淺析220kV變電站繼電保護(hù)的運(yùn)行問題

隋龍+劉少勤+劉東杰

摘 要 變電站是整個(gè)電力系統(tǒng)的核心電力設(shè)施，具有調(diào)整和變換電壓、分配電能和控制電流方向等功能。變電站是利用變壓器來連接不同電壓的電網(wǎng)系統(tǒng)，因此，實(shí)際上是變壓器發(fā)揮著變換電壓的功能。此外，變電站還包括開關(guān)電路的設(shè)備、匯聚電流的母線、儀表、互感器、防雷保護(hù)裝置、繼電保護(hù)裝置以及調(diào)節(jié)通信裝置等，還有部分變電站擁有無功補(bǔ)償裝置。

關(guān)鍵詞 220KV變電站 繼電保護(hù)措施 保護(hù)技術(shù)

中圖分類號(hào)：TM63；TM76；TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1變電站的繼電保護(hù)原理

通?？梢园?20kv的變電站歸屬到偏高壓級(jí)的電力調(diào)節(jié)領(lǐng)域，一般按照用戶的具體使用要求以及電壓級(jí)別來調(diào)控原始的電能，最終達(dá)到用電設(shè)備的用電要求。繼電保護(hù)已經(jīng)成為變電站中不可或缺的核心技術(shù)，也是電力作業(yè)的必備手段，能夠有效地降低電力作業(yè)中系統(tǒng)故障的發(fā)生概率。有關(guān)變電站的繼電保護(hù)理論重點(diǎn)研究危及電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的各種異常故障，一般使用觸電繼電器來確保電子元件和整個(gè)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。在220kv的變電站運(yùn)行過程中引入繼電保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的線路安全測(cè)試，從而有效提高變電系統(tǒng)和電力作業(yè)的可靠性和安全性。

2 220kv變電站的變壓器運(yùn)行分析

2.1變壓器的運(yùn)行故障分析

220kv的變電站變壓器在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中比較常見的運(yùn)行故障主要包括：變壓器出現(xiàn)外部短路問題；變壓器超負(fù)荷運(yùn)行；變壓器運(yùn)行環(huán)境溫度過高；變壓器裝置出現(xiàn)過電流現(xiàn)象；變壓器設(shè)備的油面過低等。對(duì)于以上變壓器的常見運(yùn)行故障或者運(yùn)行異常現(xiàn)象，通常主要采取避免故障的控制措施和確保變壓器安全運(yùn)行的保護(hù)措施。具體包括以下幾個(gè)方面：變壓器氣體保護(hù)裝置，即通過控制變壓器的運(yùn)行信號(hào)而產(chǎn)生的瞬間性的跳閘保護(hù)行為，通常適用于變電站變壓器運(yùn)行中的油箱內(nèi)部常見故障及油面過低等異常情況；另外兩種保護(hù)運(yùn)行中的變壓器的方式是差動(dòng)保護(hù)法和電流速斷保護(hù)法，具體的保護(hù)手段也是利用瞬間跳閘的控制方法，這兩種方法主要適用于變壓器的引出線出現(xiàn)短路或者出現(xiàn)接地短路的故障以及變壓器運(yùn)行中產(chǎn)生的一些設(shè)備內(nèi)部故障等情況；對(duì)變壓器超負(fù)荷運(yùn)行的一種保護(hù)方法是過負(fù)荷保護(hù)方法，即按照變壓器的實(shí)際工作情況，當(dāng)變壓器出現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)行的狀況時(shí)，在線路中應(yīng)用過負(fù)荷保護(hù)設(shè)置，來控制和避免因?yàn)檫^負(fù)荷運(yùn)行所帶來的過電流故障或者其他安全問題；溫度信號(hào)保護(hù)方法和過流繼電保護(hù)方法這兩種方法也都是用來保護(hù)運(yùn)行中的變電站變壓器，以避免發(fā)生運(yùn)行故障或者安全事故。

