数字化变电站的继电保护配置改进措施分析

李树兵　王正江　何天华

摘 要：变电站是保障电力系统安全运行的重要前提，起到十分关键的汇集电能和转换电压等作用。一般情况下，电力系统由于运行环境比较复杂，运行期间很容易受到各种因素的影响，因此，往往存在很多的安全隐患和各种潜在风险。为了保障电力系统的平稳运行，就必须重视变电站线路和设备的安全防护，积极采取有效的继电保护改进措施，确保变电站的平稳运行。文章立足实际，对于影响变电站运行的各项因素进行了全面分析，在此基础上提出了加强继电保护的改进建议。

关键词：数字化变电站；继电保护配置；改进建议；雷击防护

中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）29-0102-02

1 研究背景

目前，经济的发展带动了科技的进步，国家和政府对于影响到居民基本生活的电力系统运行安全给予了高度关注，因此，变电站的正常运行显得格外重要。数字化变电站在运行过程中，受到诸多因素的综合影响，导致其很容易出现各种安全事故，比如雷击事故和线路烧毁等，不仅给电力系统的平稳运行造成了影响，还严重威胁了人员安全。因此，要确保正常供电，就必须科学认识变电站所发挥的重要作用，重视做好变电站的安全防护措施，积极改进继电保护措施，确保变电站的安全运行。

2 数字化变电站的设备简述

数字化变电站主要有以下两种设备。

2.1 光学互感器

目前我国变电站所使用的光学互感器主要有两种：光学电流互感器、光学电压互感器，前者通常用于测量导线电流，后者一般用在测量电压上。此种类型的互感器具有体积和质量较小、抗干扰能力强等显著优势。

2.2 智能断路器

此种断路器与传统的相比具有很大差别，它使用数字化接口代替了原本的硬接线，这样不仅可以对于断路器运行进行有效控制，还可以实现对于设备的运行监视，便于在设备出现故障的最短时间内做出反应，及时采取检修措施，使设备尽快恢复正常运行。

3 数字化变电站继电保护的改进建议

3.1 35 kV线路

针对35 kV部分线路，继电保护应从以下几方面入手：

①I段电流速断保护和II段定时限过流保护、快速重合闸。设置时，应注意，主保护为I段电流速断保护，一般反应于出现相间故障的时候，对于电流增大导致的瞬时动作能够起到较好的保护作用，但要注意控制线路长度，线路长度所占比例不得小于总长度的15%，同时也不应该超过20%。

②对于35 kV部分线路来讲，II段定时限过流保护是一种后备保护，具有十分重要的作用，不仅可以保护全部线路，对于相邻线路也有较好的实时保护功能。

③由于线路故障极易导致供电异常，因此，为了保护电力正常供应，降低故障带来的影响，就必须重视故障的影响。对于线路发生的临时故障，为了降低其破坏力，可以通过加设自动重合闸的方式来改进。

④35 kV部分线路电流较小，所以在出现单相接地故障时，此系统仍旧可以再运行2 h，所以在出现故障时，一般只会对信号产生作用，无需跳开断路器，连接在PT三角处。

3.2 10 kV线路

对于10 kV线路实施继电保护与35 kV基本相同，都是从上述三方面进行。但是不同的地方在于10 kV线路的主保护为II断定时电流速断保护，保护对象为线路总长的70%～80%，在线路发生故障时，10 kV线路的应对措施与35 kV也基本一致，唯一的不同之处在于10 kV应接在小电PT三角处。

另外，对于10 kV线路来讲，由于其属于小接地电流系统，为了保护线路运行安全，降低故障的发生率，可以通过加设能够反映出相间、单相接地等故障的保护装置来进行改进。可以通过加设三相一次重合闸、两相式接线以及接地信号等装置可以对于线路起到较好的保护效果。

4 防雷保护改进建议

雷击是一种破坏力极大的自然灾害，对于变电站的安全运行构成了严重威胁，对于线路具有极大的破坏力，在变电运行时，一旦遭受雷击，将会酿成严重的后果，不仅会导致电力供应出现问题，还会对于电网造成严重破坏，因此，变电站的保护必须重视防雷措施的改进。避雷措施的改进，应在详细分析雷击事故的前提下进行，明确变电站遭受雷击的原因和后果等，采取具有针对性的有效避雷措施。一般来说，针对不同情况，数字化变电站的防雷保护主要包含以下几个部分。

4.1 直击雷的保护措施

直击雷对于线路的危害是很大的，为了确保设备安全，应重视直击雷的防护措施改进。安装避雷针是一种有效的避雷措施，要最大程度地保护变电站不受直击雷的破坏，就必须重视加设避雷针。避雷针的功能在于在发生雷击的时候可以将雷击转至自身，之后将其导入地下，保护设备安全，实践证明，数字化变电站加设避雷针能够起到良好的避雷效果，有效的保护变电站的安全运行。

110 kV变电站在进行避雷防护改进的时候，由于自身具有装置的绝缘性比较好的特点，避雷针是可以直接安装的，正因如此，在避雷针遭受直击雷的时候，高电位不会导致嚴重的反击事故，变电站的安全运行得到了有效的保障。

4.2 雷击侵入波

针对雷击侵入波，变电站可以实施的防护措施为加设避雷器和保护间隙。对于雷击侵入波，数字化变电站最常采用的办法就是加设阀型避雷器，此种避雷器的元件主要包含火花间隙以及非线性电阻两种。就目前形势来看，保护数字化变电站的高压设备安全，多使用FCZ1系列的磁吹阀型避雷器。

4.3 进线防护

进线防护指的是对于雷电的电流幅值以及雷电波陡度进行限制，以保障线路安全。在变电运行过程中，当有过电压时，行波就会随之产生，行波将顺着导线行进向变电站，幅值可达线路绝缘一半的冲击闪络电压，也就是说线路耐压比将远远大于设备。所以，在变电站附近的进线受到雷电攻击的时候，电流幅值最高将大于5 kA，并且陡度也会远远大于允许范围，防雷主要依靠避雷线。合理架设避雷线，可以对于进线起到很好的保护效果，防止雷击破坏线路，影响变电站的运行安全和正常供电。

5 结 语

综上所述，变电站对于电力的正常供应具有十分重要的影响意义，而变电站的运行却很容易受到雷击的影响，导致线路故障，甚至破坏电网。因此，为了确保数字化变电站能够安全运行，充分发挥自身的功能和作用，就必须重视做好继电保护，针对不同情况，采取有针对性的防雷措施，为线路安全提供可靠保障。继电保护不仅关系到线路安全，对于国家的经济发展也会产生不可忽视的影响，因此，为了保障电力系统的健康发展，维护发展秩序，就必须重视变电站的继电保护改进措施。

除此之外，电力企业和相关管理部门必须充分认识变电站的重要地位和发挥的关键作用，在实际的管理工作中，重视结合实际情况，掌握基本的防护和继电保护手段，依据科学的原则，做好数字化变电站的继电保护配置改进，优化资源配置，提高变电站运行的安全性。

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