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【摘 要】 近年来,随着我国科学技术的不断发展,继电保护设备在变电站中得到了广泛的应用。然而,因为变电站周围的电力磁场强度非常大,在这个区域里不仅安置的有大电流与高电压的一次设备,还有电流于电压都比较小的二次较弱设备,很容易促使一次强电装置带来的强电磁给二次设备造成干扰进而产生严重的安全事故。另外供电系统里面的外干扰和大气干扰也可能影响到二次弱电设备。当前我国电网处于高速发展的阶段,变电站的自动化化程度也飞速提高,所以改善变电站电力系统安全性能也成为当前诸多变电站继电保护中的一项重要工作。
【关键词】 变电站;继电保护;常见问题
继电保护系统属于电力系统中最为重要的组成部分,可以确保电力系统正常运转,避免安全事故的发生与扩大。当前从我国电力系统的实际运行情况可知,电力继电保护所引起的安全事故比较普遍,很容易导致局部电网出现解列失压的现象,因而造成了很大的经济损失,也严重威胁到电网的安全。2 变电站继电保护中的存在问题。
一、变电站继电保护的作用
1.变配电站继电保护能够在变配电站运行过程中发生故障(三相短路、两相短路、单相接地等)和出现不正常现象时(过负荷、过电压、低电压、低周波、瓦斯、超温、控制与测量回路断线等),迅速有选择性发出跳闸命令将故障切除或发出报警,从而减少故障造成的停电范围和电气设备的损坏程度,保证电力系统稳定运行
2 .变电站继电保护的基本工作原理
变配电站继电保护是根据变配电站运行过程中发生故障时出现的电流增加、电压升高或降低、频率降低、出现瓦斯、温度升高等现象超过继电保护的整定值(给定值)或超限值后,在整定时间内,有选择的发出跳闸命令或报警信号。
根据电流值来进行选择性跳闸的为反时限,电流值越大,跳闸越快。根据时间来进行选择性跳闸的称为定时限保护,定时限在故障电流超过整定值后,经过时间定值给定的时间后才出现跳闸命令。瓦斯与温度等为非电量保护。
可靠系数为一个经验数据,计算继电器保护动作值时,要将计算结果再乘以可靠系数,以保证继电保护动作的准确与可靠,其范围为1.3~1.5。
发生故障时的最小值与保护的动作值之比为继电保护的灵敏系数,一般为1.2~2,应根据设计规范要进行选择。
二、变电站继电保护按保护的性质分类
1、发电机保护。发电机保护有定子绕组相间短路,定子绕组接地,定子绕组匝间短路,发电机外部短路,对称过负荷,定子绕组过电压,励磁回路一点及两点接地,失磁故障等。出口方式为停机,解列,缩小故障影响范围和发出信号。
2、电力变压器保护。电力变压器保护有绕组及其引出线相间短路,中性点直接接地侧单相短路,绕组匝间短路,外部短路引起的过电流,中性点直接接地电力网中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压、过负荷,油面降低,变压器温度升高,油箱压力升高或冷却系统故障。
3、线路保护。线路保护根据电压等级不同,电网中性点接地方式不同,输电线路以及电缆或架空线长度不同,分别有:相间短路、单相接地短路、单相接地、过负荷等。
4、母线保护。发电厂和重要变电所的母线应装设专用母线保护。
5、电力电容器保护。电力电容器有电容器内部故障及其引出线短路,电容器组和断路器之间连接线短路,电容器组中某一故障电容切除后引起的过电压、电容器组过电压,所连接的母线失压。
6、高压电动机保护。高压电动机有定子绕组相间短路、定子绕组单相接地、定子绕组过负荷、定子绕组低电压、同步电动机失步、同步电动机失磁、同步电动机出现非同步冲击电流。
三、变电站继电保护站内各设备保护配置
1、线路保护。对于110KV智能变电站,站内保护、测控功能宜一体化,按间隔单套配置。线路保护直接采样、直接跳断路器;经GOOSE网络启动断路器失灵、重合闸等功能。
