廣東省電力第一工程局 沈波

220k V繼電保護的可靠性的分析和改進

廣東省電力第一工程局 沈波

繼電保護的可靠性關(guān)系到整個電網(wǎng)的運行安全,其中繼電保護裝置是保證電網(wǎng)運行環(huán)節(jié)的核心設(shè)備。本文從影響繼電保護可靠性的幾個因素出發(fā),分析了提高繼電保護可靠性的幾點具體措施,并提出了其中存在的主要問題和可以改進的方向。

繼電保護可靠性改進

隨著近幾年經(jīng)濟的飛速發(fā)展,各種科學技術(shù)日新月異。其中電力系統(tǒng)中的繼電保護環(huán)節(jié)也隨之產(chǎn)生了顯著的變化。由于人們生活生產(chǎn)的需要,對供電范圍和電力系統(tǒng)容量的要求也越來越高,系統(tǒng)的復(fù)雜化是大勢所趨,因此繼電保護的可靠性日益顯現(xiàn)出其不可忽視的重要地位。在此對可靠性的保護問題進行分析和研究,具有重要意義。

一、220kV繼電保護的可靠性分析

繼電保護的可靠性研究對象,一般包括單一的繼電保護裝置和各保護裝置之間的配合。要從根本上有效提高繼電保護的可靠性,就要加大對單一繼電保護裝置及電力系統(tǒng)中各保護裝置之間的協(xié)調(diào)性研究。

根據(jù)統(tǒng)計:在2001～2003年南方電網(wǎng)一般電網(wǎng)事故中,按技術(shù)分類屬繼電保護因素的共39次,占全部一般電網(wǎng)事故的26.17%,是造成或擴大為電網(wǎng)事故的主要因素之一。由繼電保護技術(shù)分類可以看出,保護誤動、誤碰誤動、保護拒動和二次回路故障是造成或擴大成電網(wǎng)事故的重要原因之一。在39次繼電保護技術(shù)分類中,保護誤動共19次,占48%,居各類技術(shù)原因之首;其次是誤碰誤動共8次,占21%。對39次繼電保護問題進行責任分析,由于制造質(zhì)量不佳共15次,占38%;繼保人員6次,占15.3%;其他人員責任(運行、試驗、檢修、調(diào)試、管理等)共11次,占28.2%。繼保人員和其他人員責任兩者合計共17次,占43159%?？梢?保護誤(拒)動和人員責任是繼電保護造成或擴大一般電網(wǎng)事故的主要原因。

在220kV電力系統(tǒng)中,常常會準備2套不同的主保護方案和對應(yīng)的2套后備保護方案。必須經(jīng)過可靠性計算,以力求其可靠性高效化多重化。過去的保護模型都只是建立在硬件失效的基礎(chǔ)上,今時今日這種單一的模型已經(jīng)不能全面的反應(yīng)保護系統(tǒng)的真實情況,因此建立不同模式配制的保護系統(tǒng)可靠性模型是十分有必要的。一般推薦建立馬爾科夫模型,如圖1。

圖1

圖1 為2套主保護及遠、近后備保護系統(tǒng)的狀態(tài)空間圖。分析圖1,狀態(tài)1表示輸電線路和2套主保護正常工作;遠、近后備保護運轉(zhuǎn)正常,處于待命階段。當輸電線了產(chǎn)生故障,狀態(tài)1馬上轉(zhuǎn)化為狀態(tài)2,當2套保護中的一套主保護拒動,狀態(tài)2隨即轉(zhuǎn)為狀態(tài)3,狀態(tài)4表示2套主保護均拒動,近后備保護正常運作,遠后備備用待命。狀態(tài)5表示近后備也拒動,所有的保護工作由遠后備接管,狀態(tài)6表示所有單元都拒動。保護系統(tǒng)中出現(xiàn)的誤動拒動等都可依照此模型類比分析。

二、220kV繼電保護典型范例

對常規(guī)變電所而言,220kV繼電保護配置已定型,即對220kV線路配置兩套不同原理的線路保護、對220kV母線配置單套差動保護。對不帶電源的220kV終端線路保護,電力公司規(guī)定:電源側(cè)配置單套距離零序保護,負荷側(cè)不配線路保護。如果220kV線路終端變側(cè)不配保護,以表3為例,當220kV線路有故障發(fā)生時,側(cè)線路保護就會跳開斷路器,若該終端變所帶負荷電流和小電廠的電流相抵的話,則小電廠的低壓解列裝置可能啟動不了,小電廠會帶著負荷短時運行。

