110kV变电站继电保护故障及处理措施

吴秋宏

摘 要：文章通过对110 kV变电站继电保护进行分析，并结合实际案例分析110 kV变电站变压器烧毁存在问题，最后提出相应继电保护处理措施。

关键词：110 kV；变电站；继电保护；故障；措施

引言

继电保护被运用的目的主要是为了提高变电站供电的安全性和稳定性。但是在日常的运行过程中，110kV继电保护系统也比较容易出现故障。110kV 继电保护出现故障会直接导致变电站供电出现安全事故，因此，相关工作人员在日常工作中应当注意对110kV继电保护系统的维护。只有提高继电保护系统的安全性，才能进一步提高变电站在供电方面的安全性。

1 继电保护的任务分析

继电保护的任务是，如果受保护的电力系统相关元件出现故障，应由故障元件对应的继电保护装置，及时、准确地将跳闸命令，发送给故障元件相近断路器，保证故障元件能够及时、快速地从电力系统当中予以断开，最大限度地降低电力系统元件自身的损坏程度，减轻电力系统在安全供电方面所受到的影响，并对电力系统的某些特定条件下的基本要求予以满足。继电保护能够根据电气设备非正常运行状态做出及时反应，并根据设备运行维护条件和不正常工作状态的预警信号及时发出，为值班人员及时发现，并对故障进行及时诊断及时排除。针对没有发出预警信号，继续运行，则可能出现危及电力系统的电气设备，要及时更换或切除，如果继电保护装置反应不正常，则可对其实施相应的延时设计操作。

2 案例分析

某110 kV变电站一台主变，其容量为20 MVA。35 kV和10 kV出线分别为四回、八回。其中10 kV配电系统采用的开关型号为ZN28 型真空断路器，配CT19型弹簧操动机构。10 kV 线路还设置了相应过电流保护及电流速断保护。自 2012年投运以来，其运行状况均为较好。伴随该地在使用电量的持续增加，其配变容量也在不断地增加，截至 2015 年初，该变电站开始失常出现变压器烧毁或主变低压侧近区故障状况，现具体分析如下。

变压器后备保护当中所存在的问题：针对变压器烧毁这一现象，其主要有以下三种状况，首先，变压器针对瞬间冲击电流，在具体耐受能力方面出现不强的状况，对于长时间大电流不能承受。变压器低压侧近区发生相应短路状况，且大电流对变压器造成一定冲击，并对变压器的稳定性造成破坏，最终造成变压器烧毁的状况。其次，针对变压器低压侧来讲，缺乏相应双重保护措施。对于真空断路器，在失灵状况下也缺乏相应保护措施。变压器10 kV侧母线，主要依据主变10 kV侧过流保护，且在具体保护上存在延时，以此实现故障排除。针对变压器10 kV侧过流保护来讲，如果真空断路器出现失灵或拒动现象，高压侧过流保护对于低压侧而言，在故障灵敏度方面不够，同时，如果真空断路器在分段方面不能将其作用给予发挥，就难以排除低压侧故障。最后，如果故障出现在 10kV出线间隔，配电设备质量不高，或者配电装置内部电器间隔距离不够，就会导致母线故障的产生。

低压侧近区故障：如果短路现象发生于变压器出线近区，并且不能及时、有效地排除故障，或10 kV侧母线发生短路，都会对变压器造成严重威胁，最终导致严重的设备事故。

3 具体解决对策

3.1 变压器后备保护的具体措施

3.1.1 复合电压闭锁过流保护

当前无论任何电力设备及线路，在具体的运行过程中，任何时间内，均需要具有独立整性的两套继电保护装置，利用两台完全独立的断路器，来实现控制及保护的目的。如果当中的一套保护装置或设备，出现断路器停止工作的状况，另一套设备及断路器就会将线路断开，然后及时发现故障并给与排除。针对此种原则，低压母线如若存在变压器高压侧，在复合电压闭锁过流中出现对低压侧的故障感应存在不灵敏度状况，可在变压器低压侧放置一套过流保护装置，并且两套保护装置，不管直流或交流，其均处于独立状态，这样就能弥补原低压侧过流保护对变压器的保护。此外，还应根据低压侧先跳以及高压侧后跳的实际情况，延长低压侧过流保护时间，以此达到跳总出口的目的。同时，还可联合使用高、低压侧复合电压闭锁，达到提升高压侧复合电压闭锁对于低压侧短路的灵敏度。

