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        基于高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)可靠性分析

        2021-11-27 10:17:16王濤
        魅力中國(guó) 2021年12期

        王濤

        (武漢輕工大學(xué),湖北 武漢 430023)

        引言

        在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大背景下,人們對(duì)于電能的需求也在持續(xù)擴(kuò)大,如何能夠保持電力系統(tǒng)一種安全穩(wěn)定的狀態(tài)運(yùn)行已經(jīng)逐漸成為當(dāng)前相關(guān)電力部門重點(diǎn)研究的問(wèn)題。

        一、高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)的意義

        在高電壓電網(wǎng)運(yùn)行的過(guò)程中,如果繼電保護(hù)存在相關(guān)的問(wèn)題,不僅僅會(huì)直接影響輸送電的安全性和穩(wěn)定性,還會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)動(dòng)作出現(xiàn)失靈以及延遲等情況。尤其是針對(duì)于電流過(guò)大的情況,如果相關(guān)的繼電保護(hù)裝置無(wú)法做出正確的判斷的話,無(wú)法及時(shí)將相關(guān)的故障信息傳遞給相關(guān)的值班人員和技術(shù)人員,會(huì)直接導(dǎo)致斷電情況的出現(xiàn),甚至引起更加嚴(yán)重的事故,一方面會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失,另一方面則會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的人員傷亡。因此,相關(guān)部門必須做好相關(guān)的高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)可靠性分析研究,從而保障相關(guān)的繼電保護(hù)系統(tǒng)能夠安全運(yùn)行。

        二、繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性分析

        (一)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的影響

        電網(wǎng)系統(tǒng)一般都是由很多不同類型的元件構(gòu)成的,其中包括繼電保護(hù)裝置、線路、二次回路以及信息通信等,這些元件的穩(wěn)定程度將在一定程度上直接影響高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定程度,并且還直接關(guān)乎到電力系統(tǒng)相關(guān)繼電線路的可靠性。

        (二)電流互感器的飽和

        近幾年來(lái),在整體用電量不斷增加的背景下,電力系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大,與之相對(duì)應(yīng)的低壓配電系統(tǒng)中的短路電流也在同步變大,這也就導(dǎo)致變電所與配電所之間的出口經(jīng)常發(fā)生各種短路情況,進(jìn)而導(dǎo)致電流互感器呈現(xiàn)出飽和狀態(tài)。這在一定程度上能夠進(jìn)一步擴(kuò)大電流互感器中的變感誤差,在這種情況之下,很多靈敏度不高的繼電保護(hù)裝置很容易出現(xiàn)拒動(dòng)行為。

        (三)繼電器中觸點(diǎn)的松動(dòng)

        觸點(diǎn)在繼電器切換負(fù)荷工作中具有直觀中的作用,很多繼電器之所以出現(xiàn)故障都是因?yàn)橛|點(diǎn)的松動(dòng)或者觸點(diǎn)的開裂所導(dǎo)致的,還有一部分是因?yàn)橛|點(diǎn)的尺寸型號(hào)不夠合理而形成誤差導(dǎo)致的,這些因素都會(huì)在一定程度上降低電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。而其中導(dǎo)致繼電器觸點(diǎn)松動(dòng)的主要原因還是在于接觸點(diǎn)與簧片之間沒有進(jìn)行科學(xué)的配合所導(dǎo)致的;而觸點(diǎn)的開裂則主要是因?yàn)橛|點(diǎn)的材料導(dǎo)致的。比如觸點(diǎn)材料的硬度過(guò)高等。

        三、高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)策略

        (一)建立高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)通信一體化系統(tǒng)

        在20 世紀(jì)90 年代,美國(guó)建成了一種新型的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng),又被稱之為GPS,該系統(tǒng)是由24 顆導(dǎo)航衛(wèi)星構(gòu)成的,主要可以分成地面測(cè)控站以及GPS 接收機(jī)這大分支系統(tǒng),通常情況下,該系統(tǒng)經(jīng)常用于測(cè)控全球性以及全天候的實(shí)時(shí)定位等行業(yè)領(lǐng)域,并且能夠無(wú)條件應(yīng)用于不同的專業(yè),并向不同的行業(yè)領(lǐng)域無(wú)條件開放。在這樣的背景下,GPS 很快成為了全球共享的一種高科技技術(shù)與高科技資源,并被廣泛應(yīng)用于軍事、航海以及民用等各個(gè)領(lǐng)域。尤其是在進(jìn)入到21 世紀(jì)之后,許多國(guó)家都對(duì)GPS 技術(shù)的性能進(jìn)行了進(jìn)一步的拓展與延伸,并將其逐漸應(yīng)用于電力系統(tǒng)以及相關(guān)的電網(wǎng)繼電保護(hù)方面,并取得了十分顯著的應(yīng)用效果。因此,針對(duì)于高電壓電網(wǎng)的繼電保護(hù),相關(guān)技術(shù)部門也可以嘗試引入GPS 技術(shù),通過(guò)建立更加現(xiàn)代化的技術(shù)平臺(tái)和技術(shù)體系在提升繼電保護(hù)可靠性的同時(shí),也能夠有效提升高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)工作的效率與質(zhì)量。

