護(hù)相關(guān)設(shè)計(jì)，有效提升電力傳輸質(zhì)量。目前，變電站在進(jìn)行電能傳輸時(shí)必須借助相應(yīng)繼電保護(hù)裝置，以應(yīng)對(duì)系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障和異常，確保傳輸過程中的安全和穩(wěn)定。繼電保護(hù)的相關(guān)設(shè)計(jì)一般都要兼顧相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際運(yùn)行需求。

2 變電站繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的主要問題

2.1 關(guān)于零序電流保護(hù)問題

由于電壓超過額定電壓而引起的故障主要為單相接地故障，其故障發(fā)生率可達(dá)90%。對(duì)于單相接地故障的有效切除方法為零序電流保護(hù)。接地短路時(shí)將產(chǎn)生很大的零序電流，利用該電流分量構(gòu)成保護(hù)。該方法能有效地保護(hù)線路并具有較高的靈敏性。零序保護(hù)常見構(gòu)件為3UO和3IO組成的方向構(gòu)件[1]。

2.2 關(guān)于母線電壓轉(zhuǎn)換問題

在變電站雙母線接線中，直流電源線和二次母線電壓的順利轉(zhuǎn)換需要母線側(cè)隔離倒閘進(jìn)行輔助。在運(yùn)行過程中，為避免由于隔離刀閘接觸故障而引起距離保護(hù)失壓和保護(hù)誤動(dòng)作等問題，一般建議用雙位置繼電器替換普通繼電器。

2.3 關(guān)于后臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題

在變電站系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)中，后臺(tái)系統(tǒng)一般會(huì)被忽視。后臺(tái)系統(tǒng)在強(qiáng)電磁條件下長時(shí)間運(yùn)行，數(shù)據(jù)交換量巨大，運(yùn)行速度需嚴(yán)格要求[2]。因此，在后臺(tái)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，一定要做好工控機(jī)選擇。目前，在變電站后臺(tái)設(shè)備選取過程中，越來越多的商用機(jī)被應(yīng)用于后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)后臺(tái)系統(tǒng)故障，給系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行帶來很大的隱患。因此，為保證后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，就要加裝不間斷電源。不間斷電源逆變器的設(shè)計(jì)采用了兩路輸入電源。若站用電源出現(xiàn)故障時(shí)，直流電源就會(huì)自動(dòng)開啟，以支撐后臺(tái)系統(tǒng)和站內(nèi)其他設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行。

3 繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)分析

3.1 關(guān)于母線保護(hù)和斷路器保護(hù)

在繼電保護(hù)設(shè)計(jì)過程中，母線保護(hù)和斷路器保護(hù)都是至關(guān)重要的。要根據(jù)變電站接線方式和實(shí)際主要運(yùn)行狀態(tài)，篩選優(yōu)化出最完美的設(shè)計(jì)方案。在基礎(chǔ)配置方面要加強(qiáng)對(duì)母線保護(hù)的選取，一旦發(fā)現(xiàn)存在雙套失靈的可能，必須立即結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行修正，完善失靈的相關(guān)保護(hù)功能，對(duì)整體的設(shè)計(jì)體系進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。根據(jù)實(shí)際需求，在對(duì)雙套保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)置后，要對(duì)保護(hù)進(jìn)行調(diào)試校驗(yàn)，選擇正確啟動(dòng)模式，有效實(shí)現(xiàn)失靈保護(hù)動(dòng)作。對(duì)于母線的保護(hù)設(shè)計(jì)首先要對(duì)由變壓器故障或母線故障而引起的斷路器失靈問題進(jìn)行全面分析研究，選擇正確的保護(hù)方案，達(dá)到所需最終目標(biāo)，從而提升設(shè)計(jì)整體質(zhì)量。

