220kV變電站主變后備保護(hù)與10kV側(cè)出線保護(hù)配合問題分析

楊薪

摘要：隨著我國電力工業(yè)的快速發(fā)展和輸電技術(shù)的不斷推廣，電力工業(yè)不僅給人民生活和社會生產(chǎn)帶來強(qiáng)大的動力，而且對后備保護(hù)技術(shù)提出了更高的要求。220kv變電站主變壓器容量的不斷增大，保證供電可靠性和設(shè)備安全是繼電保護(hù)的重要任務(wù)。10kV系統(tǒng)電壓低，線路保護(hù)配置簡單，但整定和協(xié)調(diào)困難。結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗，針對主變出線保護(hù)與后備保護(hù)配合存在的問題和特點(diǎn)，從主變后備保護(hù)整定方案出發(fā)，探討了整定參數(shù)的選擇，并提出了解決方案和經(jīng)驗數(shù)據(jù)供參考。

關(guān)鍵詞：后備保護(hù);整定;方案;新思路

隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)和城市發(fā)展的速度和規(guī)模不斷擴(kuò)大。同時，城市用電需求不斷增加，對城市電網(wǎng)建設(shè)提出了更高要求。城市電網(wǎng)系統(tǒng)中的變電站對整個城市電網(wǎng)的穩(wěn)定性和電網(wǎng)的運(yùn)行效率有著最直接的影響。為了更好地保證城市電網(wǎng)的運(yùn)行效率，促進(jìn)國內(nèi)電力行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，必須做好變電站的運(yùn)行維護(hù)工作，降低變電站運(yùn)行故障的概率，保證變電站的運(yùn)行質(zhì)量。

一、變壓器相間后備保護(hù)概況

主變壓器作為220kV變電站的主要元件之一，用來確保供電的可靠性。伴隨著我國電力設(shè)備的快速發(fā)展，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)也日趨復(fù)雜，許多220kV變電站的主變壓器開始承擔(dān)起城郊或者城縣的一些供電任務(wù)。而且10kV側(cè)出線保護(hù)系統(tǒng)具有電壓低，線路保護(hù)配置簡單等特點(diǎn)，但是整體配合的難度卻相當(dāng)大，由于10kV線路故障率較高，一旦故障線路自身的保護(hù)裝置或者斷路器拒動，就很可能引發(fā)主變跳閘或者其他故障，促使大面積停電或者主變后備損壞。

1.變壓器保護(hù)的基本配置原則

為了反映變壓器外部故障引起的過電流，以及作為變壓器內(nèi)部短路的后備，變壓器均應(yīng)裝設(shè)電流保護(hù)作為后備。根據(jù)變壓器容量大小以及短路電流水平，考慮到保護(hù)靈敏度的要求，變壓器相間短路的后備保護(hù)一般設(shè)置為負(fù)荷電壓閉鎖過流保護(hù)、變壓器過負(fù)荷保護(hù)、變壓器零序保護(hù)、間隙保護(hù)等幾方面功能。

2.復(fù)壓閉鎖過流的配置和整定原則

復(fù)合電壓鎖閉元件是利用正序低電壓和負(fù)序過電壓反應(yīng)系統(tǒng)故障，是防止保護(hù)誤動作的對稱序電壓測量元件。主變過流保護(hù)作為反映變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過電流或者變壓器內(nèi)部故障時差動保護(hù)和瓦斯保護(hù)的后備。低電壓整定值一般應(yīng)小于正常運(yùn)行情況下母線上可能出現(xiàn)的最低工作電壓，通常整定為0.6到0.7倍母線額定運(yùn)行電壓值。復(fù)合電壓中的負(fù)序電壓，是為了利用不對稱故障時負(fù)序電壓的出現(xiàn)提高電壓閉鎖的靈敏度。負(fù)序電壓元件的啟動電壓按照躲過正常運(yùn)行方式下可能出現(xiàn)的最大不平衡電壓來整定，根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗，一般取為4到8V額定值為100V。

二、220kV變電站低壓側(cè)及10kV出現(xiàn)保護(hù)配置問題

1. 220kV變電站低壓側(cè)及出線保護(hù)配置現(xiàn)存的問題

220kV變電站都接在地區(qū)電網(wǎng)的主網(wǎng)架中，系統(tǒng)阻抗比較小，低壓側(cè)出口或者母線三項故障，短路電流會特別大，有的可達(dá)到40kA甚至更多。為了適應(yīng)開關(guān)和母線的承受能力，特別是防止變壓器繞組在故障時電流過大而變形，多在主變和10kV母線間裝有限流電抗器。這種設(shè)計增加了220kV與10kV母線間的阻抗，造成低壓母線故障時高中壓側(cè)的電壓變化不大，致使上一級過流保護(hù)的復(fù)壓靈敏度不夠，低壓側(cè)一旦拒動主變將食物后備保護(hù)功能。為了解決這個矛盾，目前典型的設(shè)計均采用主變?nèi)齻?cè)復(fù)壓閉鎖元件并聯(lián)運(yùn)行的方式。

