浅析中压配电系统继电保护的常见问题及应对措施

2015-02-05广东怡信电力工程有限公司蔡其昭

电子世界 2015年13期

广东怡信电力工程有限公司蔡其昭

广东怡信电力工程有限公司蔡其昭

近年来我国国民经济取得了快速的发展，电力资源对我国经济的发展以及人们日常生活、工作有着重要的支撑作用。当前电力资源的供需矛盾尖锐，国家以及人们对用电安全以及电力供应有着更高的要求。中压配电是我国配电系统中最为常用的，所以必须做好中压配电系统的继电保护工作。本文正是基于这个背景，深入探讨了中压配电系统继电保护的相关概念，并深入分析了当前中压配电系统继电保护中存在的问题并提出相应的应对措施。

中压配电系统；问题；继电保护；应对措施

电力系统中的电气线路把电气设备连接起来,但是由于我国地大物博以及地质地形复杂多样的特点,所以电力系统受外界环境的影响。电力系统随着时间的流逝,会发生一些故障。然而这些故障会阻碍电力系统的正常运行,中压配电系统在电力系统中有着重要作用,中压配电系统的安全性、可靠性以及稳定性决定了电力系统是否能安全有效运行。鉴于继电保护工作在中压配电系统中的重要作用,作为新时期下的电力系统继电保护技术人员,必须注重日常工作经验的总结与反思,对当前中压配电系统中继电保护存在的问题有个基本的认识,这样才能提出针对性的措施。旨在与同行交流,促进电力行业的继续发展。

1 中压配电系统继电保护的相关概念以及保护价值

继电保护顾名思义指的是安装一部分自动化的元件在电力系统中,一旦电力系统出现故障,这些元件将自动隔离故障,保护整个系统不受故障部分的影响,通过继电保护装置来控制、检测以及监控整个电力系统。

在电力系统中安装继电保护设备的价值在于,配电系统在运行过程中一旦出现故障,继电保护设备就能立刻把出现问题的元件进行切断,避免整个配电系统与出现故障的元件有联系。全面监控整个电力系统,并确保电力系统的安全性以及可靠性,把电力损失控制在一定范围内,避免电力系统发生严重的安全事故,确保整个配电系统安全、高效以及稳定的运行。中压继电保护配置及自动装置图如图1所示[1]。

2 当前中压配电系统继电保护中的问题分析

2.1 定值方面配合存在漏洞

中压配电系统中,电流电压的保护主要依靠微机技术的利用。必须把过流时间级差控制在0.3—0.5秒范围内,速断时间必须为0秒,速断保护出口的时间必须控制在40ms作用。

中压配电系统受负荷密度以及地理条件的影响,致使自变电所中压母线存在数量多,最终环形供电网络得以形成。其典型结线如图2所示。如果输配电之间的距离较近的话,输电电缆较短,从而使电阻变小,增大负载的电流,一旦开闭所的较短距离以及内部馈线出现故障,因为没有把时间阶梯设置在速断保护装备上,所以继电保护器就具备时限配置方面的漏洞。要想把故障快速切除,继电保护器就必须立刻促使自动跳闸,甚至出现越级跳闸的现象,故障系统就会有所扩大,停电现象就会屡次发生。

图1 中压继电保护配置及自动装置图

图2 中压配电系统典型结线图

2.2 电流互感器存在过于饱和的问题

由于我国电力能源供需矛盾较尖锐,国民经济的发展以及人们的日常生活工作对电力资源的需求量增大,所以不断扩大电力系统的规模,中压配电系统在运行中发生短路故障的几率也会增大。如果配电站出口发生短路的故障,而短路电流本身较大,甚至是正常电流的几百倍,比电流互感器中的额定电流还高。

