电力系统继电保护常见问题范文
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继电保护装置是电力系统的主要组成部分,它可以使电力系统安全运行和防止电力系统大面积停电。随着城市规划的不断加快,使得国家电力系统也需要进行大部分的改造。那么要想保证城市供电的安全与稳定,就要有效避免继电保护装置故障的发生,进而保障电力系统的安全性与稳定性。因此,研究电力系统继电保护经常出现的问题以及找出相应的策略对社会进步和生产有着十分重要的意义。
1 电力系统中继电保护装置的必要性
电力系统中的继电保护装置主要是通过电力设备系统电压和电流之间电气量的变化来完成继电保护工作的。继电保护装置在供电系统的应用对其安全稳定有着十分重大的作用。继电保护装置也为电力监控的工作人员提供比较准确的电力数据参数,能够使电力系统发生故障后及时有效地处理,把有故障问题的模块剔除系统,减少故障的扩大面积,从而降低故障引起的损失。在系统作出相关的处理后,继电系统还可以做到自动报警,使值班人员了解情况并作出应对措施,进而保证电力系统安全稳定运行。
2 继电保护的概述
2.1 继电保护的过程
继电保护对设备元件的保护,它主要包括物理信号采集、分析、整合和输出四个阶段。这四个阶段之间协调有助于提高供电的可靠性,因此要保障整个装置不受外界的干扰。
供电系统不断提高使系统内的设备结构、功能更加复杂、多变,这样整个系统因为部分发生故障就会造成大面积的停电,所以,继电保护要统筹考虑,不仅仅要保护元件设备,还要在发生故障后及时恢复供电,确保供电稳定性。
2.2 继电保护的特点
继电保护的基本要求就是保证供电的安全稳定,根据这个任务要求,继电保护有以下几个特点。第一,当电力系统发生故障时,继电保护装置要有选择性的关掉故障运转,及时向值班人员发出警报并得以及时维修。第二,在电力系统发生异常时,尽快关掉设备运转,保证其它设备不受故障影响。第三,可靠性就是保证继电保护装置正常运行。第四,继电保护装置感应故障的灵敏性。
3 电力系统中继电保护的常见问题
3.1 电力互感饱和问题
由于低压线路出口,加大了变电所之间的距离,使输电距离较长,电力系统的电阻小,所以,线路出口电流较小。在同一线路中,系统规模的大小和运行方式对出口短路电流的大小有着直接的关系。短路故障一种暂时性的状态,非周期电流会加快TA饱和。由于TA饱和,降低了二次侧电流的灵敏程,阻碍了电力系统中的继电保护。在故障进行切除时需要大量的时间,这样就扩大了故障的影响范围,导致大规模、大面积的停电。
3.2 继电保护装置中元器件损坏问题
继电保护装置中元器件损坏和异常也是电力系统中继电保护装置经常发生的问题。元器件发生故障可导致继电保护装置失灵、没有反应,降低了电力系统的可靠性和安全性。
3.3 电磁干扰问题
众所周知,在高压变电所周边其实是一个高强度的磁场环境,高强度磁场会对变电所内的继电保护装置产生一定的干扰,降低继电保护的灵敏度。近几年高压电所的不断发展,电磁干扰问题在电力系统继电保护装置常见问题中尤为突出,导致系统跳闸和电力监控出现异常。
4 电力系统中继电保护的应对策略
(1)在电力系统继电保护中避免TA饱和,TA的变化比例不能过小;较少二次承载的负荷量,靠近电源,减小电阻的受阻面积,受阻面积考虑经济方面的因素,使用保护和监控集一体的新型设备与材料,进而有效地减少二次电路饱和的不利影响。
为有效解决拒动问题,需要调整继电保护装置的分布格局,在电力系统中推广故障预测技术,把保护TA和测量用的TA两者分开。
(2)针对继电保护装置的特点,了解元器件的使用情况,为以后确定故障的地方奠定基础。由此说明,根据元件器的记录情况可以明确故障点的位置。在不同的环境、使用年限等因素下,元器件有不同的使用寿命,还可以通过故障发生时的现象来确定故障点,从而尽快的解决故障。
还有一些根据记录不能确定是否是元器件引起的故障,这时我们可以采用元器件参照方法、替换方法来确定故障点,并进行解决和排除。
(3)减少电磁干扰。电磁干扰主要来源于电流感和电容量的耦合,在高频电流经过高压母线时,就会在高压母线的周围产生一定的磁场。二次电缆会被高压母线中的电磁保卫,使二次回路在感应时产生有一定干扰性的电压。而继电保护装置中的接地系统与电磁干扰是不相符的,这样就会使继电保护装置出现误动现象。要想有效地解决误动现象,可以降低设备的接地地阻,在高频电缆中连接电容,从而有效对电磁干扰有一定的抑制作用。