2.2繼電保護(hù)故障分析

繼電保護(hù)裝備對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行具有重要作用。因此，電力工作人員應(yīng)該準(zhǔn)確了解繼電保護(hù)裝置經(jīng)常出現(xiàn)的故障，才能更好地找出處理繼電保護(hù)故障的解決方法，有效地發(fā)揮繼電保護(hù)裝置的功能。電流互感器的飽和對(duì)繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行產(chǎn)生了非常不利的影響，是繼電保護(hù)裝置經(jīng)常出現(xiàn)的故障。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷壯大，電力系統(tǒng)設(shè)備的終端負(fù)荷就會(huì)不斷增容，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生短路，就會(huì)是出現(xiàn)很大的短路電流，如果電力系統(tǒng)在靠近終端設(shè)備區(qū)的位置出現(xiàn)短路的現(xiàn)象，產(chǎn)生的短路電流甚至是電流互感器一次側(cè)額定流的幾百倍。通常在穩(wěn)態(tài)電流短路的狀況下，隨著短路電流的倍數(shù)不斷增大，電流互感器變比的誤差也會(huì)隨著變大，最終導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置的靈敏度下降，很可能會(huì)使電流速斷保護(hù)拒絕動(dòng)作。在線路短路的情況下，由于電流互感器的電流發(fā)生了飽和現(xiàn)象，電流互感器感應(yīng)到的二次側(cè)額的電流就會(huì)變得非常小或者接近于零，就會(huì)導(dǎo)致定時(shí)限過流保護(hù)裝置無法正常的發(fā)揮功效。如果是電力系統(tǒng)出口線出現(xiàn)故障，就需要用母聯(lián)斷路器或者主變壓器后備保護(hù)裝置將短路電流切除，這樣就會(huì)延長(zhǎng)故障時(shí)間，而且故障的范圍會(huì)不斷變大；如果靠電力系統(tǒng)出口線過流保護(hù)拒絕動(dòng)作，就會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)盡進(jìn)口線保護(hù)動(dòng)作，造成整個(gè)電力系統(tǒng)出現(xiàn)斷電的情況發(fā)生。

3繼電保護(hù)設(shè)備的安全運(yùn)行措施和故障處理措施

3.1繼電保護(hù)設(shè)備的安全運(yùn)行措施

在220kv的變電站變壓器運(yùn)行過程中，為了確保繼電保護(hù)裝置能夠安全運(yùn)行，可以采取以下幾方面的措施：

（1）檢查繼電保護(hù)裝置。繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行狀況一定要進(jìn)行實(shí)時(shí)地檢查，此外還應(yīng)該在檢驗(yàn)的最后階段進(jìn)行電流、電壓回路的升流、升壓試驗(yàn)以及整組試驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)束后切忌再行修改定值區(qū)、拔插件或者改變二次回路的接線等。

（2）加強(qiáng)一般性檢查工作。電力系統(tǒng)中的一般性檢查工作非常重要，但是又特別容易被忽略，所以要更加認(rèn)真地去做好這項(xiàng)工作。一般性的檢查工作主要是檢查各個(gè)元件之間的連接件有沒有連接緊固、各個(gè)焊接點(diǎn)是不是虛焊以及其他的機(jī)械特性是否正常等。但是有的時(shí)候還需要把一個(gè)完整裝置的插件分別拔下并仔細(xì)檢查，然后再將螺絲擰緊、芯片按緊。

（3）檢查繼電保護(hù)中的接地情況。在繼電保護(hù)工作中非常突出的一個(gè)問題就是接地問題，即保護(hù)屏的屏障和各個(gè)裝置的機(jī)箱必須接到保護(hù)屏里面的銅排上，并且要確保銅排已安全接入地網(wǎng)，還可以利用絕緣表來檢測(cè)電阻看是否達(dá)到要求，此外，還要認(rèn)真檢查電壓和電流的回路是否安全接地，以及接地是否可靠。

3.2繼電保護(hù)裝置校驗(yàn)