一旦稳态短路现象出现在配电系统中,电流互感器的变比误差则由一次短路电流来决定,一次短路电流与电流互感器的变比误差呈正比,一次短路电流增大,电流互感器的变比误差则会增大,反之亦然。所以电力系统中,灵敏度不高的电流速断保护器就会因此拒绝相关动作,故障部位的切除则不能及时得以实现。

中压配电系统中由于存在过于饱和的电流互感器,配电系统如果出现短路故障,二次侧的电流不仅不能真实、及时的反应故障电流,而且会阻碍电流速断保护装置的正常工作。从而电流速断保护装置就会丧失原本的保护功能。

中压配电系统中的出线处如果出现短路故障,则必须利用主变压器进行后备保护,或者利用母联断路器把相关故障进行切除,从而避免较大电气事故的发生、避免故障范围的扩大、避免故障时间的延长、确保电力系统能不受故障影响而顺利进行。

2.3 励磁涌流存在问题

中压配电系统进行继电保护工作时必须采用电流速断保护这项重要措施。电流速断保护的主要设计思路在于通过研究躲过线路终端的三相电流、电路运行中的最大负荷,并且确保可靠系统在1.2以及以上。由于输电线路具有长度较长的特点,再加上电力系统本身阻抗大,所以配置数量较多的配电变压器,把动作电流值控制在最小范围内,这样才能确保保护工作的精确性和可靠性。

电流在平常的整定中,传统的方法已不能适应当前配电变压器的情况,因为传统方法并无考虑投运配电变压器的过程中无时限电流速断保护受励磁涌流的影响的情况。所以在实际运行过程中,励磁涌流的初始值通常会大于无时限电流速断最初所设立的保护值,而中压输电线路存在较多的电力系统,在通过检修工序之后虽然可以把开关合上,但是运用在实际运行中,励磁涌流的影响会造成电力系统屡发保护性动作跳闸的现象,停电次数就会增多,电力能源则不能得到正常供应,国家经济以及人民日常生活、工作则会受到影响[2]。

3 加强中压配电系统继电保护的措施

3.1 利用线路纵联差动保护来主保护线路

输电线路如果较短,一旦平常的电流电压器保护不能实现电流速断上级以及下级的保护时,就必须利用线路纵联差动来进行线路的主保护工作,提高电网在继电保护快速性方面的选择性。比如在图2中AaBbCc这几处采用的是型号为csc-213的继电保护装置,一旦线路出现短路的故障,相应线路的差动保护启动开关将会自动跳闸,把故障部位进行隔离,相邻线路也会进行判断,一旦发现故障在自己的区域之外,便会保持开关状态,越级跳闸的现象就不会发生。csc—213是通过光纤来进行闭锁信号的传递,距离较短的线路若采用此种型号的装置便可以降低一定的成本。

3.2 电流互感器方面的措施

电力企业工作人员在选择电流互感器时,必须注意电流互感器的变比。中压配电系统采取继电保护措施时,必须把电流互感器的变比控制在300/5以及以上,变比不可太小。

电力企业的工作人员注意电流互感器上应避免增加二次负载,电流互感器应该独立使用,并且控制好电流互感器的数量。确保继电保护装置以及电力系统中的计量装置都能正常运行,不受彼此的干扰。电力企业工作人员必须注意控制二次侧电缆的横截面面积以及长度。电流互感器如果具备测控以及保护的性能则会更好,电流互感器过于饱和的情况则不会发生。

3.3 涌流引起误差方面的措施

励磁涌流具有规律性的特点,时间一旦流逝励磁涌流则会日渐衰减。励磁涌流量在最初都很大,小型的变压器随着工频周波的影响会减小励磁涌流量。电力企业相关人员可以从这一特性出发,避免大量励磁涌流的发生。可以借助时间的方式,避免误动作的发生。适当延长保护设备的回路的时间,把延时时限控制在0.1—0.5秒的范围内。延长时限的方式不用改造相关继电保护设备就可以直接减少励磁涌流的影响,降低电力企业不必要的成本开支[3]。