        比如,在實(shí)際的高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)工作的開展過(guò)程中,相關(guān)技術(shù)部門可以通過(guò)建立針對(duì)于高電壓電網(wǎng)的繼電保護(hù)“通信一體化系統(tǒng)”來(lái)提升整個(gè)高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。在整個(gè)過(guò)程中,相關(guān)“繼電保護(hù)通信一體化系統(tǒng)”建設(shè)的主要技術(shù)支持就是來(lái)自于GPS 技術(shù)。通過(guò)合理利用GPS 技術(shù),相關(guān)繼電保護(hù)的技術(shù)人員能夠從相關(guān)的GPS 接收機(jī)上獲取更加精準(zhǔn)的時(shí)間以及與之相同步的脈沖信號(hào)。在這些技術(shù)平臺(tái)的幫助下,技術(shù)人員能夠?qū)θ珖?guó)的高電壓電網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一時(shí)鐘以及相關(guān)數(shù)據(jù)的同步采集,從而實(shí)現(xiàn)全國(guó)范圍內(nèi)高電壓電網(wǎng)電力系統(tǒng)時(shí)間的真正統(tǒng)一。與此同時(shí),針對(duì)于高電壓電網(wǎng)的繼電保護(hù)來(lái)說(shuō),相關(guān)技術(shù)人員可以結(jié)合實(shí)際電網(wǎng)的具體情況選擇采用不同的系統(tǒng)保護(hù)模式。一般情況下,GPS 接收機(jī)能夠提供兩種不同的時(shí)間信號(hào),并且這兩個(gè)時(shí)間信號(hào)與同步采集之間的誤差最大不會(huì)超過(guò)2 微秒,通過(guò)這樣的形式一方面能夠真正實(shí)現(xiàn)高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)的通信一體化建設(shè);另一方面也能夠有效縮短高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)過(guò)程中的通信時(shí)間,有效提高繼電保護(hù)工作的完成效率。

        (二)加大經(jīng)濟(jì)投入,提高設(shè)備更新速度

        對(duì)于大部分供電保護(hù)部門來(lái)說(shuō)都應(yīng)該在不影響相關(guān)技術(shù)設(shè)備安全生產(chǎn)的前提下,對(duì)相關(guān)的高電壓電網(wǎng)進(jìn)行必要的保護(hù)檢驗(yàn)。在這個(gè)過(guò)程中,參與繼電保護(hù)檢驗(yàn)的設(shè)備需要及時(shí)進(jìn)行更新,與此同時(shí)還需要不斷完善整個(gè)高電壓電網(wǎng)的供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),確保每一個(gè)電網(wǎng)回路都能夠有足夠的繼電保護(hù)時(shí)間和繼電整定時(shí)間。此外,在進(jìn)行檢驗(yàn)保護(hù)裝置工作的過(guò)程中還需要做到不遺漏、不簡(jiǎn)化,切實(shí)做到應(yīng)檢必檢。而無(wú)論是裝置的完善還是技術(shù)設(shè)備的更新都需要較大的經(jīng)濟(jì)投入,這就需要相關(guān)技術(shù)部門能夠重視對(duì)高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)工作的關(guān)注與重視,在工作開展過(guò)程中能夠加大相關(guān)的資金投入,確保相關(guān)技術(shù)設(shè)備能夠得到及時(shí)更新與完善,從而切實(shí)保障相關(guān)高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。