圖2 系統(tǒng)接線圖

一般情況下,變壓器高壓側(cè)后備保護整定電流是變壓器額定電流的1.41倍,一般180MVA的變壓器220kV后備保護整定電流是637A,120MVA的變壓器220kV后備保護整定電流是425A。根據(jù)表3,我們知道小規(guī)模電廠提供的故障電流基本沒有,有時甚至會出現(xiàn)負荷電流,它小于后備保護電流,對變壓器構(gòu)不成影響,因此變壓器后備保護設(shè)施跳不開220kV斷路器,就只能手動拉開斷路器。但是由于故障點仍然有電流通過,這樣可能會對周圍其他的電力設(shè)備構(gòu)成危害。所以應(yīng)該盡快清除電路故障。

表3 系統(tǒng)短路電流值

針對此類情況,一般使用線路弱電源側(cè)弱饋保護,它的的工作原理是:如果正反向元件沒有動作時,出現(xiàn)最少有一相電壓為低電壓,將被判定為正反向故障,跳閘就會啟動。在實際生活運用中這樣的判斷方法并沒有很好的效果,由表3可見,兩相電源都發(fā)生短路時就會有52.2V的較高電源出現(xiàn),不能滿足低電壓條件,即啟動不了弱饋保護。

三、提高繼電保護可靠性的具體措施

1.保證保護裝置的制造質(zhì)量,對其各元件的質(zhì)量進行嚴格管理,要求盡量采用壽命長和故障產(chǎn)生率低的元件,嚴禁劣質(zhì)元件魚目混珠。

2.為避免高壓大電流、斷線故障和切合閘操作電弧帶來的負面影響,必須將晶體管保護裝置與高壓室隔離安裝,盡可能安裝空調(diào)系統(tǒng),同時各種底座的空隙要密封,隔絕灰塵和有害氣體。

3.負責繼電保護系統(tǒng)的技術(shù)人員要培養(yǎng)高度的責任心,在工作過程中認真嚴謹,仔細分析各種情況后再計算,保證各個定值參數(shù)真實準確,合理匹配。

4.要求兩套主保護系統(tǒng)并列運行,在輸電線路設(shè)備的主保護的關(guān)鍵環(huán)節(jié)采取多重化的設(shè)施保護,以確保整個保護系統(tǒng)能夠快速地切斷故障,保證電力系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性。

5.定期檢驗保護裝置的運行和維護情況,對其故障處理的能力進行分析評估和記錄,并總結(jié)各種可能出現(xiàn)的故障和事故,分析后制定出系統(tǒng)全面且有針對性的反事故措施。

6.增加各保護之間的協(xié)調(diào)性,提高后備保護的可靠性、靈敏性。

7.在工程竣工驗收時,要求各驗收人員對各項目詳細化,確保保護裝置、二次線、互感器極性、保護定值不出差錯。

四、改進方向

隨著經(jīng)濟和科技的不斷發(fā)展,要保證繼電保護系統(tǒng)可靠性跟上生活生產(chǎn)的步伐,就要求提出更多更好的保護措施,使其能夠與時俱進。在新形勢的推動下,有以下幾點新的建議可供參考:

1.加強對新形勢新問題新科技的感知靈敏度,及時發(fā)現(xiàn)問題,并迅速提出有效的解決方案,制定新的檢修措施,有針對性地修訂相關(guān)規(guī)定,為今后的繼電保護檢查提供參考依據(jù)。

2.結(jié)合微機保護中的自我檢查和通信實力,對繼電保護裝置的狀況及時掌握確保保持繼電保護裝置的正常運行。

3.加強對二次回路的在線監(jiān)測,及時反映二次回路的絕緣情況、二次回路的通斷情況,杜絕因為二次回路故障出現(xiàn)的保護拒動、誤動情況。

4.開發(fā)出在不停電的環(huán)境下就能夠?qū)φ麄€繼電保護系統(tǒng)進行檢查維修的新技術(shù),對繼電保護裝置的運行程序、采集的開關(guān)量、模擬量進行分析,判斷保護系統(tǒng)是否正常運行。

5.開展對變電站綜合自動化工作的方案研究,采用分散式繼電保護裝置和集中式繼電保護裝置相結(jié)合的方案,對系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的保護拒動故障情況進行分析,由集中式保護裝置作出正確的判斷,切開相應(yīng)的開關(guān)防止故障范圍的擴大,袮補分散式保護及集中式保護各自的不足。

五、結(jié)語

綜上所述,繼電保護的可靠性涉及到設(shè)計、制造、人員維護和管理等各個方面,只有迅速準確地掌握新出現(xiàn)的影響因素,對癥下藥,才能及時解決繼電保護環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的問題和障礙,保證電網(wǎng)的運行安全良好,各種生產(chǎn)才能與時俱進。與此同時,保證了生產(chǎn)生活環(huán)境用電的可靠性,也從另一方面減小了安全事故帶來的經(jīng)濟損失和社會負面影響,有效地促進國民經(jīng)濟的健康發(fā)展。

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