110kV变电所继电保护的故障分析及保护配置

朱国群 叶浩林 吴国强

摘 要：伴随着我国国民经济的迅速发展，电力系统也得到了空前发展，变电所的数量不断增多，而且规模也不断扩大。纵观当前的110 kV供配电系统的运行状况，不难发现在运行的过程中受不同因素影响而产生了许多不正常状态，这样势必影响电力系统的安全运行。倘若系统出现故障以及发生不正常的运行状态，需要有效地控制故障以及切除指令，最大限度降低因故障所造成的大面积停电，以便更好地促进电力系统的稳定运行。因此，在110 kV变电所中配置相适应的继电保护设施是很有必要的。文章对110 kV变电所继电保护的故障及保护设置进行了探讨。

关键词：110 kV变电所；继电保护；故障；保护配置

中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）18-0087-02

一般而言，继电保护是电力系统出现故障以及进行异常状况监测的一种有效手段，也就是说在对故障现象进行分析后，所传达出的相应的报警信号或者短时间内进行隔离的状况。通常情况下，若电力系统出现故障或者出现非正常运行状态的时候，就会严重影响到用电设备的安全生产，甚至还会造成不堪设想的后果。因此，在实际工作中，促进电力系统的安全、稳定运行显得尤为重要。笔者就对110 kV变电所继电保护的故障及保护设置进行了分析。

1 继电保护

纵观当前的继电系统，倘若保护的原件或者系统的设备出现了问题，应该将设备以及元件的控制继电器保护装置迅速采取动作，以便迅速切断故障以及进行自我处理。与此同时，对距离最近的断路器也能够快速进行跳闸命令，这样就能够将出现故障的电力实施有机地从电力系统中相互分离出，以便有效降低设备对电力系统所产生的影响，而且在一定程度上也满足了电力系统工作发展的需求。

当前，继电保护装置成为电力系统中准确反映电气设备是否正常的一项重要参考指标，通过对这些不正常现象进行分析，及时传递出不相同的警告信号，这样就能够及时通知工作人员采取措施进行处理以及修复，也可以对保护装备实现自我的调节及优化，以便能够对可能出现安全事故的元件以及设备进行更换。因此，继电保护的基本任务就是当被保护的电力系统遇到故障的时候，通常由继电保护装置及时脱离故障的元件，促使故障的元件立即从电力系统中进行断开，切实降低电力系统元件所造成的破坏，以便缓解电力系统对安全供电所造成的影响。

2 110 kV变电所继电保护的故障分析

近年来，随着科学技术日新月异，也极大程度上促进了继电保护以及自动化技术的发展。特别是在近几年内，继电保护装置正在向着智能化和微软化方向发展。然而，当前危机保护装置呈现出高度集成化的特征，这样就极大程度上降低了装置内部的可视性，导致内部出现故障，甚至会产生人们意想不到的现象，从而引发了继电保护故障。纵观当前的继电保护故障，故障产生的原因主要表现在以下几个方面。

2.1 电流互感饱和故障

一般而言，电流互感器的饱和会直接影响到电力系统的继电保护。因为配电系统设备的终端负荷是逐步增大，这样若在运行过程中出现短路，就会产生较强大的短路电流。一旦系统在终端旁边区域出现了短路，此时电流就会使额定电流的100倍。如果在常态短路的情况下，这时电流互感器的误差也会随之短路倍数的变化而变化，如果电流速段保护的灵敏度不断降低，这时就会立即阻止动作。倘若线路出现了短路，电流互感器的电流也就会出现饱和，然而，再进行一次的感应电流趋向于零或者是小于零的时候，也会导致过流保护装置无法正常进行。此外。若配电系统发生了过流保护拒绝动作，就会立即作出配电所进线保护的动作，致使整个配电系统断电。

2.2 未选择合适的开关保护设备

众所周知，开关保护设备在继电保护中发挥着举足轻重的作用，因此，开关保护设备的选择工作也是非常重要的。如今，众多配电的开关站都往往设立在高负荷且密集的区域，也就是所说的，变电站—开关站—配电变压器的供电输电的模式。从而要求在未实现继电保护的开关站内，实施负荷开关和与之相关联的继电器设备系统是很重要的，这样才能够更好地作为开关保护的设备。

为了最大限度发挥继电保护的作用，应该坚持供电安全的基本原则，最大限度简化接线。为了更好地提高继电保护的准确性以及可靠性，将三段过电流保护增加在线路保护中是很重要的，这样就可以作为后备保护，从而在PT出现短线时，第一时间注入主变保护所增加的CTPT线路保护，保证安全可靠经调研，采用D即-210型微机线路保护能够与变电所其它设备实现可靠的结合，以便维持变电所的正常运行。