2、变压器保护。按照规程要求,110KV变压器电量保护宜按双套进行配置,且应采用主、后备保护一体化配置。若主、后备保护分开配置,后备保护宜与测控装置一体化。当保护采用双套配置时,各侧合并单元(MU)、各侧智能终端均宜采用双套配置;中性点电流、间隙电流并入相应侧MU。
3、母联(分段)保护。分段保护的实施方案与图1所示的线路保护类似,而且结构更为简单。分段保护装置直接与合并单元和智能终端连接,分别实现不通过网络数据交换的直接采样和直接跳闸功能;同时,保护装置、合并单元和智能终端等设备,均通过相互独立的GOOSE网络和SV网络,实现信号的跨间隔传輸。按照规程要求,110KV分段保护按单套配置,宜实现保护、测控的一体化。110KV分段保护跳闸采用点对点直跳,其他保护(主变保护)跳分段采用GOOSE网络方式;母联(分段)保护启动母线失灵可采样GOOSE网络传输。
四、变电站的系统设备的问题
1.变电站经常一次设备引起故障,产生情况一是变压器低压侧没有双重保护,断路器失灵保护措施没有。当变压器10kV母线发生故障时候,主变的10kV 侧过流保护以长延时来排除故障。但是当10kV侧过流保护拒动或者断路器失灵,高压侧不能及时反映低压侧的故障,断路器分断也失灵,则造成低压侧的故障不能解除。情况二是很多情况变压器的耐受瞬间冲击电流不强,受冲击时间也不能长久。如果在变压器低压侧附近发生短路,则就受到大电流的冲击,变压器烧毁;如果低压侧短路时间过长,就会使变压器内部出现故障烧毁。情况三是10kV 出线间隔的发生故障。当配电设备质量不高,就会引起母线故障。
2.其他问题
(1)基础资料管理不善
很多情况下,如有对变电站二次设备的档案更新不及时,存在部分继电保护人员对系统的维护都是基于经验或者不是系统的资料档案记录,经常存在错、缺、漏的情况。工程验收时候资料不齐全,设备资料版本陈旧,造成系统维护资料错乱。继电保护装置的验收和预试等检查工作。经常会发现装置有这样那样的问题,比如继电装置在现场试验时,其结果和跳闸矩阵控制字不一样,有的回路存在问题。当技术人员劳心费力的找出相关问题,却只是口头反映,没有用书面材料进行存档,之后出现类似问题又需要重新检查,降低了工作效率。资料保存不善,继电保护装置的定值单残缺、破损等会给技术人员的整定造成误导。
五、继电保护装置的处理对策
1.电位变化法。利用计算机对继电系统进行全天检测,找到继电故障点,这样就可以很快地解决故障问题。这个过程中,工作人员需要耐心地检测和分析,可以查阅一些相关的资料进行研究,这样既科学又有说服力。
2.分段检测处理。首先,保证导电通道脱开,在其内部接上小阻值的电阻,看其是否能正常运营,根据其检测结果,接上导电通道,观察接收信号平均值,这样就能很快判断导电系统的完整与否,从而找到故障点。同时也可以检测有线信号传输信号来诊断故障点。
3.根据资深技术人员经验做判断。在遇到继电故障问题时,不要慌忙,冷静思考,留心资深的技术人员应对方法,更具平时积累的经验,做过的测试,对继电故障进行彻底的分析。缩短时间,减少损失。所以,应鼓励技术人员平时多总结经验,吸取教训,勤于实践,这样在面临故障时就会更加轻快自如,给继电运营提供更大运营能力[3]。
4.继电保护的发展方向。继电保护是一种为保证电力系统安全运行提高电力系统经济效益的电力装置。高端的计算机系统装置和智能化的人工服务模式已经让继电保护上升一个很高的台阶,在以后的科技发展中,继电保护的发展方向是向着计算机信息化、网络管理化、数据信号速递化等。随着科技日益发展,先进的、高端的技术设备越来越多,需要继电系统工作人员的不断创新与努力改革,完善工作中的不足之处,降低继电故障发生几率。继电保护的相关工作人员应该组建一个强有力的师资队伍,把继电保护工作做到最好,做透彻分析,吸取国外先进技术要领,完善继电保护制度,紧随时代需要的步伐[1]。
结束语
