北京奧普電氣安裝有限公司 石健

1 10kV變電站繼電保護的原理和構(gòu)成

在10kV 變電站繼電保護系統(tǒng)中，繼電保護系統(tǒng)能夠有效地保護相關(guān)電器和元器件，同時對電器內(nèi)外部故障位置給予明確的指示。因此在10kV 變電站繼電保護中，為了更好地發(fā)揮出繼電保護裝置自身應(yīng)有的功能，可以針對繼電保護器的靈敏性、可靠性等提出針對性的要求，才能夠保證10kV變電站繼電器的可靠運行[1]。

通常情況下，10kV變電站繼電保護裝置由5部分組成，分別是輸入、測量、邏輯、執(zhí)行以及輸出部分。其中，根據(jù)10kV 變電站繼電保護系統(tǒng)的劃分，針對被保護對象的不同，繼電保護類型通常劃分為輸電保護部分和主設(shè)備保護部分。根據(jù)保護裝置及處理信號量，可以將繼電保護模式劃分為模擬保護和數(shù)字保護。根據(jù)繼電保護的功能，則可以劃分為短路故障保護和異常運行故障保護。按照保護原理，繼電保護則分為電流保護、過電壓保護以及低電壓等保護類型。

2 繼電保護在10kV變電站系統(tǒng)中的重要性

2.1 有利于避免故障繼續(xù)擴大

當10kV 變電站電力系統(tǒng)中的變壓器或者輸電線出現(xiàn)故障時，繼電保護裝置能夠按照相關(guān)參數(shù)對線路進行有效切斷，避免故障的繼續(xù)擴大，防止對設(shè)備造成較為嚴重的影響。在設(shè)備正常運行中，工作人員按照一定的順序?qū)Ω麟娖髟M行有序操作，不僅可以確保連接的合理性，也可以使配電裝置更好地滿足相關(guān)要求。在10kV 變電站繼電保護系統(tǒng)的工作中，如果設(shè)備存在異常時，工作人員能夠?qū)Υ嬖诠收系睦^電保護位置做到及時調(diào)整，并對系統(tǒng)進行全面維護，不僅可以達到延時動作的目的，還能夠避免出現(xiàn)錯誤的動作，確保10kV 變電站繼電保護系統(tǒng)的正常運行。

2.2 有利于避免受到其他因素的干擾

10kV變電站繼電保護系統(tǒng)的正常運行，必須由相關(guān)工作人員對其進行維護，針對繼電保護裝置進行有效處理，從而避免線路受到其他因素的干擾。相關(guān)工作人員通過定時限過流保護的方式，從而延長跳閘時間，避免出現(xiàn)瞬間跳閘的情況。電力變壓器通常是該系統(tǒng)中較為重要的組成部分，出現(xiàn)問題時電力變壓器不僅會給繼電保護系統(tǒng)的運行造成影響，還會給企業(yè)帶來較大的損失。工作人員需要給予高度的重視，加大對裝置的保護力度，確保其穩(wěn)定運行。

2.3 有利于降低系統(tǒng)的損壞情況

系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，需要繼電保護實現(xiàn)對系統(tǒng)故障的有效判斷，從而避免10kV 變電站繼電保護系統(tǒng)的損壞情況發(fā)生。因此繼電保護裝置必須具備以下基本功能，首先是工作人員通過變電站可以采集到更多數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進行有效處理。其次是具有良好的性能，當繼電保護系統(tǒng)發(fā)生故障后，相關(guān)工作人員對其進行檢修時，繼電保護系統(tǒng)會根據(jù)工作人員的檢修情況實現(xiàn)自動記錄故障原因，提高故障問題的解決效率。在繼電保護裝置投入運行時，相關(guān)工作人員對通信系統(tǒng)進行設(shè)置，該系統(tǒng)主要進行數(shù)據(jù)收集，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊刂行?，以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為支撐，從而有效促使相關(guān)設(shè)備的正常運行，保證10kV變電站繼電保護系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3 10kV變電站機電保護常見的故障類型

3.1 元件故障

導(dǎo)致元件故障的主要因素是質(zhì)量問題以及設(shè)備維護不規(guī)范，當設(shè)備類型不匹配時，會直接或者間接導(dǎo)致安全故障。因此10kV 變電站繼電保護裝置的元件質(zhì)量缺陷對其性能有直接的影響，會嚴重影響到配電站的整體運行水平。

3.2 開關(guān)拒合故障

由于10kV 變電站繼電保護系統(tǒng)中的電流速斷和過電流保護裝置主要位于高壓進線柜和饋線柜上，從而進行繼電保護工作。因此大多數(shù)地區(qū)供電或者中斷主要取決于高壓斷路器的接通或斷開，當高壓斷路器在投入使用的最初階段，會具有較為良好的表現(xiàn)性。