3 110 kV变电所继电保护配置

3.1 对变压器的保护

①接地保护。通常情况下，对于110 kV以上的中性点可以接入系统中电力变压器，通过装设零序电流来实施保护，并将此作为遍野器主保护的后备保护以及附件元件短路的后备，从而有效地保护大接地系统所造成短路。与此同时，要注意的是，零序电流的分布以及大小和系统变压器中性点接地的位置和台数有密切的关系。

②过负荷保护。在多数情况下，变压器的过负荷波爱护都是三相对称的，因而保护装置也就只采用一个电流继电器，接在一个相上，而且通过延时发挥的作用来反映对称过负荷。

③差动保护。通常情况下，主变的差动属于主变的主保护，所保护的范围就控制在主变三侧的区域范围内，从而在这个领域内所发展的障碍都会随着电流方向的变化而变化，这样就会使得电流差流过差动继电器而实施相应的动作。

④零序过流。由于高压不直接接地系统的接地保护，从而一个系统就只有一个零序电流的定值，若设备没有接地故障的时候，通常零序电流就会小于这个定值，若有接地故障的时候，零序电流就会远远大于这个定值，并进行传递信号或者跳闸，图1为零序短路电路图。

⑤过流保护。通常过电流保护的主要目的就是有效地防止内部以及外部间的短路，或者是做后备的保护。按照常理，过电流保护按躲就会出现最大过负荷的电流配置。

⑥速断保护。一般而言，速断保护所起到的作用就是最大限度避免内部以及外部引线所造成短路现象的发生。电流速断的保护要通过躲过系统最大的运行方式，促使变压器低压侧三相短路时，这时就会流过高压侧短路的电流配置短路等值电路如图2所示。

3.2 110 kV输电线路的保护

通常情况下，依据线路长短配置的差异，对输电线路的保护主要有以下几种：第一，110 kV线路配置三段之间的距离是相同的，接地距离保护，四段定时按照零序的方向实施过流保护，三相一次重合闸，然后后备保护往往是按照远后备的形式。第二，光纤分项电流差动实施的保护。也就是说，主保护配置一整套完善的光纤分相电流差动实施保护，在后备保护往往是按照后备的方式，这样可以为三段相同的距离进行接地距离的保护，三相一次重合闸。如果线路出现了满载或者空载的情况，而且在保护的范围内发生金属及非金属的障碍，从而实施保护可以进行规范动作。若在保护范围外出现了金属或者非金属的故障，这时保护就不应该出现误差动作；若在保护范围外将出现的障碍进行清除或者对出现的障碍进行转换，若造成了故障功率的偶然导向，甚至系统的操作，这时所实施的保护就不能是错误的动作；与此同时，被保护线路在不同情况下运行时，若要倒闸就应该实施全面装置，切记不可发错跳闸的口号。第三，单相接地保护。一般而言，单相接地保护通常是装置在较小电流接地的系统中。倘若出现了单相接地障碍，仅有非常小的接地电容电流，同时相互间的电压也是对称的，所以，也是可以维持暂时的运行。然而，因非故障的对地电压是不断升高的，从而也就会出现非故障相对地绝缘所形成的两相接地短路，致使开关跳闸，与之所伴随的线路停电。凭借单相接地所造成的零序电流产生保护装置动作，同时要进行信号指导。

3.3 对电容器的保护

从某种意义上来讲，速断保护、线路保护和过流保护是相同的。因不平衡电流保护的影响，与整定值相比较，若不平衡电流大于该数值，这样与之相应的定时器就会实施保护；若定时器的时间大于该数值，这样就会产生保护动作；若电压低于整定值时而断路器都处于合闸的状况，所伴随的定时器就会及时启动，若定时器的时间大于该数值时，就会实施保护。因此，将电压保护增添在关联电容器中是很重要的。若与整定值相比较，电压高于该值，当断路器是合闸时，所伴随的定时器就会立即启动，倘若定时器大于该数值，就会立即实施保护动作。

总而言之，由于继电保护是电力系统出现故障以及进行异常状况监测的一种有效手段，通常情况下，若电力系统出现障碍，甚至发生非正常运动状态，这样就会直接威胁到电流设备的安全生产，严重的话，还会产生无法想象的后果，从而直接影响到电力系统的正常、安全运营。因此，对110 kV变电所继电保护的故障进行分析以及提供保护配置尤为重要。本文就探讨了110 kV变电所继电保护的故障，并从变压器的保护、110 kV输电线路的保护以及对电容器的保护等方面阐述了对110 kV变电所继电保护的装置。同时要认识到的是，随着计算机硬件的快速发展，微机继电保护硬件的不断发展和完善，微机继电保护技术将更多地应用于变电所继电保护系统中。

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