中国电力：110 kV变电所继电保护故障及分析 |
| 2012-09-28 22:39 作者：郑 明，刘 源 来源：硅谷网 关注： 编辑： 【搜索试试】
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【硅谷网9月28日讯】原文载于《科技与生活》杂志2012年第15期，文章称，在110KV变电所供配电系统的运行过程中，不可避免会发生故障或不正常运行状态，极有可能对电力系统的安全运行产生严重的后果。本文将对110KV变电所继电保护故障进行分析，并在此基础上结合相关案例分析提出一些保护设计建议，以期为我国电力系统的正常运行提供一些理论参考。
继电保护就是指对电力系统进行实时监控，以发现突发的故障或一些异常情况，并通过检测发出报警信号，或者是直接将故障部分进行隔离、切除处理的一种重要措施。通常来说，一旦电力系统发生突发故障或者出现一些非正常现象的运行状态，将会给用电设备的安全性带来巨大的安全威胁，严重的话甚至会导致不堪设想的后果。因此，为了确保电力系统能够长期处于正常运行状态，就必须配置相应的继电保护装置，借此进行实时的可靠、准确、快速的切除故障，确保系统和设备能够持续保持安全发供电状态，进而可以实现减少或缩小电力系统大面积停电或导致重要设备的损坏。
1继电保护与故障原因分析
1.1继电保护
在电力系统的运行过程中，一旦被保护的系统元件发生异常或是出现故障，就应当及时由该元件的继电保护装置进行准确排除故障。与此同时，离元件最近的断路器也会相应的发出“跳闸”指示，进而将已经发生了故障的元件迅速地从电力系统中被切除分离开来，以此尽可能地将因为元件损坏而对整个电力系统造成的破坏降到最低。这样一来就可以进一步降低因为故障而对供电系统安全性造成的不良影响，同时满足电力系统其他的一些特定的要求。继电保护装置就是用来准确反映电气设备所出现的不正常的工作状况，并且基于对这些不正常的工作情况了解，再以设备的运行维护条件为依据，针对不同的故障发出不同的告警信号，从而起到通知工作人员的作用，使其能够针对事故情况进行及时的处理；或者可以由装置进行自动调整，或者就是直接将电气系统中的一些具有引发安全事故可能性的电气原件和设备进行隔离切除。
1.2继电保护常见故障分析
1）电流互感饱和故障。
电流互感器的饱和一旦出现故障会对电力系统造成极其严重的后果，因此，电流互感器的饱和对电力系统的继电保护起到至关重要的作用。配电系统设备终端负荷的容量的不断增加，使得如果配电系统一旦发生短路，则短路电流就会变得异常的大。如果发生短路的位置是处在电力系统中靠近终端设备区域，那么此时的短路电流可能会达到甚至极度接近于电流互感器单次额定电流强度的100倍甚至更大。在通常情况下的短路时，越大的电流互感器感应也越明显，并且这些误差是随着每一次短路时的电流倍数的增大而增大。然而，长期的短路积累使得电流速断保护的灵敏度显著降低，进而导致上述动作受到阻碍。在电力系统内短路时，电流互感器的电流饱和状态会导致再次感应时的二次电流极小甚至近乎于零，与此同时也会导致定时限过流保护装置无效。当在配电系统中出现出线过流保护的拒绝动作时，就会导致配电所采取进线保护动作，这种情况下就会导致整个配电系统出现断电的状况。
2）开关保护设备的选择不当。
开关保护设备对于电力系统的保护也同样占据着不可替代的地位，因此，开关保护装置的选择工作也不可掉以轻心。目前大部分的配电装置的开关站都建立在高负荷密集的地区，也就是我们通常所认识的“变电所-开关站-配电变压器”的供、输电的模式。在目前开关站内尚未能够实现继电保护自动化的情况下，我们应当加大对负荷开关的使用并与将相应的继电器设备系统进行组合作为开关保护的设备。
2110kV变电所继电保护配置
继电保护装置通常情况下可以按照以下4种方式进行分类。
①按被保护对象分类，有输电线保护和主设备保护。
②按保护功能分类，有短路故障保护和异常运行保护。
③按保护装置进行比较和运算处理的信号量分类，有模拟式保护和数字式保护。
④按保护动作原理分类，有距离保护、过低电压保护、功率方向保护、高频（载波）保护、电流保护、差动保护、过电压保护等。