继电保护是电力系统安全正常运行的重要保障,随着电网自动化技术的快速发展,电网自动化系统的功能和性能不断完善,电力运行管理工作的自动化程度达到了很高的水平。其中继电保护技术的发展是电力安全发展趋势的一种必然选择,也是企业在供电过程中不可缺少的一种重要应用工程。本文主要探讨了新形势下继电保护故障分析系统在电力系统中的应用。
【关键词】 变电站;继电保护;常见问题
继电保护系统属于电力系统中最为重要的组成部分,可以确保电力系统正常运转,避免安全事故的发生与扩大。当前从我国电力系统的实际运行情况可知,电力继电保护所引起的安全事故比较普遍,很容易导致局部电网出现解列失压的现象,因而造成了很大的经济损失,也严重威胁到电网的安全。2 变电站继电保护中的存在问题。
一、变电站继电保护的作用
1.变配电站继电保护能够在变配电站运行过程中发生故障(三相短路、两相短路、单相接地等)和出现不正常现象时(过负荷、过电压、低电压、低周波、瓦斯、超温、控制与测量回路断线等),迅速有选择性发出跳闸命令将故障切除或发出报警,从而减少故障造成的停电范围和电气设备的损坏程度,保证电力系统稳定运行
2 .变电站继电保护的基本工作原理
变配电站继电保护是根据变配电站运行过程中发生故障时出现的电流增加、电压升高或降低、频率降低、出现瓦斯、温度升高等现象超过继电保护的整定值(给定值)或超限值后,在整定时间内,有选择的发出跳闸命令或报警信号。
根据电流值来进行选择性跳闸的为反时限,电流值越大,跳闸越快。根据时间来进行选择性跳闸的称为定时限保护,定时限在故障电流超过整定值后,经过时间定值给定的时间后才出现跳闸命令。瓦斯与温度等为非电量保护。
可靠系数为一个经验数据,计算继电器保护动作值时,要将计算结果再乘以可靠系数,以保证继电保护动作的准确与可靠,其范围为1.3~1.5。
发生故障时的最小值与保护的动作值之比为继电保护的灵敏系数,一般为1.2~2,应根据设计规范要进行选择。
二、变电站继电保护按保护的性质分类
1、发电机保护。发电机保护有定子绕组相间短路,定子绕组接地,定子绕组匝间短路,发电机外部短路,对称过负荷,定子绕组过电压,励磁回路一点及两点接地,失磁故障等。出口方式为停机,解列,缩小故障影响范围和发出信号。
2、电力变压器保护。电力变压器保护有绕组及其引出线相间短路,中性点直接接地侧单相短路,绕组匝间短路,外部短路引起的过电流,中性点直接接地电力网中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压、过负荷,油面降低,变压器温度升高,油箱压力升高或冷却系统故障。
3、线路保护。线路保护根据电压等级不同,电网中性点接地方式不同,输电线路以及电缆或架空线长度不同,分别有:相间短路、单相接地短路、单相接地、过负荷等。
4、母线保护。发电厂和重要变电所的母线应装设专用母线保护。
5、电力电容器保护。电力电容器有电容器内部故障及其引出线短路,电容器组和断路器之间连接线短路,电容器组中某一故障电容切除后引起的过电压、电容器组过电压,所连接的母线失压。
6、高压电动机保护。高压电动机有定子绕组相间短路、定子绕组单相接地、定子绕组过负荷、定子绕组低电压、同步电动机失步、同步电动机失磁、同步电动机出现非同步冲击电流。
三、变电站继电保护站内各设备保护配置
1、线路保护。对于110KV智能变电站,站内保护、测控功能宜一体化,按间隔单套配置。线路保护直接采样、直接跳断路器;经GOOSE网络启动断路器失灵、重合闸等功能。
2、变压器保护。按照规程要求,110KV变压器电量保护宜按双套进行配置,且应采用主、后备保护一体化配置。若主、后备保护分开配置,后备保护宜与测控装置一体化。当保护采用双套配置时,各侧合并单元(MU)、各侧智能终端均宜采用双套配置;中性点电流、间隙电流并入相应侧MU。
