变电站二次继电保护的设计方法及问题探讨

王存伍 孔晓文 彭 建

国网新疆电力公司阿勒泰供电公司

变电站二次继电保护的设计方法及问题探讨

王存伍 孔晓文 彭 建

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随着社会和经济的快速发展，与人民生活息息相关的电力系统建设不断增加，科技化和网络化的开展应用，继电保护系统的技术水平和建设规模等各方面有了显著提高。继电保护装置在得到较为快速发展的同时，也出现了一些问题急需要解决。在此情况下，需要国家电力管理部门专门就继电设备装置制定统一的标准规范，为这方面的生产企业提供一个统一的生产依据，以便为继电保护工作的顺利进行打下基础。本文对于变电站二次继电保护设计方法及问题进行了探讨，希望为以后的具体工作起到实际的参考作用。

变电站；二次设计；继电保护

1、继电保护设计原则

在对继电保护进行设计过程中，对于保护装置的基本要求主要是选择性﹑速动性﹑灵敏性和可靠性。为了保证系统在投运后能够高效稳定的运行，对于这四个基本要求间的关系要正确认识并协调处理。结合以往实际工作经验，在设计时可以根据严格的选择性﹑需要的速动性﹑足够的灵敏性和必要的可靠性这四个原则进行。

2、二次设备选型问题

2.1 零序保护

目前的电力系统中，如果电压超过l10KV，则会出现一种常见的单相接地故障，其在所有的故障中占比例较高。零序电流保护是快速解除这一故障，以达到接地保护的重要手段。在进行此项保护时，最常用的元件为零序电压与电流组成的方向元件。

2.2 母线电压切换

变电站母线接线方式有很多种类，其中一种为双母线连接，在这种线路中需要有相应的母线侧隔离刀闸才可以完成母线电压的切换工作。在整个电力的运行过程中，隔离刀闸如果出现一些接触方面的故障则会造成一些失压等方面的问题，就会使得用电出现异常。因此，为有效地应对这一问题，必须要对一些没有执行相关规范的厂家应提出相应的要求，确保其生产出来的继电器可以进行双位切换。

2.3 变电站后台系统

变电站系统的后台监控装置对整个变电系统的性能和效率都有一定影响，因而对此种监控后台设备各方面要求较高。不过，目前的变电站后台系统大多数采用性能一般的商用机，这些机器经常由于性能原因而导致一些设备损坏，不利于系统的平稳安全运行。因此，要通过相应的改进措施来应对这一问题，比较常用的做法为在后台系统配置容量大的优质电源。

3、继电保护组屏与配置方法

3.1 母线保护与断路器失灵保护

从变电站继电保护以往的经验以及统计研究来看，错误的启动方法索引发的故障是导致误操作保护系统故障的主要原因。这种问题出现的主要原因是在于失灵电流判别是通过系统独立设置的失灵启动装置运行来实现的，而不是通过最后完成跳闻的失灵保护。所以，在这两个方面中应该按照以卜两个要求来设计：第一，在双重保护分配失败后，必须立即采取故障保护措施，即每套线路运用一对一的启动方法，可以简化故障启动的移动设备，可以把取消110kV间隔的独立配置的相关故障启动装置；第二，完整的双母线保护中应包括两套故障保护的有关功能，来对双母线进行保护。

3.2 电压切换箱接线

在电压开关箱的设计时可以采用双接触位置的方式，能够有效避免接触不良所引起的压力损失问题。但是在维护电压开关箱方面，必须要使用恰当的维护措施，否则很容易引起反送电的情况，从而使整个电力系统的安全性与稳定性受到影响，严重时甚至使设备受到损坏。所以，在这两个臾型的设计过程中，在双电压开关盒防护设备的基础上，往往需要采用单位置输入方式，以便隔离开关辅助触点设计。假如一个系统的开关辅助触点出现接触不良现象，那么开关电路则是不正常的，这种情况卜必须结合实际情况来采用相应的应对方法。

3.3 断路器与母线保护失灵

在变压器主单元内，由主变压器故障或系统母线故障所引起的变压器侧断路器失灵和保护失灵，一般通过母线保护来判别。故障保护使用双重化配置，保证每套线路都是运用了一对一的模式进行故障保护，以便简化故障启动设备。利用电流判别故障来进行母线保护，取消各个110kv间隔的失灵启动设备的独立配置。

4、二次继电保护应注意的问题

4.1 针对220kV及以下变压器的保护设置

常用的220kV变压器属于三相式三卷变压器，根据变压器的技术设计要求，这种变压器会装置瓦斯保护和差动保护功能，尤其是在高压侧和中压侧都会装有复合电压保护，有的还会安装有零序方向电流保护或者间隙保护，一些变压器设备还会装有低压侧复合电压过流保护。将各方向的复合电压保护以及零序方向的电流保护结合起来可以反映变压器的内部情况﹑母线线路反应变压器自身保护﹑母线临近的电压设备的接地情况和产生的故障由母线临近的后备设备进行保护。110kV及以下的变压器通常也会装设瓦斯保护和差动保护，对于零序保护和间隙保护以及复合电压电流保护等这些方面的保护作用和220kV变压器的作用类似。

4.2 与通信设备相配合

针对电流的保护系统对通信设备的要求，两者需要密切配合。二次设计在这方面进行统一和协调。在继电保护装置和通信设备方面做了具体的规定，包括以下几点：如果是50km以下的线路，条件合适的可以优先使用双光缆。条件不合适的或者没有迂回线路的需要由双回线路设置双光缆；一条回路线的两套保护措施在进行专业操作时，需要通过两套独立的通信设备相互传输，每套通信设备可以传输最多8套的保护信息；如果使用专用的光纤线路进行操作时，光纤线路可以直接从通信架直接引接。

4.3 对其他设备的设计要求

对断路器的设计要求是简化二次回路的运行，以免长电缆进入造成保护误动，二次设计与断路器保护不一致时，发挥断路器的跳闸压力闭锁等功能，由断路器本身的机构箱进行实现；针对双母线的设计要求是简化电压回路，提升保护装置，确保运行的可靠性。在对双母线进行设计时，二次设计需要装置三相电压互感器。

5、结束语

综上所述，在设计变电站的二次继电保护时，不只是要有重点地进行设计，同时还要关注其中的不少细节问题，对继电保护原则和要求进行综合考虑，根据运行经验和常出现问题，设计出科学合理高效的保护系统。另外，二次设备选型也是二次继电保护设计的一项十分重要工作，通过优化设计，让二次系统可以对变电站的电力系统进行相应的保护，以提高各项电力设备的稳定性，更好地促进生产和生活的顺利开展。

[1]曾娟.二次继电保护装置在智能变电站的应用设计[J].电子测试，2017，24：141-142.

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[3]李翠英，杨兴峰.变电站继电保护二次回路隐患排查方法研究[J].电子制作，2017，01：80-81.

[4]曾娟.二次继电保护装置在智能变电站的应用设计[J].电子测试，2016，24：141-142.