(4)在电力系统内部,根据继电保护装置的特点,建立比较完善的管理体系,使电力人员明确自己的职责,在每日的继电保护装置排查过程中,记录设备运行的各类数据和参数并进行分析。通过完善的管理体系为电力系统继电保护装置常见问题的解决提供保障,从而不断提高电力公司的维修水平,为维修管理工作奠定一定的基础。
(5)在定期对继电保护进行保养时,建立健全保养记录,以便确定继电保护的故障点,为设备检查和维修打下一定的基础。通过准确记录继电保护各个部件的更换情况,不仅可以了解到设备元器件的使用寿命,还可以在继电保护发生故障时及时确定故障点,并有效解决异常。因此,建立健全继电保护的保养记录对电力公司开展各项工作是十分必要的。
明确的养护记录为电力公司维修人员提供一些最基本的信息,有助于他们了解各部件的使用情况和更换情况,使维修人员能够准确的找出异常发生时的地方,提高他们的技能水平,提高配电系统的可靠性。
5 结语
继电保护对保证电力系统的安全运行和人民的生命财产安全有着重要的作用,因此继电保护是现在电力系统面对的主要问题。在这样的情况下,加强电力系统继电保护装置、有效排除装置中的故障和异常,是保证供电稳定、安全的关键。因此,电力公司要加大对公司维修人员的培训,提高他们的专业技能,维修人员在日常实践中,也要不断加强自身的经验总结,进一步提高电力系统继电保护装置中快速解决故障的能力,使电力系统安全稳定地运行。
参考文献:
[1]朱帅.论电力系统继电保护常见故障与排除[J].华章,2011(36).
[2]姚朝贤.电力系统基点保护技术应用现状的探讨[J].科技致富向导,2012(35).
[3]王晓力.电力系统继电保护发展的相关问题探析[J].华章,2013(05).
[4]邹雪莲.高职教育中专电气专业《电力系统继电保护装置》教学内容的改革[J].陕西教育理论,2009(08).
[5]邹力.教学形态在电力系统继电保护中的应用研究[J].华中科技大学学报,2010(17).
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关键词:电力系统 继电保护技术 要点解析
中图分类号:TM72 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2017)02(b)-0065-02
近些年来,电力系统继电保护技术实现了迅猛发展和进步,在继电保护中采取了更多的高新技术,特别是计算机技术、信息自动化计划、自动控制技术被广泛应用,有效提升了继电保护技术的监测、诊断和自我修复能力。但是,因为各种新旧保护技术在具体应用中都具有一定的局限性和专用性,继电保护技术在现实中常常面临着各种各样的问题,能否解决这些形形的复杂问题,严重关乎到电力正常的输送和良好的用户体验。
1 电力继电保护技术应用现状
1.1 起步较晚发展迅速
电力系统继电保护系统研发的初衷在于对电力系统中的故障进行检测和排除,尽力将系统故障发生率将至最小。我国的电力系统继电保护技术起步较晚,在1970年才开始发展,初期主要引进国外的成熟技术和应用成品,但我国对此非常重视,加之市场巨大,电力系统继电保护技术得以迅猛发展。1984年,我国正式引进了微电子保护技术,微电子保护技术主要是由微型计算机控制的,随着我国计算机水平的不断发展,微电子保护技术也随之迅猛发展。目前在我国电力系统中,微电子保护技术和成品系统已经广泛应用,逐步赶超了世界先进国家的技术水平[1]。
1.2 微机继电不断发展
电力能源是我国当前社会发展中的重要能源,继电保护技术意义重大。经过长期的发展,微机继电保护技术在电力保护技术中的优势得到了国内外专家的一致认同。微机继电保护技术也同样是未来国家大力推崇和支持的关键保护技术,它特有的自我测试功能、逻辑能力、计算能力以及正在发展的智能推测和修复能力,远远超越了传统的保护系统。微机继电保护系统以微型计算机为核心,随着计算机软硬件水平的不断更新,微机继电保护系统无论在自动控制方面还是计算精度方面都越来越强大。
2 电力系统继电保护技术应用中的常见问题
近年来,尽管各种高新技术在继电保护系统中的应用越来越广泛,对提升我国电力效能发挥着重要的作用,但是由于各种继电保护技术的局限性,在具体应用中也出现了诸多的问题,具体表现于以下几个方面。
2.1 电流互感饱和
