淺析35kV變電站繼電保護裝置的運用

李東亮

【摘 要】繼電保護是電力系統(tǒng)的重要組成部分，被稱為電力系統(tǒng)的安全屏障，對于電力穩(wěn)定、持續(xù)運行具有重要的意義。本文簡要介紹了繼電保護裝置的基本構(gòu)成和動作過程，并分析了35kV變電站賦予繼電保護裝置的基本任務(wù)和對繼電保護裝置性能的基本要求。

【關(guān)鍵詞】繼電保護裝置；電力系統(tǒng)；35kV變電站

隨著我國社會經(jīng)濟的穩(wěn)步發(fā)展，電力需求不斷增大，越來越多的變電站不斷建設(shè)起來。35kV變電站作為我國電網(wǎng)的重要組成部分，其安全性和可靠性是電能能否穩(wěn)定傳輸?shù)闹匾Ｕ稀ｋ娏ο到y(tǒng)在運行過程中，會因為各種各樣的原因發(fā)生故障，由電力系統(tǒng)故障引發(fā)事故所造成的損失往往是不可估量的，因而，繼電保護技術(shù)和裝置的應(yīng)用已成為確保電力運行安全和穩(wěn)定的最迫切的任務(wù)。

一、繼電保護裝置的基本構(gòu)成

通常來講，完整的繼電保護裝置由測量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分三個部分組成。尤其是在微機繼電保護裝置中，上述三個部分更是不能夠截然分離開的。

1.測量部分

測量部分由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、保護判據(jù)運算等部分組成。測量部分是針對測量得到的被保護對象的相關(guān)電氣量進行計算，并將計算結(jié)果與給定的整定值進行比較，比較結(jié)果以“是”、“非”、“大于”、“不大于”等邏輯信號的形式表達(dá)，進而做出是否需要執(zhí)行保護動作的判斷。

2.邏輯部分

邏輯部分基于測量部分給定的各輸出量的大小、性質(zhì)及輸出的邏輯狀態(tài)和其出現(xiàn)順序或組合，使繼電保護裝置按一定的邏輯關(guān)系進行分析和對比，最后確定是否應(yīng)該發(fā)出報警信號或使斷路器跳閘的動作信號，并將相關(guān)的信號指令傳送給執(zhí)行部分。

繼電保護裝置中常用的邏輯關(guān)系回路包括：“與”、“或”、“非”、“是”、“否”、“延時啟動”、“延時返回”等。

3.執(zhí)行部分

執(zhí)行部分，即繼電保護裝置的輸出部分，執(zhí)行部分的任務(wù)是根據(jù)邏輯部分輸出的信號，最終實現(xiàn)該繼電保護裝置所承擔(dān)的保護動作。

二、電力系統(tǒng)中繼電保護裝置的動作過程

對于繼電保護裝置來說，其動作過程可分為啟動、判斷和閉鎖三個階段。

第一個階段啟動，當(dāng)系統(tǒng)處于正常運行的狀態(tài)下，繼電保護裝置的啟動元件會將各個出口閉鎖，只有當(dāng)電力系統(tǒng)處于某種故障條件下，相應(yīng)的啟動元件才會具備啟動條件，準(zhǔn)備啟動相應(yīng)的出口。

第二個階段判斷，是指在滿足了啟動條件的前提下，由繼電保護裝置內(nèi)部的邏輯判斷部分進行分析和判斷，而此時起到?jīng)Q定性作用的評判標(biāo)準(zhǔn)，便是前期輸入到裝置中的“整定值”。如果反饋沒有達(dá)到整定值的標(biāo)準(zhǔn)，那么裝置不會做出任何反映；如果滿足了整定值的要求，則保護裝置將進入最后的閉鎖階段。

第三個階段閉鎖就是在反饋滿足了保護裝置整定值的要求的前提下，在對相應(yīng)出口發(fā)出啟動指令之前進行的對電力系統(tǒng)中一些附加條件的自行判斷的過程，一旦附加條件也得到滿足，跳閘指令將被發(fā)出，進而實現(xiàn)保護動作。

三、在35kV變電站中繼電保護裝置的主要任務(wù)

