继电保护电力系统的短路保护邱鹤子

继电保护电力系统的短路保护邱鹤子

邱鹤子

(广东电网有限责任公司江门供电局广东江门529000)

摘要：近几年，由于我国各个地区对资源的需求逐渐的增多，电力系统的建设力度不断提升，建设环境和运行环境也日趋复杂，这样若是系统保护力度不够的话，很容易出现短路故障，进而影响电力系统运行的稳定性和安全性，也会消耗大量的电力能源。因此，为保证店电力系统运行的稳定性，加强继电保护电力系统保护的力度是非常重要的。

关键词：继电保护；电力系统；短路保护

1短路保护的技术发展

对短路保护的研究可以从两个方面入手，一方面是以传统断路器为基础，对其控制方法进行研究。如研究带嵌入式Linux系统的智能断路器的脱扣器设计，这种脱扣器除了具有过载保护、短路保护、通讯等基本功能之外，还具有低压电网电能质量信息实时监测的功能；再比如还有研究基于dsPIC的断路器智能脱扣器的设计，采用以太网实现通讯功能，通过TCP/IP协议完成断路器的智能化保护，其中还包括了硬件电路的设计和软件程序的设计。与此类似的还有电子科技大学程秀光等人研究的断路器用智能脱扣器的设计，还有研究基于CAN总线的智能断路器控制系统设计与开发等等。此类方法的研究都有一个共同的特点，即都采用的是电子式脱扣器，电子式电流脱扣器成本相对比较高，并且电路板上对电流的测量均采用了电流互感器。因此，如上所述的这些方法都不适用于小型断路器的智能化，这也是造成小型断路器的智能化进展缓慢的主要原因。另外一个方面就是以传统断路器的结构为参考，对其结构进行改进。如上海电科所、法泰电器以及ABB公司联合开发的一种采用机械式短延时的选择性小型断路器（简称SMCB）。选择性小型断路器是在传统断路器结构的基础上，引入了限流回路，当线路上某处发生短路故障时，由于线路中的电流会突然增加，电磁机构由于电磁吸力的作用会触发操动机构，斥开主回路的主触头，同时短路电流被切换至辅助回路，由于有限流电阻的作用，可降低短路电流。此时若下级回路的MCB能正常的分断电流，则SMCB主触头将会重新闭合，若下级回路的MCB不能正常的分断线路的电流，一般将会在10~300ms内，辅助回路中的双金属片将会由于受热产生一定的弯曲变形，触发操动机构带动辅助触头动作，断开线路，完成断路器的保护功能。新型SMCB具有选择性保护和智能化远程监控等多重功能，能够满足智能楼宇和智能终端配电回路系统的发展需要。但是，SMCB在出现故障时只具有短延时特性，不再具备短路瞬动保护。除此之外，还有北京正元电器有限公司的张威等人研究的具有时间选择性的热磁式塑壳断路器。它是在普通热磁断路器上安装一套短路短延时保护装置，可实现普通热磁式塑壳断路器的时间选择性保护。

2引发继电保护电力系统短路故障的因素

2.1电力系统方面

电力系统的故障主要包括横向系统和纵向系统故障两大类。而这里所提及的电力系统的短路故障主要是指不同导体出现的短路现象。这些导体出现短路的原因大多都归咎于电力系统中绝缘体受到了损害。所谓的绝缘体就是不容易导电的物质，在电流流动的过程中，绝缘体依靠本身具有的极强的电阻来将电流与相关的物品进行绝缘，而绝缘体一旦破坏，隔绝电流的阻力消失，就会使电流任意地流动，一旦电流过大，就会给人们的生活以及社会的发展带来极其严重的后果。

2.2三相系统

三相系统短路故障主要体现在三相短路、两相短路、单相接地短路以及两相接地短路等方面，并且三相系统短路故障主要是因为三相阻抗产生异常，发生短路的时候电流和电压是处于相等的状态，一般都是以单相短路为主，三相短路产生的概率不是很高。但是，一旦发生三相短路的话，其影响范围是非常大的，继电保护电力系统安全性和稳定性随之下降。

