电气主设备继电保护技术分析

电气主设备继电保护技术分析

燕列将

国网山西省电力公司检修分公司，山西 太原 030032

摘要：随着现阶段我国社会的不断发展，电力系统的不断应用使得当前在电力保护中的要求也在不断的提高，使得在当前电气设备应用中继电器保护技术要求日益提高，从而提高电气主设备继电保护装置的可靠性、灵活性、快速性及保证电力系统的稳定、安全运行保驾护航。对此，本文就现阶段电气主设备继电器的保护技术和措施进行分析，并阐述了相关发展的趋势。

关键词：电气主设备；继电保护；技术分析

1引言

电力系统是当前社会发展中的主要基础设施，电力系统的发展是保证社会发展的基础前提，是实现社会稳定的主要手段和措施。现阶段社会发展中的各种生产设备和生产工具都离不开电力系统的支持。随着当前人们对电力系统的要求不断增加，各种先进技术和设备在电力系统的应用也在不断增加。继电器保护技术是电力输送过程中的基础，是实现电力良好有效发展的前提。随着科学技术的发展，特别是电子技术、计算机技术和通信技术的发展，电力系统继电保护经历了不同的发展时期，整个电力系统呈现向超高电压等级、单机容量增大、大联网系统方向发展的趋势，从而就对主设备保护的可靠性、灵敏性、选择性和快速性提出了更高的要求。

2电气主设备保护的现状分析

以往电力系统大型主设备（包括发电机、变压器、母线、高压并联电抗器等）继电保护与超高压线路继电保护相比，处于一种相对滞后的状态，主设备保护正确动作率一直较低，与线路保护相比有较大差距。利用真实反应主设备内部各种故障及异常工况的动模系统和仿真系统检验主设备保护，提高新原理新技术的验证水平。随着基于新硬件平台的数字式主设备保护的创新发展，实现了主设备保护双主双后的配置方案，保护的设计方案、配置原则趋于完善，同时，新原理和新技术的应用也提高了主设备保护的安全运行水平。

2.1主设备保护的双重化配置和主后一体化趋势分析

近年来，双主双后保护配置方案逐渐应用到主设备保护的领域，双主双后保护方案成为主设备保护研制、设计的指导准则，并为现场运行提供很大方便。

双主双后的保护实现方式针对被保护对象，配置2套独立的保护。每套保护均包含主后备保护，且每套保护由2个CPU系统构成。2个CPU系统间均能进行完善的自检和互检，出口方式采用2个CPU系统“与”门出口。这种配置方案概念清晰，解决了保护拒动和误动的矛盾，即双重化配置解决了拒动问题，双CPU系统“与”门出口解决了硬件故障导致的误动问题。并成功地应用到主设备保护上，进而提高了主设备保护的运行水平。

2.2主设备保护的新原理分析

近年来，主设备保护通过对故障过程的电磁暂态过程的研究、TA饱和特性的研究、内部故障理论分析，结合实际动模和数字仿真，提出了一些新的原理并已在现场广泛应用。

2.2.1励磁涌流

现阶段在工程上应用的判别励磁涌流的原理都是从涌流波形与短路电流波形的不同特征入手，来区分励磁涌流与短路的。各种涌流判别原理都具有在故障合闸时，保护动作时间长或动作时间离散度大的缺点。

2.2.2关于TA饱和

TA饱和问题是主设备保护共同面对的问题。因为大型发电机变压器组容量大，故障电流非周期分量衰减时间常数长，可能引起差动保护各侧TA传变暂态不一致或饱和。对于变压器，各侧TA特性不一致，更易引起TA饱和，这样可能会造成在区外发生故障时差动保护误动对于母线近端发生区外故障时，TA也会严重饱和。因此差动保护需有可靠的TA饱和判据。