但隨著開關(guān)柜合使用的時間延長，相應(yīng)的用電負荷以及用電設(shè)備之間的容量會呈快速增長的趨勢，最終造成高壓斷路器慢慢出現(xiàn)拒合的現(xiàn)象發(fā)生。而導(dǎo)致10kV 變電站繼電保護出現(xiàn)開關(guān)拒合故障的主要原因包括：承載開關(guān)的線路存在短路問題及開關(guān)的節(jié)點被焊死或者閘卡不能有效恢復(fù)到對應(yīng)的位置而造成的故障[2]。

當技術(shù)人員針對開關(guān)拒合故障問題給予檢修分析時，如果沒有出現(xiàn)這兩種故障問題，則有可能是因為開關(guān)跳躍導(dǎo)致的開關(guān)拒合問題。無論是哪種因素導(dǎo)致的開關(guān)拒合故障，都會在工作中因為開關(guān)拒合現(xiàn)象而存在難以排除性的問題發(fā)生。

3.3 隱形故障

在10kV 變電站繼電保護系統(tǒng)中，隱形故障會對電力系統(tǒng)造成較為嚴重的損害，這是由于隱形故障很難被預(yù)測。在10kV 變電站繼電保護運行中，由于直流回路之間的絕緣性嚴重下降，因此會出現(xiàn)直流接地的情況發(fā)生，引起意外停電事故，整個隱形故障因為處理的難度相對較大，導(dǎo)致故障問題很難實現(xiàn)全面預(yù)防。而在日常的用電過程中，大部分情況下的電路故障都屬于隱形故障?；诖耍谌粘５碾娏S護作業(yè)中，需要將隱形故障作為重點檢查工作，對電力系統(tǒng)中可能存在的隱形故障進行仔細檢查和分析，有助于實現(xiàn)預(yù)防的作用。

3.4 低壓側(cè)近區(qū)故障問題

由于10kV 變電站繼電保護系統(tǒng)中的變壓器低壓側(cè)區(qū)域很容易出現(xiàn)短路的情況，所以會出現(xiàn)大量電流沖擊變壓器的情況，導(dǎo)致10kV 變電站繼電保護系統(tǒng)中的變壓器被損壞。變壓器缺乏對瞬時沖擊造成的電流的預(yù)防能力，所承受的大電流沖擊超過變壓器的極限時，變壓器就有可能被燒壞。因此在這種情況下，應(yīng)該對低壓側(cè)母線存在的故障及時處理，否則會因為變壓器的燒壞而造成10kV 變電站繼電保護系統(tǒng)發(fā)生一連串的故障問題，嚴重影響供電的穩(wěn)定性要求。

3.5 電流互感器過于飽和問題

隨著我國電網(wǎng)系統(tǒng)的不斷擴大，在10kV 變電站繼電保護系統(tǒng)中發(fā)生電流短路的概率也會隨之增大。而配電站的出口發(fā)生短路時，會導(dǎo)致短路電流變得非常大，甚至會超過以往電流的幾十倍到幾百倍，會比電流互感器的額定電流還要高[3]。在配電系統(tǒng)出現(xiàn)短路的情況下，對應(yīng)的短路電流往往決定著電流互感器的誤差變化情況。因此電流互感器的誤差會隨之增大，并造成設(shè)備的靈敏度下降而導(dǎo)致繼電保護存在拒絕動作的現(xiàn)象。當10kV 變電站繼電保護系統(tǒng)中的電流互感器發(fā)生飽和情況時，發(fā)生短路現(xiàn)象時二次側(cè)的電流則有很大的可能性不能真實地反應(yīng)故障電流，所以在這種情況下，會造成定時限電流速斷保護裝置不能進行正常工作并且產(chǎn)生拒絕動作的反應(yīng)。

4 10KV變電站繼電保護常見故障的應(yīng)對策略

4.1 加強元件檢測并落實配置方案

在10kV 變電站繼電保護中，對于相關(guān)人員有較高的技能水平要求，因為只有當繼電保護人員具備足夠扎實的理論水平和實踐操作技能時，才能夠有效地保證10kV變電站繼電保護工作的正常運行。在繼電保護工作中，繼電保護人員加強對元件的檢測能力，保證相關(guān)設(shè)備元件質(zhì)量滿足要求，能夠有效滿足10kV 變電站繼電保護系統(tǒng)的專業(yè)性工作要求。10kV變電站繼電保護系統(tǒng)工作的有效落實，需要保證相關(guān)繼電工作人員的穩(wěn)定性，防止出現(xiàn)人員頻繁流動的情況發(fā)生。有利于確保繼電保護人員業(yè)務(wù)的穩(wěn)定性和連續(xù)性，以此增強對專業(yè)技能的有效掌握，實現(xiàn)變電站運行效率的提升。

