王秀靈 福建省電力有限公司大田縣供電公司

在電力領(lǐng)域科技進(jìn)步促進(jìn)下，電力系統(tǒng)短路保護(hù)技術(shù)得到開發(fā)并應(yīng)用，成為電力系統(tǒng)運(yùn)行中的一項(xiàng)重要技術(shù)形式[1]。從功能價(jià)值上看，短路保護(hù)技術(shù)除了具備維持電力系統(tǒng)安全性特點(diǎn)外，還具備了電力資源優(yōu)化節(jié)約的屬性，對(duì)電力企業(yè)獲取經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)大有裨益。

一、繼電保護(hù)電力系統(tǒng)短路故障成因分析

（一）電力系統(tǒng)方面的原因

電力系統(tǒng)方面原因所致的短路故障可看作不同電位導(dǎo)體之間的短接現(xiàn)象，其根本原因可歸結(jié)于電力設(shè)備載流絕緣體存在不同程度的損壞，絕緣體可通過自身極大的電阻將電流與其他有關(guān)物品進(jìn)行絕緣，其如果收到損壞，隔絕電流的阻力消失，無法起到絕緣作用，進(jìn)而造成不同電位導(dǎo)體的短接，引發(fā)短路故障。此外誤操作、鳥類跨接裸露導(dǎo)體等也可造成短路故障。因電力系統(tǒng)方面原因所致的短路故障可使短路電流值在瞬間達(dá)到幾萬～幾十萬A，且伴有大量熱能產(chǎn)生，可對(duì)故障元件造成進(jìn)一步的損害；另外電力系統(tǒng)方面原因所致的短路故障還可產(chǎn)生較大的電動(dòng)力，可造成導(dǎo)體的彎曲變形等，電壓也會(huì)驟降，引發(fā)大面積停電；單相短路還會(huì)影響周圍通信線路，干擾電子設(shè)備。

（二）電力用戶方面的原因

電力用戶故障主要源于不同區(qū)域環(huán)境下電力系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不一。當(dāng)用電區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、人口密度大小、人口數(shù)量變化、電力系統(tǒng)建設(shè)、電力能源需求量存在較大差異時(shí)，電力系統(tǒng)在分配電力能源時(shí)，極易因供電半徑加大，供電時(shí)間延長(zhǎng)而產(chǎn)生相關(guān)故障。例如，人口密集區(qū)電力系統(tǒng)供送電負(fù)荷大，長(zhǎng)久運(yùn)行中系統(tǒng)遭受線路損壞及設(shè)備老化的概率就更高，外加上電力設(shè)備維保跟進(jìn)不及時(shí)，一些潛在故障隱患的設(shè)備沒有得到更換，電力用戶用電體驗(yàn)必然大受影響。

二、繼電保護(hù)電力系統(tǒng)常見常用的短路保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)

（一）智能保護(hù)技術(shù)

智能保護(hù)技術(shù)主要是借助智能保護(hù)模塊及智能監(jiān)控裝置，對(duì)電力系統(tǒng)及設(shè)備的電流、電壓等各類參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)變化的記錄分析[2]，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行線路的統(tǒng)一監(jiān)控和終端管理，具體的智能保護(hù)系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

（二）電流保護(hù)技術(shù)

在電力系統(tǒng)中，常見的短路電流保護(hù)技術(shù)主要是指熔斷器保護(hù)和零序電流保護(hù)。熔斷器保護(hù)技術(shù)在早期電力系統(tǒng)短路保護(hù)環(huán)節(jié)較為常用，這一技術(shù)的主要觸發(fā)因素是電力系統(tǒng)電流，在電流增大時(shí)，此時(shí)熔斷器會(huì)實(shí)現(xiàn)異常電流的自動(dòng)切斷，從而達(dá)到預(yù)定保護(hù)目的。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生短路接地故障時(shí)，會(huì)產(chǎn)生零序電流，利用零序電流分量來構(gòu)成零序電流保護(hù)常用于短路接地故障時(shí)的保護(hù)。

（三）相間距離保護(hù)技術(shù)

距離保護(hù)的主要元件是阻抗繼電器，繼電保護(hù)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離大小，也稱阻抗大小經(jīng)過系統(tǒng)識(shí)別判定后，借助相間保護(hù)裝置執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作。例如，實(shí)際阻抗高于預(yù)定值，此時(shí)的故障點(diǎn)處于保護(hù)范圍外，系統(tǒng)相間距離保護(hù)技術(shù)得以觸發(fā)。繼電保護(hù)電力系統(tǒng)相間距離保護(hù)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中可搭配時(shí)間元件及方向元件，構(gòu)成具備階梯性的綜合距離保護(hù)裝置。繼電保護(hù)電力系統(tǒng)相間距離保護(hù)技術(shù)能夠靈活選擇并切除相間故障，在短路接地故障發(fā)生時(shí)，配合零序電流保護(hù)，相間距離保護(hù)技術(shù)能夠迅速切除故障。尤其是當(dāng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，電網(wǎng)運(yùn)行方式多變，電壓保護(hù)無法有效保障系統(tǒng)安全時(shí)，可考慮選用距離保護(hù)技術(shù)。

