淺議配電網(wǎng)繼電保護(hù)配合與故障處理

陳潞斌　潘鑌鑌

【摘要】本文針對配電網(wǎng)繼電保護(hù)配合與故障處理，結(jié)合理論實(shí)踐，在簡要闡述配電網(wǎng)繼電保作用的基礎(chǔ)上，從配置原則、配合可行性兩個(gè)方面分析了配電網(wǎng)繼電保護(hù)配合要點(diǎn)，并論述了繼電保護(hù)存在的故障，給出了相應(yīng)的處理技術(shù)，希望對提升溫嶺市配電網(wǎng)繼電保護(hù)配合效果，提升故障處理效率有一定的參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】配電網(wǎng);繼電保護(hù);配合;故障處理

【引言】在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的背景下，配電網(wǎng)逐步實(shí)現(xiàn)了自動化、信息化，對配電網(wǎng)繼電保護(hù)配合效果和故障處理效率也提出了更高的要求。需要進(jìn)一步提升多級繼電保護(hù)配合質(zhì)量，實(shí)時(shí)處理故障效率，以保證配電的可靠性和穩(wěn)定性?；诖?，開展配電網(wǎng)繼電保護(hù)配合與故障處理分析就顯得尤為必要。

1、繼電保護(hù)的作用

在配電網(wǎng)中，繼電保護(hù)屬于第二道保護(hù)防線，第一道防線是減少設(shè)備故障率，第三道防線配電網(wǎng)自動化。如果配電網(wǎng)在運(yùn)行中，繼電器保護(hù)的電力系統(tǒng)元件發(fā)生故障，繼電器可快速、準(zhǔn)確的為距離故障元件最近的斷路器發(fā)送跳閘命令，以保證故障元件能夠從電力系統(tǒng)中及時(shí)斷開，減輕故障對電力元件總成破壞，降低配電故障對供電安全造成的影響。通過繼電保護(hù)，還能準(zhǔn)確反映各設(shè)備運(yùn)行情況，如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常運(yùn)行，會立即發(fā)出報(bào)警信號，提醒值班人員及時(shí)處理，或者繼電保護(hù)裝置自動進(jìn)行調(diào)整，也可以將故障電氣設(shè)備切除，避免引起更大的問題。

2、配電網(wǎng)繼電保護(hù)配合要點(diǎn)

目前配電網(wǎng)繼電保護(hù)中，常用的保護(hù)方式有兩種，一種是兩級級差保護(hù)，另一種是三級級差保護(hù)，二者的區(qū)別主要體現(xiàn)在配置原則上。

2.1 兩級級差保護(hù)配置原則和配合可行性

配置原則為：在兩級級差保護(hù)中，主干饋線上的開關(guān)，必須全部采用負(fù)荷開關(guān)，配電用戶開關(guān)、各種分支開關(guān)、變電站出線開關(guān)等，要選擇斷路器。其中用戶斷路器和分支斷路器繼電保護(hù)動作延時(shí)為0s，而變電站斷路器上的繼電保護(hù)動作延時(shí)允許一定范圍波動，但也需要控制在200ms～250ms之間。

配合可行性：在配電網(wǎng)中，饋線斷路器上繼電保護(hù)動作時(shí)間普遍在30ms～40ms之間，熄弧時(shí)間大約為10ms，繼電保護(hù)響應(yīng)時(shí)間略長，大約為30ms。為更好的保護(hù)配電網(wǎng)饋線運(yùn)行質(zhì)量，其上的開關(guān)可設(shè)置0s保護(hù)動作延時(shí)，必須在故障發(fā)生100ms之內(nèi)，切斷故障電流。如果是饋線的支線開關(guān)或者是用戶開關(guān)，需要人工來恢復(fù)，難以實(shí)現(xiàn)故障實(shí)時(shí)處理，具有一定的時(shí)間裕度【1】。對變電站而言，凡是出線開關(guān)，可設(shè)置200ms～250ms的繼電保護(hù)動作延時(shí)，變壓器低壓側(cè)開關(guān)保留250ms～300ms的級差，以實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù)和兩級級差保護(hù)配合。

