35kV变电站继电保护系统的设计与应用分析

张峻旗

【摘 要】当前，我国的电力系统不断地发展和完善，电网运行的安全性和稳定性大大提升，源源不断的电能供应有效的支持了我国的经济发展，不仅为电力企业带来了较高的经济收益，同时也创造了较高的社会效益。但是在电力系统运行的过程中，由于一些自然或者人为的因素会导致电力系统发生故障，出现短线、绝缘损坏以及过负荷等问题，因此在35kV变电站安装继电保护装置对于电力系统的安全稳定运行具有极大的意义。本文首先主要阐述继电保护系统的原理以及继电保护系统的基本要求，其次主要分析35kV变电站继电保护系统的设计原则以及其配置原则，最后谈谈35kV变电站继电保护系统的应用。

【关键词】变电站；继电保护系统；原理；原则；应用

电力资源是目前我国社会发展和经济建设中主要使用的能源，与人们息息相关，一旦电力系统发生故障，无法及时加以控制，所造成的损失将无法估量，因此，在35kV变电站设置继电保护系统就尤为重要。继电保护装置在发生故障是可以将故障部分选择性的切断，防止电器元件被损坏，同时可以保证正常的部分可以快速的恢复运行。此外，继电保护装置可以对电器元件不正常的运行状态及时反映，并且可以根据电力系统运行的符合能力，自动减负荷或者自动跳闸。

1.机电保护系统的工作原理

继电保护系统是一个较为复杂的系统，一般由三部分构成，其一是测量部分，主要负责测量继电保护系统所需要保护的电器元件的运行参数，并与标准参数进行对比；其二是逻辑判断部分，逻辑判断部分主要针对测量部分的测量结果进行逻辑分析，判断系统运行状态是否正常；其三是执行部分，执行部分主要是根据逻辑判断部分的判断结果对系统发出相应的指令[1]。简单来讲，继电保护系统就是利用测量部分实时监控电力系统的运行状态，并与正常运行状态下的相关参数进行比对；然后逻辑判断部分对监测结果进行逻辑分析，判断此时系统的状态是正常运行或者是非正常运行，亦或是某处发生故障；而执行部分则根据逻辑判断部分的判断结果确定动作或者不动作，如果系统运行正常，继电保护系统不动作，如果非正常运行，及时预警反映，若发生故障，自动切断故障部分的运行。具体如下图所示：

机电保护系统工作原理示意图

2.继电保护系统的要求

由于继电保护系统承担着在电力系统发生故障时保护各项电器设备的重任，因此，继电保护系统在技术层次必须要满足可靠性、灵敏性、速动性以及选择性这四个要求，下面进行具体阐述。

2.1选择性

选择性主要指的是在电力系统运行过程中发生故障时，机电保护系统要选择性的将故障部分从电力系统中切断，如果电力系统的故障部分未发生反应，机电保护系统应将切断的范围扩大至故障位置的相邻部分，这样可以有效控制故障波及的范围，将其限制在一定范围内，一方面可以最大化的保护各项电力设备，一方面也便于工作人员进行检修。

2.2灵敏性

灵敏性主要指的是继电保护系统的反应能力和反应速度，当电力系统在继电保护系统的保护范围以内出现故障或者非正常运行的情况，无论发生故障的位置和故障的类型，机电保护系统都可以进行及时正确的反应，确保及时切断故障部分，或者对非正常运行的情况进行预警和反映。

2.3可靠性

继电保护系统的可靠性简单来讲就是系统发出指令的准确程度，当电力系统在继电保护系统范围以内发生故障或者出现非正常运行状态时，继电保护系统能够准确的动作，而不应拒绝动作。当发生故障部分或非正常运行的部分超出继电保护系统保护范围时，不应错误发出指令，导致继电保护系统误动作。