对于常规的110kV变电所的继电保护应当根据建设规模进行配置，一般配置的继电保护主要分为如下集中：对变压器的保护，110kV输电线路的保护，对35kV线路的保护，对10kV线路的保护，对35kV电容器，对10kV电容器，对35kV、10kV分段断路器以及对35kV、10kV所用变。
3实例分析
3.1110KV变电所10KV开关柜合
1）基本情况
110KV变电所拥有一台容量为2万千伏安的主变，配置为35KV三回出线与10KV八回出线。其中，10KV配电系统采用的是SN10-10II型少油断路器的开关型号，配备有CD10型直流电磁操动机构。10KV线路具备电流速断保护和过电流保护的配置，10KV10#开关负责对城关大部分地区进行负荷供电。
2）现象
10KV10#开关由于城关地区的电力需求的负荷的迅速上升导致配变容量的不断增大，使得该开关经常出现拒合现象，换句话说就是指该开关在合闸的时候，经常发出连续的跳合声响，而且开关经常无法闭合。
3）原因分析
根据该台开关出现的故障现象进行分析：根据开关经常跳合，在对10KV10#开关的控制和保护回路进行检查与测试的基础上，判断首选电路是否存在永久性的相间短路故障，或者是控制开关的接点合闸位置是否被焊死、卡死导致不能复位，如不满足上述两种情况，则可以排除“开关跳跃”的可能性。在此基础上，在进行一次复核以确保开关的拒合现象不是由于“开关跳跃”而导致的。
如果发现该开关的故障与保护装置动作存在有关的可能性，则进行对控制和保护回路的重新检查，监测10#开关的过流保护是否存在时限，是否与正确的电路相符合如下图1所示。
图1正确的保护装置回路电路
将时间继电器的接点进行改接，就可以使开关恢复正常的运行，拒合现象也得到解决。
4）吸取的教训
通过对10#开关拒合现象的解决可以知道要加强对继保人员的装置整组试验水平以及时发现异常进行复位。
3.2城关110KV变电所主变差动保护误动
1）基本情况
110KV变电所的一期工程上拥有电压等级为110KV/35KV/10KV的一台20000KVA主变，35KV侧采用的是单母线接线方式，而对应的10KV侧则采取的是单母线分段带旁路接线方式。二期工程中配备的是一台10000KVA主变，采用的保护装置是CST231型微机保护，35KV侧采用的是单独供一条线路方式运行。
2）事故现象及原因分析
合上第一台主变110KV侧开关使主变运行二十四小时的空载，没有发生任何异常现象。紧接着对于第二台主变35KV侧开关带上进行线路的运行，就启动了主变差动保护装置。据显示，B相差动保护出口，0.81的动作值大于整定值0.8。
在主变差动启动保护动作的保护范围内没有出现任何异常现象，就初步断定是因为CT极性接错。在差动保护范围内再次对回路进行仔细的测量和检查，没有发现其他的任何问题。因此，对产生偏大的不平衡电流进行计算，电路图如图2所示：
图2
不平衡电流的计算就是
经过两极互换调整后的电流为
在额定负荷的情况下，35KV侧的平衡系数为
在P为额定负荷的情况下，通过上式计算出来的差动不平衡电流=0.01A远小于标准的0.2A。现在使得P=620KW，而不平衡电流就会达到0.2A，因此，断定可能是因为有关参数出现错误。重新配置数值后发现35KV侧差动平衡系数=1.39，该值是由于错认为35KV侧CT变比是400/5所导致的，而35KV侧的CT实际变比应该是200/5。更正之后的投入主变的运行恢复正常。
4结束语
在110KV变电所供配电系统的运行过程中，为了确保电力系统运行的安全与稳定，就十分有必要配置有相应的继电保护。故本文通过对110KV变电所供配电系统的继电保护与一些常出现的故障进行分析，并结合相应的实际案例，希望对今后的电力系统的继电保护做出一些理论贡献。
参考文献
[1]冯伟昆.110kV变电所继电保护的故障分析及保护设计[J].黑龙江科技信息,2010,29.
[2]戴天龙.110kV变电所继电保护自动化设计分析[J].科技传播,2012,04.
[3]刘茜.浅析110kV变电站常见故障与处理措施[J].能源与节能,2011,07.
[4]谢剑琴,李从富.110KV变电所继电保护故障及分析二例[J].安徽电力职工大学学报,2000,03.
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