2.2三級級差保護(hù)配置原則和配合可行性

三級級差保護(hù)配置常用的方案有以下兩種，

第一種是變電站上的出線開關(guān)、饋線分支開關(guān)及用戶開關(guān)，都選擇繼電保護(hù)，從而形成三級級差保護(hù)，配電線路上其余開關(guān)則采取負(fù)荷開關(guān)，具體情況如圖1所示：

此配置方案中，B1、B2、B3、B4都表示用戶開關(guān)，繼電保護(hù)動作延時(shí)為0s，A5和A6表示饋線分支開關(guān)，繼電保護(hù)動作延時(shí)為可設(shè)定為變化值用 表示，而變電站出線開關(guān)保護(hù)動作延時(shí)則為 。

第二種配電網(wǎng)中變電站上的出線開關(guān)、某饋線分段開關(guān)、饋線分支開關(guān)等，都設(shè)置斷路器，每個(gè)斷路器上再配置繼電保護(hù)器，形成三級級差保護(hù)，配電線路上其余開關(guān)則采用負(fù)荷開關(guān)，具體情況如圖2所示：

圖2中A5、A6、A7表示饋線分支開關(guān)，繼電保護(hù)動作延時(shí)為0s，A2表示饋線分段開關(guān)，繼電保護(hù)動作延時(shí)為 ，變電站上出線開關(guān)動作延時(shí)為2 。

三級級差保護(hù)配合可行性，在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的背景下，開關(guān)技術(shù)取得了良好發(fā)展，永磁操動機(jī)構(gòu)、無觸點(diǎn)驅(qū)動技術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用，為三級級差保護(hù)配合的可行性奠定了技術(shù)支持，應(yīng)用得當(dāng)永磁操動機(jī)構(gòu)的分閘時(shí)間可控制在20ms以下，而無觸點(diǎn)式分閘動作延時(shí)可控制在1ms以下【2】。先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展為繼電保護(hù)器快速切除故障電流奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。如果在饋線開繼電保護(hù)設(shè)置時(shí)，需要保證0s保護(hù)動作延時(shí)，則需要預(yù)留出一定的時(shí)間裕度。上一級饋線開關(guān)則可以設(shè)置100ms～150ms保護(hù)動作延時(shí)，變電站上的出線開關(guān)可設(shè)置200ms～300ms的保護(hù)動作延時(shí)。

3、配電網(wǎng)繼電保護(hù)配合的故障處理

3.1配電網(wǎng)故障處理現(xiàn)狀分析

目前配電網(wǎng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動化、智能化控制，但故障是客觀存在的很難從根本上得到規(guī)避，一旦發(fā)生故障，至少需要一臺繼電保護(hù)裝置快速切斷故障電流，然后將相關(guān)信息及時(shí)傳輸給控制終端，進(jìn)行故障信息分析，制定有針對性的解決方法，盡快恢復(fù)供電。但目前很多配電網(wǎng)建設(shè)及運(yùn)行中，針對發(fā)生故障之后選擇何種故障電流切除方法，有不同意見。

一些電力企業(yè)選擇斷路器作為饋線開關(guān)，一旦發(fā)生配電網(wǎng)發(fā)生故障，距離故障最近的斷路器來切斷故障電流，避免其他線路遭受波及影響。但配電網(wǎng)在具體運(yùn)行過程中，故障發(fā)生之后，存在各級開關(guān)繼電保護(hù)配合問題，就會發(fā)生越級跳閘或者多級跳閘問題，這就會增加故障判斷的難度。為避免發(fā)生這一問題，一些電力企業(yè)采用了負(fù)荷開關(guān)作為饋線開關(guān)，切斷故障電流的工作由變電站出線上的斷路器來完成，此種故障處理方法，雖然能夠在一定程度上解決多級跳閘問題，為故障判斷提供條件是，但會引發(fā)全線短暫停電，造成的損失也比較大【3】。

