浅谈变电系统中的继电保护

浅谈变电系统中的继电保护

夏周武

（国网冀北电力有限公司检修分公司北京市房山区102446）

摘要：变电系统作为电力系统中的重要组成部分，其可靠性直接影响到整个电力系统的正常运行，而继电保护在确保变电系统运行的安全性与可靠性方面发挥着重要的作用。本文阐述了继电保护的概念、工作原理、类型等相关内容，并结合变电系统继电保护额常见故障提出相应措施。

关键词：变电系统；继电保护

1引言

电力系统的正常运行对人民的正常生活、国民经济的正常运行以及社会的稳定都有着重要意义，而变电系统作为电力系统中输配电系统的关键部分，其安全性与可靠性更是对整个电力系统的正常运行有着直接的影响[1]。继电保护作为变电系统的重要组成部分，是保证变电系统正常运行的重要技术手段，近年来，随着远距离超高压输电项目的不断增多，如何切实做好变电系统中的继电保护引起了业界广泛的关注，同时从投资结构中也可以看出，继电保护领域的投资已成为高压输电项目投资中的重要组成部分，如图1所示。

2变电系统继电保护的简述

2.1变电系统继电保护的含义与作用

继电保护系统主要包括继电保护装置、断路器、电流电压互感器以及自动重合闸装置等，其作为一个串联系统，系统中任意环节发生故障均会导致其可靠性的降低。变电系统中的继电保护主要是指装设于变电系统中的、作用于电气元件发生故障时的继电保护装置，以及对故障进行分析和实现保护动作的继电保护技术[2]。

继电保护在变电系统的正常运行中发挥着重要的作用，其能在变电系统正常运行时对系统的各种设备进行监控，保证系统能够安全可靠地运行；在变电系统处于不正常运行状态时，及时向运行人员发出信号；在变电系统发生故障时，迅速、有选择地将故障部分切除，保证非故障部分能够正常运行。总而言之，继电保护对提高变电系统运行的可靠性，确保运行的不间断性有着重要的意义。

2.2变电系统继电保护的原理

短路故障是变电系统中最常见也是危害最大的故障类型，当变电系统发生短路故障时，将导致电流值急剧增大，同时电压值降低，相位角发生剧烈的波动，巨大的冲击电流将产生严重的热效应，对变电系统中的设备造成较大的损坏。利用正常运行和故障时变电系统中各电气量以及非电气量的差别，就能够准确迅速地判断系统是否发生故障，这就是变电系统继电保护的原理，根据反应电气量以及非电气量的不同，构成了零序电流保护、低电压保护、纵联差动保护、瓦斯保护等诸多保护类型[3]。

2.3变电系统继电保护的要求

选择性、速动性、灵敏性、可靠性是变电系统对继电保护的基本要求。选择性就是要求继电保护能在系统故障时有选择地切除故障部分，确保非故障部分仍能正常运行；速动性就是要求继电保护能在尽可能短的时间内切除故障，从而减小对电气设备的损坏，确保系统能够快速回复；灵敏性就是要求继电保护具有针对故障及不正常运行状态的反应能力，灵敏地感知区内区外故障；可靠性就是要求继电保护既不发生误动影响系统运行的稳定性，又不发生拒动扩大故障范围。

3变电系统继电保护的选择与配置

变压器作为变电系统的核心电气设备，一旦发生故障将影响整个变电系统的正常运行，从而对整个电力系统运行的稳定性造成不利影响，尤其对于超高压特高压变电系统，一旦故障将对电力系统造成巨大的破坏甚至造成系统的解列与大范围停电，因此应当合理地选择配置继电保护。

3.1变电系统的继电保护类型

3.1.1变压器瓦斯保护

瓦斯保护作为变压器重要的主保护，装设于油箱与油枕之间的管道处，如图2所示，其能够反应各种形式的变压器内部故障，并且具有较高的灵敏度，能够在故障初期及时发出信号。例如变压器绕组匝间短路故障，将造成绕组局部过热，对绝缘造成损坏，并可能发展为相间短路故障，此时电流值尚不足以使过电流保护动作，而瓦斯保护却能灵敏地反应并发出信号，从而避免了故障的进一步发展扩大。

当变压器内部发生故障时，电弧将分解绝缘材料产生大量气体，由油箱向油枕流动，并且流速随故障严重程度的不同而不同，瓦斯保护就是反应气体流速这一非电气量的继电保护形式。瓦斯保护根据气体流速不同分为轻瓦斯与重瓦斯两种保护，轻瓦斯能够反映变压器内部的轻微故障或不正常运行状态而动作于发出信号，重瓦斯能够反映变压器内部的严重故障而直接动作于跳闸。

