廣東省電力第一工程局 沈波

220k V繼電保護(hù)的可靠性的分析和改進(jìn)

廣東省電力第一工程局 沈波

繼電保護(hù)的可靠性關(guān)系到整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行安全,其中繼電保護(hù)裝置是保證電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)節(jié)的核心設(shè)備。本文從影響繼電保護(hù)可靠性的幾個(gè)因素出發(fā),分析了提高繼電保護(hù)可靠性的幾點(diǎn)具體措施,并提出了其中存在的主要問(wèn)題和可以改進(jìn)的方向。

繼電保護(hù)可靠性改進(jìn)

隨著近幾年經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,各種科學(xué)技術(shù)日新月異。其中電力系統(tǒng)中的繼電保護(hù)環(huán)節(jié)也隨之產(chǎn)生了顯著的變化。由于人們生活生產(chǎn)的需要,對(duì)供電范圍和電力系統(tǒng)容量的要求也越來(lái)越高,系統(tǒng)的復(fù)雜化是大勢(shì)所趨,因此繼電保護(hù)的可靠性日益顯現(xiàn)出其不可忽視的重要地位。在此對(duì)可靠性的保護(hù)問(wèn)題進(jìn)行分析和研究,具有重要意義。

一、220kV繼電保護(hù)的可靠性分析

繼電保護(hù)的可靠性研究對(duì)象,一般包括單一的繼電保護(hù)裝置和各保護(hù)裝置之間的配合。要從根本上有效提高繼電保護(hù)的可靠性,就要加大對(duì)單一繼電保護(hù)裝置及電力系統(tǒng)中各保護(hù)裝置之間的協(xié)調(diào)性研究。

根據(jù)統(tǒng)計(jì):在2001～2003年南方電網(wǎng)一般電網(wǎng)事故中,按技術(shù)分類屬繼電保護(hù)因素的共39次,占全部一般電網(wǎng)事故的26.17%,是造成或擴(kuò)大為電網(wǎng)事故的主要因素之一。由繼電保護(hù)技術(shù)分類可以看出,保護(hù)誤動(dòng)、誤碰誤動(dòng)、保護(hù)拒動(dòng)和二次回路故障是造成或擴(kuò)大成電網(wǎng)事故的重要原因之一。在39次繼電保護(hù)技術(shù)分類中,保護(hù)誤動(dòng)共19次,占48%,居各類技術(shù)原因之首;其次是誤碰誤動(dòng)共8次,占21%。對(duì)39次繼電保護(hù)問(wèn)題進(jìn)行責(zé)任分析,由于制造質(zhì)量不佳共15次,占38%;繼保人員6次,占15.3%;其他人員責(zé)任(運(yùn)行、試驗(yàn)、檢修、調(diào)試、管理等)共11次,占28.2%。繼保人員和其他人員責(zé)任兩者合計(jì)共17次,占43159%?？梢?jiàn),保護(hù)誤(拒)動(dòng)和人員責(zé)任是繼電保護(hù)造成或擴(kuò)大一般電網(wǎng)事故的主要原因。

在220kV電力系統(tǒng)中,常常會(huì)準(zhǔn)備2套不同的主保護(hù)方案和對(duì)應(yīng)的2套后備保護(hù)方案。必須經(jīng)過(guò)可靠性計(jì)算,以力求其可靠性高效化多重化。過(guò)去的保護(hù)模型都只是建立在硬件失效的基礎(chǔ)上,今時(shí)今日這種單一的模型已經(jīng)不能全面的反應(yīng)保護(hù)系統(tǒng)的真實(shí)情況,因此建立不同模式配制的保護(hù)系統(tǒng)可靠性模型是十分有必要的。一般推薦建立馬爾科夫模型,如圖1。