隨著溫嶺電力事業(yè)的不斷發(fā)展，饋線主干線電纜化、絕緣化水平不斷提升，配電網(wǎng)中主干線發(fā)生故障的概率越來越低，配電故障多發(fā)生在用戶支線上。因此，一些企業(yè)就在用戶支線入口位置了“看門狗”開關(guān)，以實(shí)現(xiàn)用戶故障的自動切除，避免影響整個(gè)配電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量。配電網(wǎng)在運(yùn)行過程中，每個(gè)開關(guān)之間的協(xié)調(diào)配合，是選擇性切除故障電流的關(guān)鍵，繼電保護(hù)裝置和配電自動化相互配合，可有效快速切除故障電流而且不會大面積停電故障，而且還能通過配電自動化來彌補(bǔ)繼電保護(hù)選擇性能不足的問題，值得各大電力企業(yè)高度重視。

3.2全架空饋線主干線故障處理

差級保護(hù)和配單自動化配合是配電故障高效處理的關(guān)鍵，無論是二級差級保護(hù)，還是三級差級保護(hù)，其原理基本相同。如果配電網(wǎng)中主干線為全架空饋線，發(fā)生故障之后，變電站上的出線斷路器要快速切斷故障電流，然后經(jīng)過大約0.5s保護(hù)動作延時(shí)之后，再重合出線斷路器，如果斷路器重合成功，表示配電線路上發(fā)生了瞬時(shí)性故障，如果重合失敗，則表示配電線路上發(fā)生了永久性故障【4】。

配電網(wǎng)主站可根據(jù)收集的各項(xiàng)信息來準(zhǔn)確判斷故障發(fā)生的位置、類型、造成的影響。如果是瞬時(shí)性故障，可將各項(xiàng)信息全部存入系統(tǒng)瞬時(shí)性故障處理記錄中。而如果是永久性故障，可對故障發(fā)生區(qū)域的各個(gè)開關(guān)進(jìn)行遙控操作，盡快切除故障電流。同時(shí)遙控變電站上出線斷路器和聯(lián)絡(luò)開關(guān)合閘，以恢復(fù)供電，相關(guān)信息也要及時(shí)存入永久性事故處理記錄中。

3.3全電纜饋線主干線故障處理

如果主干線為全電纜饋線，那么在饋線上一旦發(fā)生故障，就可以直接判定為永久性故障，此時(shí)變電站出線上的斷路器跳閘切斷故障電流。主站根據(jù)收集和匯總大的各項(xiàng)信息和數(shù)據(jù)，來判斷故障發(fā)生的區(qū)域、位置、種類等。遙控控制故障區(qū)域開關(guān)隔離故障區(qū)域，并合閘變電站出線斷路器和聯(lián)絡(luò)開關(guān)，盡快恢復(fù)區(qū)域供電。

3.4分支線路和用戶處故障處理

配電網(wǎng)在運(yùn)行過程中，如果是分支線路、用戶斷路器等發(fā)生故障，需要立即切斷故障電流。如果分支線路為架空線路，可通過重合閘的方法來開展開放，經(jīng)過約0.5s保護(hù)動作延時(shí)之后，重合斷路器，如果重合成功，表明發(fā)生了瞬時(shí)性故障，如果失敗則可判定為發(fā)生了永久性故障【5】。如果分支線路和用戶用電線路為電纜線路，則可直接判定為永久性故障，無需重合操作。

【結(jié)束語】

綜上所述，本文結(jié)合理論實(shí)踐，分析了配電網(wǎng)繼電保護(hù)配合與故障處理，分析結(jié)果表明，配電網(wǎng)自動化和繼電保護(hù)相互配合，可大幅度提升配電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性。應(yīng)用在故障處理中，可快速切斷故障電流，并且不會發(fā)生大面積停電，是目前配電網(wǎng)故障處理比較有效的方法，值得大范圍推廣應(yīng)用。

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