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。
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。
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。
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。
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)。
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)。
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
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。
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。
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。