2.4速动性

速动性主要是指在继电保护系统保护范围内电力系统发生故障时，继电保护系统可以及时快速的切除故障，从而最大化的降低电力故障对于电力设备的损害，减小故障波及的范围，确保无故障部分能够正常运行，从而降低故障对于用户用电的影响[2]。要求继电保护系统必须具备速动性的必要性主要分为三方面，其一是快速及时的切除故障部分可以确保电力系统非故障部分运行的稳定性；其二是可以有效避免故障范围的扩大，提升自动重合闸、备用电源以及其他备用设备投入运行的成功率；其三是可以为检修人员的检修工作提供有效的参考，减少电力系统恢复正常运行的时间，确保用户正常用电。

3.35kV变电站继电保护系统的设计原则

在进行35kV变电站继电保护系统的设计时，首先，需要全面满足可靠性、灵敏性、速动性以及选择性这四方面的要求，这是继电保护系统发挥保护作用的重要条件。若建设条件不允许，且该处35kV变电站继电保护系统只反映电力系统的非正常运行状态，可以考虑适当的降低某方面的要求，比如速断性。其次，在继电保护装置的选择上首先应考虑采用最简单的装置，一方面简单的装置可靠性较高，调试和维护都比较方便，一方面简单的装置建设成本较低。一般来讲，只有简单的装置无法满足当前对继电保护系统的要求时，才考虑使用较为复杂的继电保护装置，在此过程中还需要考虑到变电站的实际情况电力系统未来一段时期内的发展情况、目前已有的相关经验以及经济性等因素。

4.35kV变电站继电保护系统的配置原则

4.1单相接地保护

对于35kV变电站中的电缆线路或者经过电缆线路引出的线路，适宜安装主要由零序电流互感器所构成的不带方向或者带方向的元件的零序电流保护。对于架空线路，适宜安装主要被由零序电流过滤器所组成的不带方向或者带方向的元件的零序电流保护。如果线路中的回路不多，或者零序电流的大小以及零序电流保护的灵敏性达不到相应的要求时，可以采用在母线上安装的反应于零序电压的绝缘监视装置兼作线路的单相接地保護。

4.2超负荷保护

对于在继电保护系统保护范围内经常出现超负荷运行的电缆、架空线以及二者混合线路需要安装超负荷保护装置，保护装置建议在预警信号方面设置时限动作，必要的情况时也可以使其直接进行跳闸动作，这样可以对线路形成良好的保护。

5.35kV变电站继电保护系统的的应用

35kV变电站继电保护系统的主要是在电力系统运行过程中，各项电气设备发生故障或者出现非正常运行情况时在其保护范围内给予保护动作。一般来讲故障包括各种原因造成的短路以及短线，譬如两相短路、两相短线、单相接地短路、两相接地短路等等。非正常运行情况是指电力设备中电器元件的正常运行遭到自然或者人为的影响，虽然没有发生故障，但是其运行参数与标准参数存在差异。

当被继电保护系统所保护的电气设备发生故障时，机电保护装置应快速准确的向最近的断路器发出跳闸的指令，从而快速将故障部分从电力系统断开，减少故障对于其他电力设备的影响，降低故障对于电力系统整体运行状态的影响，同时满足非故障部分暂时的稳定运行。

当继电保护系统保护范围内的电力设备出现非正常运行的情况时，继电保护装置要及时发出预警信号，以便工作人员按照电力设备运维要求进行调整或者维修。若继电保护系统检测这种非正常运行会导致事故的发生，要及时将非正常运行的电力设备断开。继电保护系统在反应非正常运行状态这方面可以运行存在相应的延时动作。

结语

35kV变电站作为终端变电站，在电力系统中发挥着重要作用，因此，在继电保护系统的设计方面必须要全面，确保35kV变电站正常发挥其作用。

参考文献：

[1]李新田.35KV变电站继电保护装置的应用及问题分析[J].科学技术创新，2016（15）：114-114.

[2]吴晓霞.35kV变电站继电保护技术问题探讨与对策分析[J].科技创新与应用，2016（34）：229-229.

（作者单位：陕西地方电力（集团）有限公司汉中供电分公司）