圖1

圖1 為2套主保護(hù)及遠(yuǎn)、近后備保護(hù)系統(tǒng)的狀態(tài)空間圖。分析圖1,狀態(tài)1表示輸電線路和2套主保護(hù)正常工作;遠(yuǎn)、近后備保護(hù)運(yùn)轉(zhuǎn)正常,處于待命階段。當(dāng)輸電線了產(chǎn)生故障,狀態(tài)1馬上轉(zhuǎn)化為狀態(tài)2,當(dāng)2套保護(hù)中的一套主保護(hù)拒動(dòng),狀態(tài)2隨即轉(zhuǎn)為狀態(tài)3,狀態(tài)4表示2套主保護(hù)均拒動(dòng),近后備保護(hù)正常運(yùn)作,遠(yuǎn)后備備用待命。狀態(tài)5表示近后備也拒動(dòng),所有的保護(hù)工作由遠(yuǎn)后備接管,狀態(tài)6表示所有單元都拒動(dòng)。保護(hù)系統(tǒng)中出現(xiàn)的誤動(dòng)拒動(dòng)等都可依照此模型類比分析。

二、220kV繼電保護(hù)典型范例

對(duì)常規(guī)變電所而言,220kV繼電保護(hù)配置已定型,即對(duì)220kV線路配置兩套不同原理的線路保護(hù)、對(duì)220kV母線配置單套差動(dòng)保護(hù)。對(duì)不帶電源的220kV終端線路保護(hù),電力公司規(guī)定:電源側(cè)配置單套距離零序保護(hù),負(fù)荷側(cè)不配線路保護(hù)。如果220kV線路終端變側(cè)不配保護(hù),以表3為例,當(dāng)220kV線路有故障發(fā)生時(shí),側(cè)線路保護(hù)就會(huì)跳開(kāi)斷路器,若該終端變所帶負(fù)荷電流和小電廠的電流相抵的話,則小電廠的低壓解列裝置可能啟動(dòng)不了,小電廠會(huì)帶著負(fù)荷短時(shí)運(yùn)行。

圖2 系統(tǒng)接線圖

一般情況下,變壓器高壓側(cè)后備保護(hù)整定電流是變壓器額定電流的1.41倍,一般180MVA的變壓器220kV后備保護(hù)整定電流是637A,120MVA的變壓器220kV后備保護(hù)整定電流是425A。根據(jù)表3,我們知道小規(guī)模電廠提供的故障電流基本沒(méi)有,有時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)負(fù)荷電流,它小于后備保護(hù)電流,對(duì)變壓器構(gòu)不成影響,因此變壓器后備保護(hù)設(shè)施跳不開(kāi)220kV斷路器,就只能手動(dòng)拉開(kāi)斷路器。但是由于故障點(diǎn)仍然有電流通過(guò),這樣可能會(huì)對(duì)周圍其他的電力設(shè)備構(gòu)成危害。所以應(yīng)該盡快清除電路故障。

表3 系統(tǒng)短路電流值

針對(duì)此類情況,一般使用線路弱電源側(cè)弱饋保護(hù),它的的工作原理是:如果正反向元件沒(méi)有動(dòng)作時(shí),出現(xiàn)最少有一相電壓為低電壓,將被判定為正反向故障,跳閘就會(huì)啟動(dòng)。在實(shí)際生活運(yùn)用中這樣的判斷方法并沒(méi)有很好的效果,由表3可見(jiàn),兩相電源都發(fā)生短路時(shí)就會(huì)有52.2V的較高電源出現(xiàn),不能滿足低電壓條件,即啟動(dòng)不了弱饋保護(hù)。

三、提高繼電保護(hù)可靠性的具體措施

1.保證保護(hù)裝置的制造質(zhì)量,對(duì)其各元件的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格管理,要求盡量采用壽命長(zhǎng)和故障產(chǎn)生率低的元件,嚴(yán)禁劣質(zhì)元件魚目混珠。

2.為避免高壓大電流、斷線故障和切合閘操作電弧帶來(lái)的負(fù)面影響,必須將晶體管保護(hù)裝置與高壓室隔離安裝,盡可能安裝空調(diào)系統(tǒng),同時(shí)各種底座的空隙要密封,隔絕灰塵和有害氣體。

3.負(fù)責(zé)繼電保護(hù)系統(tǒng)的技術(shù)人員要培養(yǎng)高度的責(zé)任心,在工作過(guò)程中認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn),仔細(xì)分析各種情況后再計(jì)算,保證各個(gè)定值參數(shù)真實(shí)準(zhǔn)確,合理匹配。

4.要求兩套主保護(hù)系統(tǒng)并列運(yùn)行,在輸電線路設(shè)備的主保護(hù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)采取多重化的設(shè)施保護(hù),以確保整個(gè)保護(hù)系統(tǒng)能夠快速地切斷故障,保證電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。