随着电力用户的迅猛增长,我国电力系统中配电系统的终端数量和用电负荷不断增加,如果在电力系统中不小心发生了短路,所形成的超大电压会在终端发生电流互感饱和。这种现象的主要表现为靠近终端部分的电流可以达到电流互感器的限定最大电流的十倍甚至百倍,很容易烧毁终端设备。因此,就电力系统应用来说,如果发生了电流互感饱和现象,必定会对整个电力系统的正常运行造成巨大的影响,甚至巨大的危害。
2.2 谐波现象
随着我国经济水平的迅猛发展,我国高能耗用电总量在不断攀升,而且上升幅度和比率相对较大,这导致电力系统的冲击负荷和非线性负荷在不断上升,很容易发生谐波问题。有研究表明,如果电力系统受到长时间的谐波影响,电缆的平均寿命将会降低至原出厂设定寿命的4成左右,同时谐波中的分量部分会导致电流的DI值变大,影响到电力系统中继电保护系统整体效能的发挥程度。高能耗用户一般都安装了并联型电容器,这种设备将会在某些条件下放大整个电力系统的谐波部分,进而导致电压的上升,从而容易发生变压器部分软芯电流饱和、谐波电压随之上升的恶性循环。无论是任何一种情况形成的谐波现象都会对电力系统造成巨大的危害,在实际应用中应当提前预防并采取消除措施,降低谐波现象产生的危害[2]。
2.3 超高压电网
随着工业用电和居民用电需求的不断提升,我国电力系统开始越来越多地采用超高压电网建设方案,而超高压电网中的继电保护技术更加复杂,给技术人员带来了新的挑战。在超高压电网中采用继电保护技术,要以电阻性差流分量的差动保护作为技术根基,用电阻性差电流来实现保护,这样才能使超高压电网在电力运行的过程中克服电容电流的不良影响。利用差流分量的方法也是超高压电网继电保护技术的一个重要的发展趋势。
3 解决电力系统继电保护技术中常见问题的对策及措施
针对电力系统继电保护技术在具体应用中所存在的各类问题,不仅要在各类高新技术的应用上动心思,还要发掘自身的潜力,进一步改进现行的继电保护系统,更好地发挥总体性能,双管齐下,共同保证继电保护技术的应用落到实处。
3.1 计算机网络技术的应用
电力系统继电保护技术发展到现在,所呈现的计算机化、智能化和网络化趋势已渐渐明朗。计算机网络化技术在继电保护系统中的应用,不仅提升了继电保护系统的控制性能,而且更好地实现了自动化控制,各种远程终端监控都可以更好的工作,并使用串口和终端通信等技术手段来实现信息的快速传达。如果全分散型的变电站自动化技术融合计算机网络技术应用在继电保护系统中,必⒔一步提升继电保护系统的工作效率和监测性能,将大大提升整个电力系统的安全程度和用电性能。
3.2 新型互感器设备的应用
光学电压互感器(简称OTV)和光学电流互感器(简称OTA)是两种互感器设备,它们的广泛应用对电力系统继电保护发挥了重要的作用,目前已在国内外的继电保护系统中屡屡出现。OTV和OTA相对于传统的互感器保护技术来说,具有巨大的优势。它可以在光纤疏松信号传送过程中克服电磁干扰,还可以在电力传送过程中实现高压和弱电的完全隔离,有利于降低电力系统设备的整体面积,减少电力系统的整体建设成本。因此,将新型互感器设备在电力系统继电保护系统中的广泛应用,对提升电力系统的安全保护和效能发挥起到了重要的作用。
3.3 继电保护自适应控制设备的应用
自适应继电保护技术的概念起源于1980年的国外应用文献,于20世纪80年代中期作为一种新型的技术改良手段应用于电力系统内。继电保护自适应控制设备能够因势而变,根据故障状态的不同部位,电力系统的具体运行模式等不同的具体情况来进行控制模式的变化,继而对保护方式和保护性能进行自适应调整。鉴于以上的优点,继电保护自适应控制设备能够更合理、更科学地处理电力系统中的突发故障,对提升用户的用电安全有着重大的意义,对提高继电保护技术的保护效率发挥着重要作用,效果更加明显,成效更加显著。因此,继电保护自适应控制设备值得深入研究与改进[3]。
4 结语
根据以上几个方面的描述来看,我国电力系统继电保护技术在具体应用中依然存在诸多问题,较为典型常见的问题具体包括电流互感饱和、谐波现象发生以及超高压电网等方面。为此,我们提出了计算机网络技术应用、新型互感器应用和继电保护自适应控制设备的应用来解决以上的诸多问题。随着科学技术的不断发展进步,后人的研究成果必定超越前人,我们有理由相信,未来的电力系统继电保护技术将更加先进、更加完善、更加系统,为我国电力系统的输电用电安全和电力能源效能发挥起到更加显著的作用。
参考文献
[1] 刘斌.对电力系统继电保护技术若干问题的研究[J].工程技术:文摘版,2016,26(6):39.