4.2 解決開關(guān)拒合故障的方法

解決開關(guān)拒合故障時，必須找到故障問題的原因，選擇針對性的有效處理方法。然而由于導(dǎo)致繼電保護系統(tǒng)開關(guān)拒合的主要原因是發(fā)生在繼電連接時，在電流回路接入瞬間常開接電的方式下才能實現(xiàn)延時閉合的常開接電。

隨著相關(guān)操作人員將其接入并進行調(diào)試，可以避免出現(xiàn)開關(guān)拒合的問題發(fā)生。因此在進行合閘時，沖擊的電流往往會對設(shè)備造成一定的影響，并隨著高壓斷路器的合閘而受到電流沖擊產(chǎn)生供電負荷的影響也會比較小，對應(yīng)的保護裝置很難起到有效的應(yīng)對作用[4]。

但是當時間不斷增加時，對應(yīng)的供電負荷也會不斷地增長，并最終造成沖擊電流的逐步擴大，一旦電流值達到開啟保護裝置的臨界點，就會導(dǎo)致高壓斷路器出現(xiàn)拒合。針對這種情況，一般只需要將原有的運行方式進行改變即可實現(xiàn)對沖擊電流的減小作用。雖然使用這種方式無法徹底根除合閘沖擊電流帶來的問題，但是能夠確保10kV 變電站繼電保護避開沖擊電流所帶來的影響，實現(xiàn)對開關(guān)拒合故障的有效解決。

4.3 加強繼電保護設(shè)備的常規(guī)保護和系統(tǒng)保護

在10kV 變電站繼電保護過程中，針對常規(guī)的10kV 變電站繼電保護必須做好最為基本的保護配置，尤其是對變壓器和監(jiān)控設(shè)備的有效保護。在常規(guī)保護中，及時做到對設(shè)備的有效更換，并及時更新設(shè)備的性能，做好日常的檢修工作，進而提升繼電保護設(shè)備的穩(wěn)定性。

設(shè)備性能不穩(wěn)定是當前電網(wǎng)最為常見的故障之一，很容易造成變壓器的燒毀，所以在進行常規(guī)的保護過程中，需要合理選擇保護裝置，同時還要加強對后期設(shè)備的保護[5]。因此在整個系統(tǒng)的保護與配置過程中，必須對系統(tǒng)做到雙重化的配置，有效明確系統(tǒng)設(shè)備的完善性，實現(xiàn)對系統(tǒng)基礎(chǔ)功能的有效保護，最終借助系統(tǒng)功能的控制方式完善繼電保護，對于加強10kV 繼電保護設(shè)備有著重要的作用。

4.4 解決低壓側(cè)近區(qū)故障的方法

針對低壓側(cè)近區(qū)故障問題，通?？梢圆扇≡黾舆^流保護設(shè)備的方式做到限流速斷，有利于更好地實現(xiàn)對低壓出現(xiàn)速斷的有效配合。而在高壓閉鎖的過流中，由于低壓側(cè)母線存在較高的靈敏度，在這種情況下，原有的低壓側(cè)過流設(shè)置成限時速斷和過電流這兩段。如果同時出現(xiàn)速斷則應(yīng)該給予一定的配合，并重點作用于跳本側(cè)位置。在過電流中給予一定的配合，做到對本側(cè)限跳的方式給予總出口限跳。在增設(shè)限時速斷的情況下，如果低壓側(cè)母線之間存在一定的故障時，就會出現(xiàn)對應(yīng)的斷路器、速斷保護等動作，可以實現(xiàn)對限時速斷裝置故障的及時排除。

4.5 針對電流互感器過于飽和的處理措施

在10kV 變電站繼電保護中，相關(guān)的電流互感器因為處于飽和處理措施中，因此對應(yīng)的相關(guān)人員可以根據(jù)變化情況選擇合適的電流互感器，盡可能地減少對電流感器的二次負載。使用較為獨立的電流互感器，實現(xiàn)計量裝置和繼電保護裝置的有效運行，有助于實現(xiàn)互不干擾的要求。將電流互感器的保護和測控合二為一，能夠避免電流互感器的電流過于飽和的情況發(fā)生。在對電流互感器的誤差的保護中，保護用電流互感器可以根據(jù)對應(yīng)的工作特點規(guī)定兩個不同的指標，分別是短路電流倍數(shù)和縮小誤差范圍。

5 結(jié)語

10kV變電站繼電保護系統(tǒng)能夠有效保障供配電的穩(wěn)定性，因此在電力系統(tǒng)的運營中，相關(guān)電力工作人員必須重視對10kV 變電站繼電保護系統(tǒng)故障的排查和維修工作。只有當技術(shù)人員對存在的故障問題進行及時地排查解決，才能夠保證10KV 變電站繼電保護系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行。在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，分析10kV 變電站繼電保護系統(tǒng)可能發(fā)生的故障問題，將這些故障問題提早預(yù)防與規(guī)避，對變電站供電穩(wěn)定性的提升具有十分重要的意義。