關(guān)于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的探析

黃蘇信

摘 要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，作為整個(gè)電力變壓器系統(tǒng)的重要組成部分，電力變壓器繼電保護(hù)裝置具有至關(guān)重要的作用。因此，只有使整個(gè)電力變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)處于正常的運(yùn)行狀態(tài)，才能夠在一定程度上保證電力變壓器繼電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。如今，人們對(duì)于電力的需求水平日益增長(zhǎng)，對(duì)于電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的研究就顯得非常有必要。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；繼電保護(hù)；設(shè)計(jì)

1繼電保護(hù)的基本概念及原理

電力系統(tǒng)中輸送電流的裝備和管線，都必須安裝配套的檢測(cè)設(shè)備，這些設(shè)備要對(duì)電力運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)生的故障和非常態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)起到保護(hù)作用，這就是所謂的繼電保護(hù)裝置。也就是說(shuō)，電力系統(tǒng)中的各部件一旦出現(xiàn)問(wèn)題或運(yùn)轉(zhuǎn)異常，繼電保護(hù)裝置都要在第一時(shí)間敏感的反應(yīng)出來(lái)，而且還能及時(shí)跳閘或發(fā)出警示。繼電保護(hù)的基本原理主要是通過(guò)管線保護(hù)、電路保護(hù)等完成的，為了使上述保護(hù)措施能準(zhǔn)確判斷出該設(shè)備輸出端口和相關(guān)裝備導(dǎo)入端口的故障，現(xiàn)在還有更多新型的保護(hù)原理被運(yùn)用到電力系統(tǒng)中，能更全面的對(duì)兩端和多方向的電壓情況進(jìn)行信息保護(hù)。

2繼電保護(hù)的主要任務(wù)

繼電保護(hù)的原則，主要是在電力系統(tǒng)中重要部件短路或運(yùn)轉(zhuǎn)不正常時(shí)電壓、電阻等隨之發(fā)生的變化，來(lái)完成對(duì)繼電的保護(hù)。當(dāng)供電接入口沒有出現(xiàn)任何異?，F(xiàn)象時(shí)，繼電保護(hù)裝置就擔(dān)負(fù)著實(shí)時(shí)監(jiān)控電力系統(tǒng)中所有設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，并且能夠?yàn)槠涮峁?zhǔn)確的憑證。一旦當(dāng)供電端出現(xiàn)異常時(shí)，繼電保護(hù)系統(tǒng)必須能快速發(fā)揮作用，最快的時(shí)間內(nèi)對(duì)故障進(jìn)行一一排除，使得電力設(shè)備能繼續(xù)使用，還要能在第一時(shí)間精準(zhǔn)地做出預(yù)警，提醒當(dāng)班的工作人員迅速去解決問(wèn)題。

（1）電力系統(tǒng)出現(xiàn)異常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)。當(dāng)平日電力系統(tǒng)處于常規(guī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在遇到各種問(wèn)題但是還沒發(fā)生故障或沒跳閘的階段，被稱作非正常運(yùn)轉(zhuǎn)。電力系統(tǒng)在不正常的運(yùn)轉(zhuǎn)下會(huì)對(duì)電力發(fā)揮的效果、質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響，而且過(guò)度的超量運(yùn)行還將導(dǎo)致裝備發(fā)燙、加速老化、降低使用年限，電力裝備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)遭到破壞，甚至?xí)l(fā)電路短路，設(shè)備被破壞等一系列惡劣影響。電力系統(tǒng)在非正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，繼電保護(hù)裝置一定要能第一時(shí)間準(zhǔn)確的發(fā)出預(yù)警。

（2）電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)。在電力系統(tǒng)中最司空見慣也是危險(xiǎn)性極高的故障，就是各個(gè)環(huán)節(jié)的的短路。當(dāng)電力裝備或電路管線有短路現(xiàn)象時(shí)，需要由電源向發(fā)生故障端供應(yīng)超出常規(guī)運(yùn)轉(zhuǎn)限定的短路電流，這樣一來(lái)，有可能導(dǎo)致電力系統(tǒng)設(shè)備被損毀、大大減少使用年限，同時(shí)人們常規(guī)工作條件也遭到影響，電力系統(tǒng)崩潰將導(dǎo)致大面積停電等現(xiàn)象發(fā)生，對(duì)生產(chǎn)生活造成極大的損失。當(dāng)電氣裝置發(fā)生故障時(shí)，需要繼電保護(hù)裝置發(fā)揮的作用是：能及時(shí)有效并且能準(zhǔn)確判斷通過(guò)斷路跳閘的節(jié)點(diǎn)，使得發(fā)生故障的裝置能迅速脫離到系統(tǒng)之外，避免故障設(shè)備持續(xù)受到損毀，使得電力系統(tǒng)的其他組件還能不受影響，完全運(yùn)轉(zhuǎn)。繼電保護(hù)在確保電力系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)和保障供電質(zhì)量、避免故障范圍延展和用電事故的發(fā)生等方面，都具有積極的影響，是電力系統(tǒng)中不可或缺的構(gòu)成元素。

3電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)方法

3.1差動(dòng)保護(hù)設(shè)計(jì)