2.220kV變電站10kV出線保護(hù)的常規(guī)整定

出線保護(hù)配置現(xiàn)階段一般按照三段式電流保護(hù)設(shè)置，過流第一段，即速動保護(hù)，整定原則按照大方式下躲開線路最短分支末最大短路電流，校驗時只要滿足在常見的方式下，被保護(hù)線路出口故障靈敏系數(shù)不小于1即可投運(yùn)。過流的第二段是限時速斷保護(hù)，應(yīng)該與用戶第一高壓開關(guān)速動保護(hù)配合整定。數(shù)定值則要對本線全場有規(guī)定的靈敏度外，還要考慮與下級電流保護(hù)和電壓保護(hù)相配合。尤其是保護(hù)未配置方向元件又用在雙電源的線路上，必須與兩側(cè)線路保護(hù)配合。過電流的第三段，也就是過流保護(hù)，作為線路保護(hù)的最后一道門檻，除要有規(guī)定的足夠空間的靈敏度以外，還要考慮躲最大負(fù)荷電流整定，在受線路輸送能力限制時，也可以按照輸電線路所允許的最大安全電流整定，同時還要兼顧保護(hù)電纜、CT等的承載能力，時限按照與下一級第一開關(guān)保護(hù)最長允許時間配合整定，一般不超過1.5秒，同時也方便配電柱上開關(guān)的配合。

三、后備保護(hù)技術(shù)在220kV變電站中實(shí)現(xiàn)策略和保護(hù)配合策略

1.增強(qiáng)絕緣子保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

首先，檢測。絕緣子雖然體積小，但其保護(hù)內(nèi)容復(fù)雜多變。為了更好地完成對絕緣子的保護(hù)，工作人員需要對絕緣子的狀況進(jìn)行實(shí)時檢測，如連接金屬銷是否脫落或生銹，有無磨損和開裂等，特別是絕緣子的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量需要仔細(xì)檢查。第二，清理干凈。隨著使用時間的延長，絕緣子會脫落灰塵或生銹，需要及時清理，以保證絕緣子的絕緣性能。第三，更新。更新主要針對新產(chǎn)品，即在新產(chǎn)品投入使用前，對新產(chǎn)品進(jìn)行全面檢查，確認(rèn)符合標(biāo)準(zhǔn)后方可投入使用。在這個過程中，如果絕緣子線路的連接出現(xiàn)問題或絕緣子的數(shù)量和位置不符合標(biāo)準(zhǔn)，則需要重新檢查。另外，驗收過程中一旦出現(xiàn)故障，必須立即采取措施予以解決。

2.促進(jìn)導(dǎo)地線保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

線夾的處理。進(jìn)行導(dǎo)地線時首先需要把線夾打開，然后將線夾與檢測儀結(jié)合完成線路的檢查工作。在線夾檢查過程中，還需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的檢查手段。例如，檢查作用過程中出現(xiàn)雷電、大雨等惡劣天氣情況，需要加強(qiáng)檢查力度。第二，線傷的處理。采用保護(hù)技術(shù)應(yīng)用時，若發(fā)現(xiàn)變電站有劃傷現(xiàn)象，需要根據(jù)劃傷情況采取針對性的修補(bǔ)措施。在對導(dǎo)地線劃傷進(jìn)行修補(bǔ)時，可以用砂紙對劃傷位置進(jìn)行適當(dāng)打磨，讓劃傷位置出現(xiàn)適當(dāng)棱角之后再進(jìn)行修補(bǔ)。第三，纏繞處理。導(dǎo)地線保護(hù)的纏繞處理方式需要嚴(yán)格按照規(guī)章制度進(jìn)行操作，對導(dǎo)地線劃傷進(jìn)行處理時嚴(yán)格按照維修標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行處理，嚴(yán)格按照維修規(guī)定選擇維修材料。

3.做好科學(xué)合理的規(guī)劃設(shè)計工作

在設(shè)計方案過程中，為滿足施工要求，除需采用的架空設(shè)計外，還應(yīng)詳細(xì)調(diào)查地面、架空走廊的形狀和預(yù)留情況，以及各種管線的布置和使用情況，以及未來發(fā)展階段的規(guī)劃改造，確保架空走廊的高度和寬度符合10kV配電網(wǎng)電力建設(shè)的要求。

四、結(jié)語

變電站在長期運(yùn)行中，由于地形和外部氣候的影響，會出現(xiàn)一系列問題。因此，必須加強(qiáng)變電站的實(shí)時監(jiān)控，跟上社會發(fā)展的步伐，做好后備保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用和與時俱進(jìn)，預(yù)測應(yīng)用過程中可能出現(xiàn)的問題并制定解決方案，同時結(jié)合外部環(huán)境因素及相關(guān)技術(shù)要求，解決了變電站運(yùn)行故障，提高了整個電網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)行的安全性和可靠性。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：鄂爾多斯市和效電力設(shè)計有限責(zé)任公司）