        比如,在對(duì)高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行資金投入的過(guò)程中,可以分別從線路繼電保護(hù)的配置以及變壓器繼電保護(hù)的配置這兩個(gè)方面入手進(jìn)行及時(shí)的設(shè)備更新與完善,從而切實(shí)保障繼電保護(hù)工作的可靠性。在整個(gè)過(guò)程中,針對(duì)于高電壓電網(wǎng)線路繼電保護(hù)的相關(guān)配置與設(shè)備方面,技術(shù)人員應(yīng)該充分結(jié)合實(shí)際高電壓電網(wǎng)的具體情況采取不同的措施。通常情況下500kv的線路相對(duì)來(lái)說(shuō)其實(shí)就是由中性點(diǎn)直接接地所構(gòu)成的一種網(wǎng)絡(luò)線路,這種線路在具體的配置的時(shí)候首先應(yīng)該從電源線路的單雙側(cè)型號(hào)判斷入手。針對(duì)于單側(cè)電源了線路這種情況來(lái)說(shuō),應(yīng)該在相間的繼電保護(hù)配置或者接地的繼電保護(hù)配置上采取一種階段性的電流保護(hù)形式;而如果是雙側(cè)電源線路,技術(shù)人員才應(yīng)該對(duì)相關(guān)的繼電保護(hù)配置選擇一種零序電流保護(hù)措施,其中可以間接采用接地距離保護(hù)措施。在變壓器繼電保護(hù)的配置更新與完善方面,技術(shù)人員應(yīng)該將工作重點(diǎn)放在減少變壓器故障發(fā)生頻率上面,不僅僅能夠有效提高高壓電繼電保護(hù)系統(tǒng)的工作效率,也能夠有效降低相關(guān)的經(jīng)濟(jì)損失。一般情況下,技術(shù)人員可以通過(guò)安裝零序電流保戶以及對(duì)電流進(jìn)行速斷保護(hù)等措施保障變壓器繼電保護(hù)配置的正常運(yùn)行。

        (三)及時(shí)采用安全自動(dòng)裝置故障處理技術(shù)

        高電壓電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障就會(huì)造成很多的電網(wǎng)問(wèn)題,其中最主要的問(wèn)題之一就是電源問(wèn)題。尤其是當(dāng)電源的輸出功率無(wú)法滿足用戶需求的時(shí)候,就會(huì)直接導(dǎo)致輸出電壓的大幅度下降,而電壓的下降則會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電路的基準(zhǔn)值出現(xiàn)變動(dòng),進(jìn)而縮短充電時(shí)間,對(duì)高壓電網(wǎng)機(jī)電系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響,導(dǎo)致其出現(xiàn)誤判,從而導(dǎo)致整個(gè)繼電器出現(xiàn)動(dòng)作故障。因此,相關(guān)技術(shù)部門不僅僅要采取相關(guān)的措施避免繼電保護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)故障,提高其可靠性;更要通過(guò)采取相關(guān)的技術(shù)手段將相關(guān)的故障影響降低到最小。

        比如,針對(duì)于高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)的故障情況,相關(guān)技術(shù)人員可以通過(guò)及時(shí)采取相關(guān)的安全自動(dòng)裝置故障處理技術(shù)的方式來(lái)應(yīng)對(duì)。比如,針對(duì)于直流接地以及交流電源熔絲等故障情況,技術(shù)人員可以采取“逐項(xiàng)拆除處理”的技術(shù)方法處理。在整個(gè)過(guò)程中,技術(shù)人員需要先對(duì)并聯(lián)的二次回路按照一定的順序進(jìn)行相關(guān)的脫開處理,然后再依次按照順序?qū)⒁呀?jīng)脫開的線路回放回去,如果在回放操作之后線路能夠保持正常運(yùn)行的話則能夠在一定程度上證明改線路不存在故障;但是如果在回放之后線路無(wú)法正常運(yùn)行的話,則能夠直接說(shuō)明電網(wǎng)設(shè)備的相關(guān)故障點(diǎn)就是出現(xiàn)在該線路上。與此同時(shí),在對(duì)直流接地這種類型的故障進(jìn)行檢查處理的過(guò)程中,技術(shù)人員需要先根據(jù)電路符合的重要程度將直流屏進(jìn)行短暫的拉開處理,通常情況下,為了能夠報(bào)紙直流符合回路運(yùn)行需求,需要將切斷時(shí)間保持在3 秒之內(nèi),如果在線路切斷之后故障依舊存在,則能夠說(shuō)明故障并不存在于該線路上;反之,如果在線路切斷之后故障也消失了的話,則能夠?qū)⒐收宵c(diǎn)直接鎖定在該條線路上。

        總結(jié):對(duì)于高電壓電網(wǎng)系統(tǒng)的繼電保護(hù)工作來(lái)說(shuō),要想切實(shí)提高繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性,對(duì)于電網(wǎng)進(jìn)行科學(xué)、定期的保護(hù)性檢驗(yàn)是十分重要的一項(xiàng)工作環(huán)節(jié),除此之外,還要做好必要的故障檢測(cè)以及技術(shù)創(chuàng)新工作。

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