配電系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)探討

國網(wǎng)亳州供電公司 236800

摘要：本文作者通過對繼電保護(hù)的概念、工作原理繼電器的要求及評價(jià)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行了分析，主要就配電系統(tǒng)繼電保護(hù)中存在的問題和處理方法及改進(jìn)措施進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；繼電保護(hù)；評價(jià)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)；配電運(yùn)行；配置原則

1.繼電保護(hù)的概念

繼電保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路、配電裝置等電氣設(shè)備發(fā)生故障，危及電力系統(tǒng)安全運(yùn)行時(shí)，能夠向運(yùn)行值班人員及時(shí)發(fā)出警告信號，或者直接向所控制的斷路器發(fā)出跳閘命令，終止這些故障發(fā)展的一種自動保護(hù)裝置。

2.繼電保護(hù)的工作原理

供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，會引起電流增加、電壓降低、以及電流電壓間相位角的變化，因此出現(xiàn)故障時(shí)的參數(shù)與正常運(yùn)行時(shí)的參數(shù)差別就可以構(gòu)成不同原理和類型的繼電保護(hù)。一般情況下繼電保護(hù)是由測量部分、邏輯部分、執(zhí)行部分組成。

測量部分從被保護(hù)對象讀取有關(guān)信號，與給定的整定值相比較，比較結(jié)果輸出至邏輯部分；邏輯部分根據(jù)測量部分各輸出量的大小性質(zhì)、出現(xiàn)的順序或它們的組合，決定是否動作；如需動作，則發(fā)出信號給執(zhí)行部分；執(zhí)行部分立即或延時(shí)發(fā)出警報(bào)信號或跳閘信號。

3.對繼電器的要求

3.1.動作值的誤差小

由于保護(hù)裝置的靈敏度與動作值的誤差有關(guān)，因此，繼電器動作值的誤差應(yīng)盡可能小，以免引起誤動作或降低保護(hù)的靈敏性。

3.2.接點(diǎn)可靠

繼電器接點(diǎn)接觸要良好，并具有一定的負(fù)荷能力。對于常閉接點(diǎn)要有一定的壓力；對于常開接點(diǎn)，閉合時(shí)要有一定的行程。

3.3.返回時(shí)間短

繼電器動作將故障切除后，繼電器應(yīng)在最短時(shí)間內(nèi)返回到起始位置。

3.3.消耗功率小

繼電器消耗的功率通常指繼電器線圈在額定狀態(tài)下（額定電流或電壓）所消耗的功率。繼電器消耗的功率小，可以減輕互感器的負(fù)擔(dān)。

4.目前常用的評價(jià)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)

4.1.正確動作率

正確動作率即為一定期限內(nèi)（例如一年）被統(tǒng)計(jì)的繼電保護(hù)裝置的正確動作次數(shù)與總動作次數(shù)之比。用公式表示為：

正確動作率=（正確動作次數(shù)/總動作次數(shù)）×100%

用正確動作率可以觀測該繼電保護(hù)系統(tǒng)每年的變化趨勢，也可以反映不同的繼電保護(hù)系統(tǒng)（如220kV與500kV）之間的對比情況，從中找出薄弱環(huán)節(jié)。

4.2.可靠度

可靠度r（t）是指元件在起始時(shí)刻正常的條件下，在時(shí)間區(qū)間（0，t）不發(fā)生故障的概率。對于繼電保護(hù)裝置，注意力主要集中在從起始時(shí)刻到首次故障的時(shí)間。

4.3.可用率

可用率a（t）是指元件在起始時(shí)刻正常工作的條件下，時(shí)刻t 正常工作的概率?？煽慷扰c可用率的區(qū)別在于，可靠度中的定義要求元件在時(shí)間區(qū)間（0，t）連續(xù)地處于正常狀態(tài)，而可用率則無此要求。

4.4.故障率

故障率h（t）是指元件從起始時(shí)刻直到時(shí)刻t 完好條件下，在時(shí)刻t 以后單位時(shí)間里發(fā)生故障的概率。

4.5.平均無故障工作時(shí)間

平均無故障工作時(shí)間MTBF（Mean Time Between Failure）。設(shè)從修復(fù)到首次故障之間的時(shí)間間隔為無故障工作時(shí)間，則其數(shù)學(xué)期望值為平均無故障工作時(shí)間。

4.6.修復(fù)率

修復(fù)率m（t）是指元件自起始時(shí)刻直到時(shí)刻t 故障的條件下，自時(shí)刻t 以后每單位時(shí)間里修復(fù)的概率。

4.7.平均修復(fù)時(shí)間

平均修復(fù)時(shí)間mttr（MeanTime to Repair）是修復(fù)時(shí)間的數(shù)學(xué)期望值。

5.配電系統(tǒng)繼電保護(hù)存在的問題

5.1電流互感器飽和

隨著供電系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，很多低壓配電系統(tǒng)短路電流會隨著變大，當(dāng)變、配電站出口處發(fā)生短路時(shí)，短路電流往往很大，甚至可以達(dá)到電流互感器一次側(cè)額定電流的幾百倍。在穩(wěn)態(tài)短路情況下，一次短路電流倍數(shù)越大，電流互感器變比的誤差也越大，使靈敏度低的電流速斷保護(hù)就可能拒絕動作。在線路短路時(shí)，由于電流互感器飽和，感應(yīng)到二次側(cè)的電流不能正確反映短路電流，會造成定時(shí)限過流保護(hù)裝置拒動。此時(shí)則要靠母聯(lián)斷路器或主變壓器后備保護(hù)來切除，延長了故障時(shí)間，使事故范圍擴(kuò)大，并對主設(shè)備造成沖擊，影響設(shè)備運(yùn)行周期和壽命。