將變壓器兩側(cè)的電流互感器二次側(cè)按正常時(shí)的“環(huán)流接線”是變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作電流設(shè)計(jì)的原則。如果變壓器處于正常運(yùn)行的狀態(tài)，那么差動(dòng)繼電器中的電流為其兩側(cè)電流互感器CT的二次電流之差，其數(shù)值趨于0。如果差動(dòng)繼電器不發(fā)生任何動(dòng)作，那么其保護(hù)也不會(huì)有任何作為。也就是說(shuō)，如果在電流互感器二次回路端線，并且變壓器處于最大符合的狀態(tài)下，差動(dòng)保護(hù)是不會(huì)產(chǎn)生任何動(dòng)作的。隨著計(jì)算機(jī)芯片性能的提升，對(duì)位于變壓器1套保護(hù)裝置中所具有的主保護(hù)以及各側(cè)全部后備保護(hù)的兩套主變壓器微機(jī)型保護(hù)裝置進(jìn)行了全力開發(fā)，其成果已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于實(shí)際工程中。所以，在330kV及以上高壓側(cè)電壓的變壓器可以采用安裝雙重差動(dòng)保護(hù)的方法對(duì)電力變壓器引出線、套管及其內(nèi)部短路故障進(jìn)行反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)有效反應(yīng)電力變壓器繞組及其引出線的多相短路及繞組匝間短路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，同時(shí)也可以將電流速斷保護(hù)作為主保護(hù)，另外也能達(dá)到將瞬時(shí)動(dòng)作于斷開各側(cè)斷路器的目的。

3.2瓦斯保護(hù)設(shè)計(jì)

除了瓦斯保護(hù)可以動(dòng)作，像差動(dòng)保護(hù)以及其他有關(guān)保護(hù)設(shè)計(jì)通常是都不能進(jìn)行動(dòng)作的。瓦斯保護(hù)主要是依靠氣體繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)作的，其位于變壓器油箱和油枕之間的連接導(dǎo)油管中。瓦斯保護(hù)主要有兩種：①首先輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)，然后依照氣體的屬性，包括：顏色、可燃性、數(shù)量以及化學(xué)成分來(lái)判斷保護(hù)的理由以及電力變壓器繼電保護(hù)裝置故障的性質(zhì)。根據(jù)此有關(guān)工作人員則可以及時(shí)察覺故障的發(fā)生并有針對(duì)性地對(duì)故障進(jìn)行相關(guān)處理。②首先重瓦斯保護(hù)動(dòng)作于斷路器跳閘，然后通過(guò)監(jiān)視確定氣體發(fā)生的速度，并對(duì)氣體的不同特征以及相關(guān)成分進(jìn)行剖析，從而根據(jù)有關(guān)分析間接地推測(cè)、判斷造成故障發(fā)生的原因、故障出現(xiàn)的部位和以及故障的嚴(yán)重程度。

3.3過(guò)電流保護(hù)設(shè)計(jì)

①低壓變壓器過(guò)電流保護(hù)設(shè)計(jì)。三相式三卷變壓器通常用于變壓器低壓側(cè)，而在壓側(cè)短路時(shí)高、中壓側(cè)的阻抗保護(hù)通常無(wú)法發(fā)揮作用，起不到保護(hù)功能，因此難以達(dá)成作為相鄰元件所具有的后備保護(hù)需求。在這種情況下可以在低壓側(cè)安置復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)，并同時(shí)在其高、中壓側(cè)都設(shè)計(jì)并安裝復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)以及零序方向過(guò)電流保護(hù)或間隙保護(hù)等。②高壓變壓器的保護(hù)設(shè)計(jì)。在電力變壓器高壓側(cè)的過(guò)電流保護(hù)對(duì)低壓側(cè)母線規(guī)定有靈敏系數(shù)的時(shí)候，可以在電力變壓器低壓側(cè)斷路器和電力變壓器高壓側(cè)短路器上設(shè)計(jì)安裝有關(guān)的過(guò)電流保護(hù)裝置。如果電力變壓器低壓側(cè)母差保護(hù)發(fā)生校驗(yàn)停運(yùn)現(xiàn)象，或者是因?yàn)楣收铣霈F(xiàn)拒動(dòng)問(wèn)題以及開關(guān)與TA間出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象的時(shí)候，過(guò)電流保護(hù)裝置則可以作為電力變壓器低壓側(cè)母線的主保護(hù)以及后備保護(hù)。不過(guò)需要注意的是，一旦出現(xiàn)的是非金屬性短路，在經(jīng)過(guò)弧光短路的時(shí)候，則容易出現(xiàn)阻抗保護(hù)靈敏度不足以及整定延時(shí)超過(guò)2s等情況。基于以上分析，應(yīng)該在電力變壓器的高壓側(cè)也安裝一個(gè)保護(hù)變壓器熱穩(wěn)定的反時(shí)限過(guò)流保護(hù)裝置，并且該裝置的整定值必須根據(jù)電力變壓器的熱穩(wěn)定要求進(jìn)行設(shè)置。另一方面在電力變壓器的低壓側(cè)應(yīng)當(dāng)另行設(shè)計(jì)保護(hù)，或者可以在電力變壓器低壓側(cè)的中性線上實(shí)際零序電流保護(hù)裝置。值得關(guān)注的是，需要根據(jù)中性線不平衡電流不超過(guò)變壓器額定電流的25%的要求設(shè)計(jì)動(dòng)作電流。③負(fù)序過(guò)電流保護(hù)設(shè)計(jì)。在按照相間后備保護(hù)遠(yuǎn)后備原則進(jìn)行配置的時(shí)候，必須避免被保護(hù)電力變壓器所連接相鄰線路發(fā)生一相斷線時(shí)，在流過(guò)保護(hù)安裝位置的時(shí)候出現(xiàn)負(fù)序電流。另外為了不引起負(fù)序過(guò)電流保護(hù)出現(xiàn)非選擇性動(dòng)作，在靈敏度方面應(yīng)當(dāng)配合相鄰線路零序電流保護(hù)的后備段。

4結(jié)語(yǔ)

電力變壓器繼電保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)中重要的電氣設(shè)備與轉(zhuǎn)換樞紐。合理設(shè)計(jì)變壓器繼電保護(hù)裝置能夠有效保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性。

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