针对TA饱和问题，国内外提出了一些识别TA饱和的办法：采用附加额外的电路来检测TA饱和，缺点是现场工程应用不方便；提高定值，缺点是降低了内部故障的灵敏度；采用流出电流判据的标积式比率差动，理论计算表明当发电机发生某些内部故障时，也有流出电流，存在拒动的可能性。

3发电机保护分析

3.1提高定子接地保护的动作灵敏度

不少因素都有可能导致变压器过电压，要求中性点在接地的过程当中应该经过配电变压器。对于大型发电设备来说一般不会发生传递过电压，因为高低压线圈之间没有存在较大的电容。为了最大限度提高定子接地保护动作的灵敏程度，将数值较小的电阻安装在变压器上，从而最大限度的提升定子接地的灵敏度，有效地防止过电压对发电机造成的损害。

3.2失磁保护

当前应用发电机失磁保护的精度主要受失磁保护组件结构的影响，其中失磁保护常由阻抗元件、母线低电压元件（机端低电压）和闭锁（启动）元件组成。阻抗元件用于检出失磁故障，阻抗元件可按静稳边界或异步边界整定。阻抗元件用于检出失磁故障，阻抗元件可按静稳边界或异步边界整定。母线低电压元件用于监视母线电压保障系统安全。母线低电压元件的动作电压，按由稳定运行条件决定的临界电压整定。应取发电机断路器（或发变组高压侧断路器）连接母线的电压，通常取0.8～0.85倍母线额定电压。

4加强继电器各种问题的措施分析

4.1加强继电器检查

继电器装置内部件问题是造成继电器保护发生异常的原因之一。因此，对继电器装置的内在问题应提高重视，积极改进。按正确顺序进行检查，继电器装置检查是维持电力系统运行工作中的重要任务之一。在检查继电器装置时，在各项试验检测完成之后，装置再进行整组试验和电流回路流试验。这样试验能够对装置是否正常进行有效评估。而且在所有试验完成之后，不再改动其他零部件、定值等。

为了防止发生继电器跳闸事件，要对继电器保护的定值进行重新设置。进、出线中的过流间隔时间要超过0.05s，设为0.1s。定期检查，即使继电器日常运行正常稳定，但一般故障问题是长久积累形成的，一旦发现有元件异常则及时更换，或对元件进行调整，避免发生故障造成损失。

4.2防止电流互感器饱和

防止电流互感器饱和的方法主要从两方面进行：预设线路故障，分析故障状态下电流互感器的变比。一般情况下变比不能过小。如：对10kV线路中，继电器的电流互感器变比要超过300/5，保证在线路发生故障时，不会造成电流互感器饱和；降低电流互感器的二次负载阻抗。在线路中，尽量避免保护和计量共同使用一个电流互感器。尽量选择多功能产品，如：综合测控功能和保护功能的电流互感器。

除此以外，尽量缩短二次电缆长度，极大减小二次负阻抗，防止出现电流互感器饱和的问题。

4.3定期检查继电器的接地

继电器接地是保证继电器正常工作的必要环节。如果继电器接地异常，易引起继电器发生异常，且会对接触的工作人员造成安全方面的威胁。因此，继电器必须保持接地状态。在检查继电器接地时，查看保护屏铜排、机箱面板是否接地，进行接地加固，在确保接地的同时，要检查接地电阻、绝缘台。

5结语

综上所述，电气主设备中，继电器保护是维持电气主设备运行的重要部分。因此，必须保证继电器的正常运行。工作人员要定期、严格地检查继电器，消除继电器本身的隐患。积极维护其他元件，提高操作水平，防止继电器保护故障的发生。在未来的发展过程中，会有很多先进的主设备继电保护技术应用到电气主设备继电保护装置中，有效的提高主设备继电保护装置的灵敏性、可靠性、快速性和选择性，从而保证电力系统安全稳定的运行。

参考文献

[1]彭乐川.电气主设备继电保护技术分析[J].科技致富向导，2019（18）：127，312.

[2]阎伟.电气主设备继电保护技术分析[J].世界家苑，2020（05）.