5.定期檢驗(yàn)保護(hù)裝置的運(yùn)行和維護(hù)情況,對(duì)其故障處理的能力進(jìn)行分析評(píng)估和記錄,并總結(jié)各種可能出現(xiàn)的故障和事故,分析后制定出系統(tǒng)全面且有針對(duì)性的反事故措施。

6.增加各保護(hù)之間的協(xié)調(diào)性,提高后備保護(hù)的可靠性、靈敏性。

7.在工程竣工驗(yàn)收時(shí),要求各驗(yàn)收人員對(duì)各項(xiàng)目詳細(xì)化,確保保護(hù)裝置、二次線、互感器極性、保護(hù)定值不出差錯(cuò)。

四、改進(jìn)方向

隨著經(jīng)濟(jì)和科技的不斷發(fā)展,要保證繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性跟上生活生產(chǎn)的步伐,就要求提出更多更好的保護(hù)措施,使其能夠與時(shí)俱進(jìn)。在新形勢(shì)的推動(dòng)下,有以下幾點(diǎn)新的建議可供參考:

1.加強(qiáng)對(duì)新形勢(shì)新問(wèn)題新科技的感知靈敏度,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,并迅速提出有效的解決方案,制定新的檢修措施,有針對(duì)性地修訂相關(guān)規(guī)定,為今后的繼電保護(hù)檢查提供參考依據(jù)。

2.結(jié)合微機(jī)保護(hù)中的自我檢查和通信實(shí)力,對(duì)繼電保護(hù)裝置的狀況及時(shí)掌握確保保持繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行。

3.加強(qiáng)對(duì)二次回路的在線監(jiān)測(cè),及時(shí)反映二次回路的絕緣情況、二次回路的通斷情況,杜絕因?yàn)槎位芈饭收铣霈F(xiàn)的保護(hù)拒動(dòng)、誤動(dòng)情況。

4.開(kāi)發(fā)出在不停電的環(huán)境下就能夠?qū)φ麄€(gè)繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行檢查維修的新技術(shù),對(duì)繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行程序、采集的開(kāi)關(guān)量、模擬量進(jìn)行分析,判斷保護(hù)系統(tǒng)是否正常運(yùn)行。

5.開(kāi)展對(duì)變電站綜合自動(dòng)化工作的方案研究,采用分散式繼電保護(hù)裝置和集中式繼電保護(hù)裝置相結(jié)合的方案,對(duì)系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的保護(hù)拒動(dòng)故障情況進(jìn)行分析,由集中式保護(hù)裝置作出正確的判斷,切開(kāi)相應(yīng)的開(kāi)關(guān)防止故障范圍的擴(kuò)大,袮補(bǔ)分散式保護(hù)及集中式保護(hù)各自的不足。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述,繼電保護(hù)的可靠性涉及到設(shè)計(jì)、制造、人員維護(hù)和管理等各個(gè)方面,只有迅速準(zhǔn)確地掌握新出現(xiàn)的影響因素,對(duì)癥下藥,才能及時(shí)解決繼電保護(hù)環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的問(wèn)題和障礙,保證電網(wǎng)的運(yùn)行安全良好,各種生產(chǎn)才能與時(shí)俱進(jìn)。與此同時(shí),保證了生產(chǎn)生活環(huán)境用電的可靠性,也從另一方面減小了安全事故帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)負(fù)面影響,有效地促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展。

[1]周志超,張焰,房鑫炎等.變電站供電可靠性定量評(píng)估軟件包的開(kāi)發(fā)應(yīng)用[J].中國(guó)電力,2007(5)

[2]李永麗,李致中,楊維.繼電保護(hù)裝置可靠性及其最佳檢修周期的研究[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2006(3)

[3]申掛琴.繼電保護(hù)二次回路試驗(yàn)方法[J].吉林電力,2008(3)

[4]趙自剛,閻曉丁.當(dāng)前繼電保護(hù)檢驗(yàn)工作存在問(wèn)題的分析[J].電網(wǎng)技術(shù),2009(2)

[5]王煒.從缺陷統(tǒng)計(jì)看繼電保護(hù)的狀態(tài)檢修[J].浙江電力,2006(5)

book=99,ebook=182