三、繼電保護(hù)電力系統(tǒng)短路故障防治措施

（一）加強(qiáng)技術(shù)改造升級(jí)力度

針對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行故障，某些技術(shù)已經(jīng)較為成熟，可以對(duì)電力系統(tǒng)故障，如短路等進(jìn)行靶向研究分析。電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵部位故障處理上，則需要加強(qiáng)技術(shù)改造升級(jí)的力度，增強(qiáng)技術(shù)識(shí)別及處理故障的效率。例如，將電子式電流互感器作為電力系統(tǒng)電氣互感器飽和故障的針對(duì)性處理方式，可對(duì)此類故障進(jìn)行有效解決。再比如，考慮到電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)存在室外布置這一因素，電力系統(tǒng)及附屬設(shè)施遭受雷擊的可能性極高，進(jìn)而會(huì)增加電力系統(tǒng)線路大面積短路的概率。對(duì)此，可通過在電力系統(tǒng)中安裝高效避雷裝置來加以規(guī)避。在實(shí)踐中，可以將避雷裝置裝設(shè)于電力系統(tǒng)變電站設(shè)備周邊，降低雷擊危害電力系統(tǒng)的不利影響。需注意，應(yīng)結(jié)合電力系統(tǒng)輸配電的具體要求，做好避雷裝置類型、規(guī)格、功能的技術(shù)篩選，以最大化發(fā)揮避雷裝置功能。在連接壁壘裝置時(shí)要以電力線路安全為首要前提，對(duì)連接方式及連接效果進(jìn)行檢查及試驗(yàn)。

圖1 智能保護(hù)系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

（二）短路故障的快速處理與故障點(diǎn)電源的準(zhǔn)確切斷

繼電保護(hù)電力系統(tǒng)在內(nèi)部結(jié)構(gòu)的組成及連接上較為緊密，如某一區(qū)間出現(xiàn)短路等故障，系統(tǒng)其他部位會(huì)受到連帶影響，損害電力系統(tǒng)整體運(yùn)行效率[4]。因此，在應(yīng)用繼電保護(hù)電力系統(tǒng)短路保護(hù)技術(shù)時(shí)，要圍繞故障電路的判定及處理，迅速界定故障類型及故障區(qū)域，避免故障擴(kuò)散。要點(diǎn)有：第一，根據(jù)系統(tǒng)故障狀態(tài)對(duì)故障范圍進(jìn)行縮小直至找到故障方位，對(duì)故障類型不能模糊劃分，應(yīng)盡量細(xì)致并能夠查明故障的成因，然后便于尋找并切斷故障區(qū)域的電源，為后續(xù)檢修爭(zhēng)取時(shí)間；第二，采用高效的故障預(yù)測(cè)及分析工具，例如，針對(duì)短路電流進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，可使用萬能表，對(duì)電流參數(shù)數(shù)值的變化狀態(tài)進(jìn)行記錄，為調(diào)整電路提供依據(jù)；第三，采取替換處理措施，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)短路后，選用性能良好器件替代故障器件，然后對(duì)故障器件進(jìn)行故障查找?？刹捎梦C(jī)保護(hù)及模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)排查故障點(diǎn)；第四，結(jié)合參照處理方式，如日常巡查中參照正常設(shè)備與故障設(shè)備的參數(shù)信息，記錄故障類型及解決方案，然后在相鄰線路的檢查中就能夠更快地找出故障原因。明確故障點(diǎn)及故障原因后，切斷故障點(diǎn)電源，以避免影響的擴(kuò)大。

（三）強(qiáng)化繼電保護(hù)的定值管理

設(shè)立繼電保護(hù)定值本，由電氣運(yùn)行人員、繼電保護(hù)助工、電氣專工各保管一份，安排專人對(duì)繼電保護(hù)定值進(jìn)行整定，并及時(shí)修改繼電保護(hù)定值本。因省調(diào)或地調(diào)需變更定值時(shí)，運(yùn)維工作人員負(fù)責(zé)上級(jí)匯報(bào)及安排執(zhí)行，變更后繼電保護(hù)人員則填寫回執(zhí)單，同時(shí)對(duì)繼電保護(hù)定值本進(jìn)行修改。因一次設(shè)備異動(dòng)導(dǎo)致的定值變更，繼電保護(hù)人員負(fù)責(zé)計(jì)算，并由設(shè)備變更部門負(fù)責(zé)按照分工權(quán)限進(jìn)行審批、執(zhí)行。應(yīng)用非標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行方式的情況下，相關(guān)部門應(yīng)先通知繼電保護(hù)人員，如果需要變更定值，需根據(jù)分工權(quán)限執(zhí)行。為滿足繼電保護(hù)定值要求，需要改變一次設(shè)備時(shí)，則繼電保護(hù)人員應(yīng)先向總工申請(qǐng)，審核通過后再由繼電保護(hù)人員執(zhí)行?，F(xiàn)場(chǎng)繼電保護(hù)的定值變更應(yīng)依據(jù)定值通知單執(zhí)行，若繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)誤動(dòng)、拒動(dòng)時(shí)，繼電保護(hù)人員則應(yīng)先查明原因，然后及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

四、結(jié)語

在繼電保護(hù)電力系統(tǒng)短路保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用上，應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)及電力服務(wù)要求，合理選擇相應(yīng)的技術(shù)形式。除了做好短路保護(hù)技術(shù)的選擇應(yīng)用外，還應(yīng)從電力系統(tǒng)建設(shè)施工規(guī)范、電力系統(tǒng)短路保護(hù)裝置架設(shè)、電力系統(tǒng)維保技術(shù)提升等方面加以改進(jìn)，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行安全穩(wěn)定性。