3.2 關(guān)于線路保護(hù)的分析

在確保母線保護(hù)正確設(shè)計(jì)的情況下，還要根據(jù)相應(yīng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，充分了解雙母線接線方法和每個(gè)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵點(diǎn)所在，結(jié)合繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的相關(guān)特點(diǎn)，不斷提升線路保護(hù)工作效果，合理處理第三條回路和相關(guān)合閘間的連接問題。其中，對(duì)于具備了重合閘的雙套保護(hù)線路，就不需要和三跳存在連接[3]。

3.3 關(guān)于故障錄波的信息管理

故障錄波信息管理的基礎(chǔ)，是要按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)好相應(yīng)的主站和站端系統(tǒng)。在具體工作過程中，借助故障錄波裝置，記錄故障前后狀態(tài)變化情況，準(zhǔn)確反映故障時(shí)的變化和繼電保護(hù)動(dòng)作行為，有利于后續(xù)的原因查找和事故分析。由于故障錄波對(duì)繼電保護(hù)的后評(píng)價(jià)具有重要作用，其信息管理應(yīng)當(dāng)采用存儲(chǔ)量大、精度高、使用壽命長的模塊。同時(shí)信息管理模塊也對(duì)后續(xù)故障診斷、保護(hù)和開關(guān)動(dòng)作行為判別等有一定輔助作用。

3.4 關(guān)于電壓切換箱的接線

為盡可能減少接線錯(cuò)誤或接頭接觸不良等問題，避免事故發(fā)生時(shí)對(duì)電壓切換箱造成損壞，在對(duì)保護(hù)裝置設(shè)計(jì)過程中，要充分結(jié)合雙重保護(hù)所具有的特點(diǎn)，將其保護(hù)方法主要設(shè)置為單輸，這樣才能更好地保證單一線路故障的切換速度和準(zhǔn)確性，從而保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定。

3.5 繼電保護(hù)設(shè)計(jì)工作綜述

為更好地保證繼電保護(hù)的可靠性、選擇性、靈敏性、速動(dòng)性，在設(shè)計(jì)過程中，必須結(jié)合實(shí)際情況，合理實(shí)施，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，遵循科學(xué)、規(guī)范、精確的設(shè)計(jì)原則和理念，熟知相應(yīng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，善于發(fā)現(xiàn)工作中存在的問題，高效完成各項(xiàng)任務(wù)，不斷提高繼電保護(hù)設(shè)計(jì)水準(zhǔn)，優(yōu)化完善設(shè)計(jì)模式和機(jī)制，保證繼電保護(hù)裝置工作效能，讓設(shè)計(jì)工作發(fā)揮最大作用。

4 結(jié)語

隨著我國科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，電力事業(yè)的建設(shè)和發(fā)展也得到了巨大的促進(jìn)作用。在電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行過程中，幾乎離不開繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用。但就目前我國變電站運(yùn)行情況來看，依然還存在著不少問題。為了不斷的提高變電站安全可靠運(yùn)行，就要盡可能地規(guī)范變電站繼保設(shè)計(jì)，從根本上實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的快速可靠切除，保障系統(tǒng)穩(wěn)定和電能輸送。電力行業(yè)相關(guān)單位要結(jié)合自身特點(diǎn)和實(shí)際情況，不斷提升繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)規(guī)范和科學(xué)合理性，盡可能保證電力系統(tǒng)的順利有序運(yùn)行，不斷滿足社會(huì)用電需求。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳濤. 變電站繼電保護(hù)二次回路的設(shè)計(jì)、實(shí)施及相關(guān)問題研究[D].長春工業(yè)大學(xué)，2019.

[2] 殷志龍.智能變電站二次繼電保護(hù)中存在的問題及解決方法[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（12）：154.

[3] 楊勇.變電站繼電保護(hù)二次回路設(shè)計(jì)存在的問題及解決措施[J].通信電源技術(shù)，2018，35（02）：171-172.

[4] 蔡柳榮.變電站二次繼電保護(hù)設(shè)計(jì)方法及問題分析[J].通訊世界，2017（12）：203-204.