1.監(jiān)視系統(tǒng)運行狀況

35kV變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，承擔(dān)了區(qū)域供電的任務(wù)，所以一旦發(fā)生重大故障，將嚴(yán)重威脅該區(qū)域的供電穩(wěn)定和用電安全。而當(dāng)故障發(fā)生時，繼電保護裝置將快速、準(zhǔn)確地向距離故障點最近的上級斷路器發(fā)出跳閘指令，以求盡可能地控制故障的影響范圍，弱化故障對電力系統(tǒng)的影響。因此，在35kV變電站選用繼電保護裝置時，應(yīng)該著眼于大局，合理地完成繼電保護設(shè)計、裝置選型和安裝調(diào)試，使整個電力系統(tǒng)連接成為一個統(tǒng)一的整體，這樣才能夠確保對35kV變電站及相應(yīng)電力系統(tǒng)進行合理、有效地跟蹤和監(jiān)視。

2.及時反饋電力系統(tǒng)的非正常狀態(tài)

應(yīng)用于35kV變電站中的繼電保護裝置的另一項主要任務(wù)，即及時反饋相應(yīng)電氣設(shè)備的非正常運行狀態(tài)。當(dāng)相關(guān)的電氣設(shè)備及元器件出現(xiàn)異常狀態(tài)或滿足需檢修的條件時，繼電保護裝置將通過通信系統(tǒng)將信息及時反饋給值守人員，以便做出相應(yīng)處理。

四、35kV變電站對繼電保護裝置的基本要求

對于35kV變電站，繼電保護裝置的主要作用是：當(dāng)元器件或外線路發(fā)生有可能危及電力系統(tǒng)運行的故障時，裝置自動發(fā)出報警，并在一定條件下發(fā)出跳閘指令使相應(yīng)斷路器跳閘，以避免由于故障的進一步擴大化而造成更大的損失甚至事故?，F(xiàn)階段我國35kV變電站所采用的繼電保護裝置需要滿足四項基本要求，即：靈敏性、快速性、可靠性和選擇性。

1.靈敏性

靈敏性所指的是繼電保護裝置對發(fā)生在其保護的范圍內(nèi)的任何元器件故障，以及非正常運行狀態(tài)的反應(yīng)能力。

應(yīng)用于35kV變電站中的繼電保護裝置，要對相關(guān)設(shè)備的正常運行及故障狀態(tài)具有明確的感知、判斷并做出相應(yīng)的動作，從而最大限度地控制故障帶來的隱患。一般來說，裝置的靈敏性是要根據(jù)相關(guān)的靈敏度系數(shù)來設(shè)定的，而并非越高越好。

2.快速性

對故障部分迅速地進行切除，不但可以提高電力系統(tǒng)并聯(lián)運行的穩(wěn)定性，減少設(shè)備在低電壓狀態(tài)下的運轉(zhuǎn)時間，也可以減小故障元器件的損壞程度，進而避免對電力系統(tǒng)更大規(guī)模的破壞。因而，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，應(yīng)力爭使繼電保護裝置能夠快速地動作，將故障切除。

故障切除的總時間，等于繼電保護裝置和斷路器的動作時間的總和。通常情況下，繼電保護裝置的速斷保護動作時間約為0.02s到0.04s之間，有些裝置可以達(dá)到0.01s到0.02s之間；而斷路器跳閘動作時間通常為0.06s到0.15s之間，比較靈敏的斷路器可能達(dá)到0.02s到0.04s之間。

3.可靠性

針對發(fā)生在電力系統(tǒng)中的各種各樣的故障或非正常模式下運行的狀態(tài)時，繼電保護裝置要避免誤動、拒動等情況的發(fā)生，在快速判斷系統(tǒng)運行狀態(tài)是否正常的同時，做出相應(yīng)的正確且可靠的動作。

4.選擇性

當(dāng)運行中的電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，繼電保護裝置在保證快速和可靠的同時，要有針對性地對故障段的供電進行切除，即選擇距離故障點最近的開關(guān)設(shè)備進行關(guān)斷處理，從而達(dá)到使故障影響范圍盡量縮小、保障系統(tǒng)中沒有故障的部分仍能夠正常工作的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]王文燦 35kV變電站繼電保護裝置的科學(xué)應(yīng)用[J]. 中國高新技術(shù)企業(yè) 2011（20）

[2]張燕飛 35kV變電站繼電保護相關(guān)問題探討[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2013（19）

[3]賀家李等著 電力系統(tǒng)繼電保護原理（第4版）[M]. 北京：中國電力出版社. 2010年8月