在繼電保護(hù)裝置校驗(yàn)必須考慮將整組試驗(yàn)和電流回路升流試驗(yàn)放在本次檢驗(yàn)最后進(jìn)行，這兩項(xiàng)工作完成后，嚴(yán)禁再拔插件、改定值、改定值區(qū)、改變二次回路接線等工作。如果在整組試驗(yàn)進(jìn)行完畢后再進(jìn)行上述這些工作，有可能造成定值區(qū)錯(cuò)誤、定值錯(cuò)誤或回路接觸不良等情況，而后如沒有可靠的技術(shù)手段去發(fā)現(xiàn)，將給設(shè)備的安全運(yùn)行帶來隱患。電流回路升流、電壓回路升壓試驗(yàn)，也必須在其他試驗(yàn)項(xiàng)目完成后最后進(jìn)行。在定期檢驗(yàn)中，經(jīng)常在檢驗(yàn)完成后或是設(shè)備進(jìn)人熱備狀態(tài)，或是投人運(yùn)行而暫沒負(fù)荷，在這種情況下是不能測(cè)負(fù)荷向量和打印負(fù)荷采樣值的，那么，如何保證裝置電流回路的正確性呢？可以通過大電流發(fā)生器一次側(cè)加大電流進(jìn)行這項(xiàng)試驗(yàn)，不但要用鉗形電流表進(jìn)行測(cè)量，而且還要打印此時(shí)電流通道的刻度值或檢查液晶的顯示數(shù)值，因?yàn)槲C(jī)保護(hù)內(nèi)電流、電壓通道都有小變換器，如果這些小變換器的二次側(cè)故障，在裝置端子排處測(cè)得的電壓和電流依然是正常的，但保護(hù)裝置卻感受不到數(shù)值，必然會(huì)造成保護(hù)裝置拒動(dòng)或誤動(dòng)。

3.3繼電保護(hù)設(shè)備的安全維護(hù)措施

（1）全面把握繼電保護(hù)裝置的初始狀態(tài)。初始狀態(tài)是否良好直接會(huì)影響到后期的運(yùn)行和功能實(shí)現(xiàn)情況。所以，在繼電保護(hù)裝置投人使用之前就應(yīng)該查看設(shè)備的圖紙、相關(guān)的技術(shù)資料和運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等，還需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行日常檢修及全過程的管理，以確保設(shè)備在投入使用時(shí)能夠安全有效地發(fā)揮其應(yīng)有的功能。

（2）全面分析繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行狀態(tài)。通過對(duì)設(shè)備故障的規(guī)律和特點(diǎn)進(jìn)行分析，全面把握繼電保護(hù)裝置的日常運(yùn)行數(shù)據(jù)，再利用統(tǒng)計(jì)分析來預(yù)測(cè)出現(xiàn)故障的可能性和時(shí)間，及時(shí)排除還未發(fā)生的故障。因此，加強(qiáng)狀態(tài)檢修工作的數(shù)據(jù)管理，以有效把握設(shè)備的運(yùn)行規(guī)律，然后制定科學(xué)的設(shè)備故障預(yù)防方案和狀態(tài)檢修方案，以有效提高整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

3.4繼電保護(hù)故障處理措施

（1）直觀法。處理一些無法用儀器逐點(diǎn)測(cè)試，或某一插件故障一時(shí)無備品更換，而又想將故障排除的情況。比如IOKV開關(guān)柜分或拒合故障處理。在操作命令下發(fā)后，觀察到合閘接觸器或跳閘線圈能動(dòng)作，說明電氣回路正常，故障存在機(jī)構(gòu)內(nèi)部。到現(xiàn)場(chǎng)如直接觀察到繼電器內(nèi)部明顯發(fā)黃，或哪個(gè)元器件發(fā)出濃烈的焦味等便可快速確認(rèn)故障所在，更換損壞的元件即可。

（2）掉換法。用好的或認(rèn)為正常的相同元件代替懷疑的或認(rèn)為有故障的元件，來判斷它的好壞，可快速地縮小查找故障范圍。這是處理綜合自動(dòng)化保護(hù)裝置內(nèi)部故障最常用方法。當(dāng)一些微機(jī)保護(hù)故障，或一些內(nèi)部回路復(fù)雜的單元繼電器，可用附近備用或暫時(shí)處于檢修的插件、繼電器取代它。

4結(jié)語

在220kv的變電站運(yùn)行過程中，變壓器起著可靠輸電及維護(hù)電網(wǎng)安全的重要使命。因此，加強(qiáng)對(duì)變壓器的日常運(yùn)行管理工作以及安全維護(hù)不作刻不容緩。