3.1.2 变压器接地后备的保护举措

将放电间隙过流保护相应延时进行增加，并将切除接地故障的时间留出，能够对不接地变压器放电间隙过流保护所存在的抢先动作予以解决。对于变压器过电压来讲，在运行过程中，3U0零序过电压保护有效性，相比于放电间隙过流保护，要明显高于后者，因此，针对那些新建110 kV变电站来讲，将110 kV母线三相电压互感器予以建设十分必要。此外，还应不断完善放电间隙过流保护，以及中性点零序过流保护和零序过电压保护等，增加变压器接地保护所存在运行方式的灵活性及可靠性。

3.1.3 对电流互感器位置给予正确选择

对于变压器差动电流互感器来讲，其10 kV侧最佳位置，应与断路器紧挨，并且还应在母线侧，此种做法对于10 kV断路器，对其在分断方面不能发挥作用时，如果进行起弧操作，可利用差动保护排除故障。如果不方便，还可采取将电流互感器装于母线侧，但是应靠近断路器。此外，在靠近变压器位置，安装相间过流电流互感器，促使其能够对引线、套管进行保护，对变压器套管电流互感器优先采用。

3.1.4 避免直流电源消失

如果变压器采用一个直流电源进行保护，若低压侧故障的同时直流电源消失，其所造成的后果将非常严重。例如，某110kV变电站，其容量为150MVA的主变发生的两次烧毁状况均与直流电源中断存在直接关系。究其原因是 110kV出线发成故障，造成断路器爆炸，并导致蓄电池出现引线不良的状况，致使直流电源中断，最终导致主变烧毁。为了防止上述事故的再次发生，应对直流电源的可靠性进行提升，因此，对同一个对象提供保护的两套装置在直流电源上要具有独立性。

3.2 低压侧近区故障的具体保护措施

首先，对限时电流速断保护进行增加。当出现高压侧复合电压闭锁过流，相对于低压母线，出现灵敏度不够状况，可在低压侧增加一套过流保护装置。此种新增保护举措，还应采取限时速断，并将其配合于低压出线速断，先本侧限跳，然后总出口限跳。此外，针对原过流保护要与出线过流进行配合，先行本侧限跳，而后对总出口限跳。如果存在灵敏度非常高的状况，可将原低压侧过流进行两段式设计。针对第一段，可实施限时速断，然后与出线速断相配合，均对跳本侧予以作用；针对第二段，其实际为过电流，将其与出线过流进行配合，同样采取先本侧限跳，后总出口限跳的对应方式。对于上述状况来讲，当增加限时速断后，如果故障发生于低压母线，或送出线近区，对于新增加的限时速断装置，其就会以1到2个级差实施短暂延时后，变压器瞬间跳开，实现故障排除的目的。

其次，将母线保护装置增设。针对低压母线，如若其存在短路容量大状况，并且变压器低压侧的限时速断保护对本母线不够灵敏，以及变压器对低压侧短路耐受能力较差，应适当增加母线保护装置，就低压母线故障排除时间进行缩短。

最后，将保护级差缩短。将后备保护在切除时间上进行加快，其中最为有效办法为缩短保护配合时间级差。目前，新建的变电站绝大多数均运用微机保护，如果选用更换元件，将与变压器后备保护具有配合关系的普通时间元件，更换为高精度时间元件，可将时间级差从 0.5s降至0.3s，其保护极差缩短比例达到40%，若在全网范围内推广，不仅可以达到提高设备及系统安全性的目的，同时还可对故障电流的持续时间予以减少。

4 结束语

我国社会经济正在快速发展，随之带给人们更好的生活环境及生活设施，人们的生活水平有了显著提高，因此对电力能源的需求也在不断增大，所以110kV变电站也逐渐增多，110kV变电站继电保护问题也受到了有关人士的重视。本文通过案例对继电保护发生的故障和具体措施进行了简单的论述，希望对保障区域安全供电有所帮助。

参考文献

[1] 王云飞. 110 kV综合自动化变电站的电气二次设计电力系统继电保护新技术发展分析[J]. 城市建设理论研究：电子版， 2014（8）.

[2] 茹立鹏， 黄勇强. 110 kV智能变电站继电保护装置的实施及测试检验[J]. 自动化应用， 2013， 9（09）.

[3] 庄磊. 略论110 kV变电站继电保护故障及改进对策[J]. 山东工业技术， 2015， （19）.

[4] 刘明明.浅析继电保护的常见故障及处理措施[J].科技与企业，2013（6）.