3.1.2纵联差动保护

纵联差动保护也是变压器的主保护之一，其能够准确区分保护区内、外故障，并瞬时动作于区内故障，切除故障部分。纵联差动保护大多采用环流接线法，将变压器高、低压两侧的电流互感器二次侧连接在一起，而后将差动继电器接入。当保护区外发生故障时，继电保护中将没有差动电流，此时保护不动作；而当保护区内发生故障时，继电保护中将产生很大的差动电流，此时保护立即动作，切除区内故障。由于区内、区外故障时保护装置中的差动电流的差别很大，因此纵联差动保护具有很高的选择性与灵敏性。

3.1.3过电流保护

过电流保护是变压器瓦斯保护与差动保护的后备保护，同时也是相邻母线和线路的后备保护，其反应于变压器外部相间短路故障引起的过电流，当主保护无法正常动作时及时切除变压器的故障部分，避免过电流对设备的损坏。通常为了提高过电流保护的灵敏度，变电系统中大多选择低电压或复合电压启动的过电流保护，其逻辑示意图如图3所示。

3.2变电系统继电保护的配置

继电保护在保证变电系统运行的稳定性与可靠性上发挥着重要的作用，因此根据变电系统的实际运行需要，合理地配置继电保护十分必要。通常情况下各继电保护装置大多独立运行，因此可以根据保护对象就地分散配置，直接接入被保护的电气或非电气量，动作于操作断路器跳闸。为了确保变电系统运行的可靠性，应选择技术成熟的继电保护装置，并按规程进行现场试运行试验，同时充分考虑电力系统以及变电系统的发展，保留充足的备用。

4变电系统继电保护的常见故障及应对措施

4.1变电系统继电保护的常见故障

4.1.1信号干扰

利用微机保护构成的继电保护多发信号干扰故障，当在变电站周围使用手机等移动通信设备时，这些通信设备发出的信号可能会对微机发出的信号产生干扰，从而导致信号在接收后无法识别或识别错误，引起保护的误动或拒动。

4.1.2定值整定不合理

为了躲开系统中的不平衡电流，提高继电保护动作的可靠性，继电保护装置大多整定有一定的门槛值。当继电保护的整定值过高时，将降低保护的灵敏性，造成保护的拒动；而当继电保护的整定值过低时，系统的不平衡电流也可能引起保护的跳闸，从而造成保护的误动。

4.1.3电流互感器饱和

电流互感器在变电系统继电保护中发挥着重要的作用，其将不可直接测量的大电流转化为小电流，直接影响到继电保护能否正常动作。当变电系统发生短路故障时，瞬间产生巨大的短路电流，造成互感器迅速饱和，使其磁化曲线不再呈现线性，如图4所示，这就造成二次电流无法正常反应一次电流的大小，从而降低了继电保护动作的可靠性。

4.2变电系统继电保护常见故障的应对措施

4.2.1加快继电保护装置的更替

随着经济社会的不断发展，对电力系统的要求越来越高，对继电保护也提出了更新的要求，因此加强继电保护技术创新的研究力度，加快变电系统继电保护装置的更新替换，应用新技术解决现有继电保护装置的内置缺陷，对提高变电系统继电保护的水平有着重要的意义。例如新型光电互感器的应用，就有效地解决了传统互感器的饱和问题。

4.2.2加强工作人员的技能培训

工作人员专业技能的不足将大大增加误操作的出现概率，对变电系统的正常运行造成不利影响，因此应加强工作人员的专业技能培训，做好继电保护操作规程与日常工作流程的培训，切实提高工作人员的专业知识水平与专业技能水平。

4.2.3完善继电保护装置的管理制度

继电保护一旦发生故障，将成为变电系统的重要安全隐患，因此应制定落实完善的继电保护装置管理制度有着重要的意义。首先加强针对装置的巡检管理，确保及时发现继电保护装置存在的损坏与故障现象并进行更换，提高变电系统运行的可靠性；其次加强工作人员的操作管理，确保每个操作都规范合理；再次做好日常运行记录工作，对系统运行中的现象及时进行记录。

5结束语

变电系统的正常运行对保证工业、生活用电，维护社会稳定有着重要的意义，而继电保护作为保证变电系统正常运行的重要技术手段，对提高变电系统运行可靠性，促进电力事业的健康发展有着重要作用。

参考文献：

[1]张长鑫变电继电保护安全性及常见问题[J]中外企业家，2014，9（6）：219

[2]高海松变电运行中的继电保护问题探讨河南科技，2012，12（5）：80

[3]杨芬变电运行继电保护问题探讨通讯世界，2014，13（9）：95-96