3、母联(分段)保护。分段保护的实施方案与图1所示的线路保护类似,而且结构更为简单。分段保护装置直接与合并单元和智能终端连接,分别实现不通过网络数据交换的直接采样和直接跳闸功能;同时,保护装置、合并单元和智能终端等设备,均通过相互独立的GOOSE网络和SV网络,实现信号的跨间隔传輸。按照规程要求,110KV分段保护按单套配置,宜实现保护、测控的一体化。110KV分段保护跳闸采用点对点直跳,其他保护(主变保护)跳分段采用GOOSE网络方式;母联(分段)保护启动母线失灵可采样GOOSE网络传输。
四、变电站的系统设备的问题
1.变电站经常一次设备引起故障,产生情况一是变压器低压侧没有双重保护,断路器失灵保护措施没有。当变压器10kV母线发生故障时候,主变的10kV 侧过流保护以长延时来排除故障。但是当10kV侧过流保护拒动或者断路器失灵,高压侧不能及时反映低压侧的故障,断路器分断也失灵,则造成低压侧的故障不能解除。情况二是很多情况变压器的耐受瞬间冲击电流不强,受冲击时间也不能长久。如果在变压器低压侧附近发生短路,则就受到大电流的冲击,变压器烧毁;如果低压侧短路时间过长,就会使变压器内部出现故障烧毁。情况三是10kV 出线间隔的发生故障。当配电设备质量不高,就会引起母线故障。
2.其他问题
(1)基础资料管理不善
很多情况下,如有对变电站二次设备的档案更新不及时,存在部分继电保护人员对系统的维护都是基于经验或者不是系统的资料档案记录,经常存在错、缺、漏的情况。工程验收时候资料不齐全,设备资料版本陈旧,造成系统维护资料错乱。继电保护装置的验收和预试等检查工作。经常会发现装置有这样那样的问题,比如继电装置在现场试验时,其结果和跳闸矩阵控制字不一样,有的回路存在问题。当技术人员劳心费力的找出相关问题,却只是口头反映,没有用书面材料进行存档,之后出现类似问题又需要重新检查,降低了工作效率。资料保存不善,继电保护装置的定值单残缺、破损等会给技术人员的整定造成误导。
五、继电保护装置的处理对策
1.电位变化法。利用计算机对继电系统进行全天检测,找到继电故障点,这样就可以很快地解决故障问题。这个过程中,工作人员需要耐心地检测和分析,可以查阅一些相关的资料进行研究,这样既科学又有说服力。
2.分段检测处理。首先,保证导电通道脱开,在其内部接上小阻值的电阻,看其是否能正常运营,根据其检测结果,接上导电通道,观察接收信号平均值,这样就能很快判断导电系统的完整与否,从而找到故障点。同时也可以检测有线信号传输信号来诊断故障点。
3.根据资深技术人员经验做判断。在遇到继电故障问题时,不要慌忙,冷静思考,留心资深的技术人员应对方法,更具平时积累的经验,做过的测试,对继电故障进行彻底的分析。缩短时间,减少损失。所以,应鼓励技术人员平时多总结经验,吸取教训,勤于实践,这样在面临故障时就会更加轻快自如,给继电运营提供更大运营能力[3]。
4.继电保护的发展方向。继电保护是一种为保证电力系统安全运行提高电力系统经济效益的电力装置。高端的计算机系统装置和智能化的人工服务模式已经让继电保护上升一个很高的台阶,在以后的科技发展中,继电保护的发展方向是向着计算机信息化、网络管理化、数据信号速递化等。随着科技日益发展,先进的、高端的技术设备越来越多,需要继电系统工作人员的不断创新与努力改革,完善工作中的不足之处,降低继电故障发生几率。继电保护的相关工作人员应该组建一个强有力的师资队伍,把继电保护工作做到最好,做透彻分析,吸取国外先进技术要领,完善继电保护制度,紧随时代需要的步伐[1]。
结束语
继电保护是电力系统安全正常运行的重要保障,随着电网自动化技术的快速发展,电网自动化系统的功能和性能不断完善,电力运行管理工作的自动化程度达到了很高的水平。其中继电保护技术的发展是电力安全发展趋势的一种必然选择,也是企业在供电过程中不可缺少的一种重要应用工程。本文主要探讨了新形势下继电保护故障分析系统在电力系统中的应用。