5.2 二次設(shè)備及二次回路老化

亳州地區(qū)前前些年對配電網(wǎng)重視不夠，資金投入少，一些配電設(shè)備陳舊、落后。甚至還存在一些20世紀(jì)七八十年代的老式繼電器，節(jié)點(diǎn)氧化塵太多，壓力不夠，也會造成保護(hù)誤動，出口不可靠。對于繼電保護(hù)二次回路來講，如果交流回路實(shí)驗(yàn)端子老化，銹蝕，接觸電阻過大，嚴(yán)重時(shí)會引起開路，引起保護(hù)誤動或拒動。直流部分在系統(tǒng)失電和系統(tǒng)嚴(yán)重低電壓時(shí)可靠性難以保證，事故情況下更難以保證可靠動作，會導(dǎo)致越級跳閘，擴(kuò)大事故范圍。

5.3.環(huán)網(wǎng)供電無保護(hù)或保護(hù)配合困難

目前亳州地區(qū)配電網(wǎng)基本采用負(fù)荷開關(guān)為主，前期不設(shè)斷路器，也沒有保護(hù)，因此一旦故障，只能依靠上一級保護(hù)切除。停電范圍大。近兩年為配合配電網(wǎng)自動化建設(shè)，才逐步裝設(shè)斷路器并配置電流型保護(hù)。但由于配電網(wǎng)運(yùn)行方式變化，負(fù)荷轉(zhuǎn)移等因素，繼電保護(hù)定值難以配合，選擇性無法協(xié)調(diào)。目前環(huán)網(wǎng)運(yùn)行方式是開口運(yùn)行，故障時(shí)，故障環(huán)網(wǎng)全部停電，并通過人工操作對網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)來恢復(fù)供電。

6.配電系統(tǒng)繼電保護(hù)的改進(jìn)措施

6.1.避免電流互感器飽和

避免電流互感器飽和主要從3個(gè)方面入手：首先選擇較大變比的電流互感器，要考慮線路短路時(shí)電流互感器飽和問題；其次可減少電流互感器二次負(fù)載阻抗，縮短電流互感器二次側(cè)電纜長度及加大二次側(cè)電纜截面；第三是遵守速斷保護(hù)的原則，時(shí)限整定零秒，必要情況下可犧牲速斷保護(hù)無選擇性。

6.2.完善環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的配套建設(shè)

目前環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)是電纜網(wǎng)絡(luò)采用的主要形式，目前還沒有性能頗為理想的繼電保護(hù)裝置，為快速隔離故障、恢復(fù)供電，可以考慮結(jié)合配電自動化系統(tǒng)的建設(shè)，完善配電系統(tǒng)繼電保護(hù)配置。

6.3.實(shí)行狀態(tài)檢修

繼電保護(hù)發(fā)展至今，從保護(hù)原理的設(shè)計(jì)，到生產(chǎn)廠家制造工藝，到售后服務(wù)，各方面都已比較完善。微機(jī)保護(hù)裝置的性能已非常穩(wěn)定。近幾年在我區(qū)范圍內(nèi)，由于保護(hù)裝置性能不穩(wěn)定引起的誤動基本上沒有出現(xiàn)過，所發(fā)生的保護(hù)誤動作基本上是保護(hù)裝置外部原因引起的。因此我們建議對配電繼電保護(hù)設(shè)備實(shí)行狀態(tài)檢修，能夠大大減少配電系統(tǒng)工作人員的工作量。

6.4.增加投入，更新設(shè)備

及時(shí)更新保護(hù)校驗(yàn)設(shè)備，完善供電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，在不影響正常安全生產(chǎn)的情況下，確保各回路均有足夠保護(hù)整定時(shí)間，使保護(hù)裝置校驗(yàn)做到應(yīng)校必校，不漏項(xiàng)，不簡化。

結(jié)語

繼電保護(hù)是保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的第一道防線。近年來隨著配電系統(tǒng)的不斷發(fā)展，配網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，運(yùn)行方式靈活多變。同時(shí)配電網(wǎng)直接面向電力用戶，特別是當(dāng)?shù)仞B(yǎng)殖業(yè)、中藥材加工、化工生產(chǎn)等企業(yè)，對供電可靠性要求越來越高。因而對配電系統(tǒng)繼電保護(hù)的要求也就更高。因此，如何在今后確保配電系統(tǒng)更穩(wěn)定、可靠、安全運(yùn)行，是配電系統(tǒng)繼電保護(hù)發(fā)展的重要課題。

參考文獻(xiàn)：

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