2.3电力用户方面

由于现代电力系统设计协同性较高，系统运行效益统一，一旦单一元器件出现故障问题，即可引发全面性区域电力系统瘫痪问题，此时用户群体对电力资源的使用即受到严重影响。电力系统故障原因较多，在用户方面主要问题体现在电线私接及电力破坏两个方面。电力破坏问题主要在20世纪较为多见，主要目的为将电力系统内部元件拆除并贩卖。在现代电力系统设计中，通过电力系统优化设计可以解决该问题，但仍无法保障电力系统运行的绝对安全。电线私接问题在我国电力发展史中尤为常见，即使在电力系统建设逐步完善的今天，在偏远地区仍然存在严重的电线私接问题，其主要原因与电力系统设计漏洞及电力系统电力资源供给能力较差有着必然联系。

3继电保护电力系统的短路保护

3.1避雷针的安装

雷击很容易对继电保护电力系统内部和外部等方面进行损坏，若是情况相对严重的话，很容易产生起火、停电、设备损坏等方面。因此，在变电站各项设备安装的过程中，需要根据实际情况安装避雷针，来避免雷击对继电保护电力系统的损坏。另外，在避雷针安装的过程中，一定要根据运行状态，选择合适的避雷针类型，保证两者处于一致的状态。同时，在避雷针安装的过程中，一定要做好各个线路的连接，避免引发其它故障的发生。

3.2故障点电源的切断

在继电保护电力系统内部，各个方面之间都是有着联系的，也就是说其中的一个方面差出现问题，就会影响整个电路系统导致短路故障的产生，若是不及时的处理，就会造成严重的损失。因此，在继电保护电力系统运行防治的过程中，一定根据故障发生的状态，查找短路故障点以及故障点锁定，并且需要对继电保护电力系统短路故障产生的类型，进行分析和判断。同时，在各个方面确定以后，需要切断故障点电源，这样可以在最大程度上保证工作人员检修维护工作的顺利展开，也避免影响不断的扩大。另外，工作人员也可以利用万能表对短路状态下的电流，进行详细、全面的记录，为后期运行调整，提供了重要的参考依据。

3.3强化短路故障诊断

3.3.1行波法

当发生线路短路故障时，电压、电流会产生相应的线路行波，这样的波形会以光传播的速度在线路中传输，该行波到达故障点后返回到线路终端的时间再与光速相乘得出传输距离，可以得到故障点到线路测量端点的距离。这样的波形在传输过程中不会收到其它参数影响，比如线路中阻抗，线路分布等参数，能够较简单的侧量出故障地点。但是，即使在现行的技术条件下，也需要进行大量的投资，例如需要安装专用行波祸合装置等其它录波装置，性价比不高。现代行波测距按照线路端点的分类，分为单端(A)型测距、双端(D)型测距、单端旧型测距。

3.3.2故障分析法

故障分析的基本原理是当线路出现故障时，记录下相应的电压、电流等相关参数，将这些参数设为故障距离的函数，通过求取相应的值得出故障距离。按照端点采样数目进行分类，分为单端分析法和双端分析法。不同的是，单端电气故障分析法需计算线路一端的电压及电流参数，实现故障定位。需要在一端设置电压、电流采集器。然而，由于其结果受到过渡电阻以及系统阻抗变化，测距方程伪根问题等影响导致测量精度不高。双端分析法需要计算线路两端的电压及电流参数。为了实现这样的功能，必须增加两端信息同步装置，保证同步采样，同步传输并处理数据，还需要具有快速可靠的信息传输通道。结果不受到过渡电阻及系统阻抗变化产生的影响，提高了短路故障地点定位的精确性。

4结束语

综上所述，本文在引发继电保护电力系统短路故障的基础之上，提出了一些保护措施，其主要目的就是保证继电保护电力系统运行的稳定性和安全性，避免短路故障发生概率，提升电力行业经济效益的同时，也为电力行业的发展，给予一定的支持。

参考文献:

[1]张颖,邰能灵,徐斌.高压直流输电系统阀短路保护动作特性分析[J].电力系统自动化,2011,35(08):97-102+107.

[2]熊小伏,王嫱,陈星田.一种基于电流比变化量的变压器匝间短路保护方法[J].电力系统保护与控制,2013,41(09):112-115.

[3]姚文海,程善美,孙得金.大功率IGBT模块软关断短路保护策略[J].电气传动,2014,44(09):77-80.

[4]蔡传庆,缪希仁,吴晓梅,张丽萍.选择性低压短路保护技术[J].电器与能效管理技术,2015,(14):1-6.