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二、主设备保护的发展趋势
(一)保护装置的一体化发展
1.充分的资源共享,一个装置包含了被保护元件所有的模拟量,保护逻辑的判据可以充分利用所有电气量,使保护更加完善、可靠,判据更加灵活实用。
2.主后一体化装置,给故障录波、后台分析带来了便利。任何一个故障启动或动作保护装置就可以录下整个单元所有模拟量,使得现场故障的综合分析、定性及事故处理更加方便,而分体式保护只能录下部分信息。
3.主后一体化装置便于保护双重化的实现。主后共用一组TA,TA断线概率大大下降;装置数量少,误动概率降低。
(二)新型光电流互感器、光电压互感器的应用
传统的电磁式TA是一种非线性电流互感器,具有铁磁谐振、磁饱和、绝缘结构复杂、动态范围小、使用频带窄、铜材耗费大,远距离传送造成电位升高等问题。
(三)信息网络化
变电站监控和发电厂电气监控系统的发展,要求主设备保护具有强大的通信功能,以便通过监控系统实现保护动作报文管理、故障数据处理、定值远方整定、事故追忆等功能,实现了电气智能设备运行的深层次管理。
在采用高速度、大容量的微处理器及高速总线设计后,保护装置将具有更完善的数据处理功能和通信功能,可以更好地实现保护信息化、网络化设计。主设备保护除了动作后经通信网络上传故障报文、数据到监控系统以外,还可以为系统动态提供保护装置的运行状态和信息,并可根据系统运行方式的变化通过数据交换,提供修改保护判据和定值的依据,保证全系统的安全稳定运行。
(四)故障分析技术
新一代主设备保护必须具有强大的故障录波功能,除了记录完整的事件报文、故障数据外,装置还可以记录故障发生前后全过程所有的模拟量、开关量、启动量、中间量的变化,完整地记录每个保护的动作行为。主设备保护的故障信息上传至电气监控系统或保护信息管理系统后,通过高级应用软件,分析保护的动作行为是否正确,为故障查找、分析提供充分的依据。完整的故障数据经数字仿真系统可实现主设备的故障再现,对事故进行深入分析,为保护性能的改进完善提供重要的依据。
(五)信息网络技术
当代继电保护技术的发展,正在从传统的模拟式、数字式探索着进入信息技术领域。在变电站综合自动化方面,保护的配置比较灵活。如果变电站综合自动化采用传统模式,也就是远方终端装置(RTU)加上当地监控系统,这时候,保护装置的信息可以通过遥信输入回路进入RTU,也可以通过串行口与RTU按照约定的通信规约进行信息传递。
(六)自适应技术、智能技术和数字技术的发展
自适应继电保护的基本思想是使保护能尽可能地适应电力系统的各种变化,进一步改善保护的性能。对于主设备保护而言,它与某些保护的判据、定值和系统的变化也是息息相关的,比如发电机失步保护、变压器零序保护等。目前,部分保护功能已经具备了一定的自适应能力,比如浮动门限、变斜率比率差动保护中的制动特性、自适应3次谐波电压比率定子接地判据等。随着与微机保护技术密切相关的其他科技领域新技术和新理论的出现,通信技术、信息技术、自适应控制理论、全球定位系统(GPS)等的应用,必将促进自适应保护的飞速发展。
三、结语
随着电力系统容量日益增大,范围越来越广,仅设置系统各元件的继电保护装置,远不能防止发生全电力系统长期大面积停电的严重事故。在我国当前继电器发展的主要趋势是逐步朝着计算机化、网络化发展,以实现智能化控制和保护系统为前提基础进行探索和追求。为此,必须从电力系统全局出发,进行电气设备继电保护的相关研究。
【参考文献】:
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【关键词】继电保护;故障问题;处理措施
所谓电力继电保护,是指通过对电力系统故障以及危机安全运行异常的研究,从而探讨其对策的反事故自动化措施。当电力系统发生异常情况时,继电保护装置会自动发出相关信号通知工作人员,或者自动地将故障设备从电力系统切除。在最短时间内恢复系统的安全运行。从而减轻或者避免损坏设备以及影响相邻地区的供电情况。同时,继电保护装置还可以和其他设备互相协调与配合,自动消除短暂的系统故障。因此,加强继电保护管理作为供电系统安全运行的可靠保障,应该予以绝对的重视。
一、电力继电保护中的常见问题
作为现代电力系统安全的基础,电力继电保护是预防供电工程中大规模停电的重要技术方式。我国电力系统随着现阶段城市兴建的步伐也进行了大面积的改造,城市通过这种技术改造实现了供电的稳定与安全。作为电力系统的重要组成部分,如果继电保护装置发生故障不仅会影响电力设备的安全,而且还会影响电力系统供电的稳定性与安全性。
一般来说电力系统发生事故,都是由以下几点引起的。一是设备制造上的缺陷;二是设计以及安装的错误;三是检修质量不高或运行维护不当。因此,通过提高设计和运行水平以及制造与安装质量可以大大减少事故发生的几率。虽然能减少事故发生的几率,但是并不可能杜绝系统故障和其他不正常运行状态的发生。一旦故障发生,将会影响其他非故障设备,甚至还会引起新的故障。所以为了防止系统事故的扩大,保证其他非故障设备仍然能够可靠地供电,并且维持整个电力体系可以正常运转,迅速将故障元件予以隔离。
作为保证电力系统安全和可靠运行的重要技术措施,继电保护装置同时也是电力系统的重要组成部分。在现代化的电力系统中,如果没有继电保护装置,电力系统将无法正常运行。为了使继电保护工作顺利开展,相关工作人员需要对故障进行针对性分析,进而尽快制定处理方案,及时解决问题。目前,在国内电力网络继电保护中,较为常见的问题主要体现为以下几方面内容:
(一)运行的问题
对于电网来讲,运行的故障是其较为常见的问题之一,同时也是造成设备坏死的重要因素。当前,在进行继电保护期间,经常出现电压互感设备二次回路问题,从而使电网的整体运行质量降低。对于电压互感设备来讲,其是继电保护装置的起点,因此,需要对其重点进行研究。
(二)产源的问题
当前,继电保护设备在工作期间,自身的生产质量同事故的发生概率之间存在密切的关联。较为常见的继电保护设备有:电磁型继电保护设备、继电型继电保护设备等。其对零件的精密性要求较低,材质标准较差,假如继电保护设备存在质量问题,就很容引发产源事故。同时,在应用继电保护设备期间,假如其内部的晶体管质量较差,极容易造成运转不流畅情况,严重的甚至引发误动、拒动等问题。
(三)隐形的问题
依据对我国电力部门的研究发现,大范围的电力保护体系问题及停电问题都同继电保护隐藏问题之间存在密切的关联。对于导致电力问题的条件,继电保护设备中的隐藏问题需要引起相关工作人员的密切关注。在输电项目工作期间,相关工作人员需要密切关注跳闸原件的状态,从而确保其在出现隐藏问题以后能够尽快有效指令。
在综合分析完电网情况后,需要尽快创建科学、高效的应对预案,从而确保电网稳定运行。另外,在进行继电保护设备问题的分析及处理期间,需要就保证企业内部各个部门及人员密切配合,进而提高工作质量及工作效率。
二、电力继电保护中的解决对策
在检修体制、检修方法及检验项目、检修周期等方面,继电保护设备要通过合适的技术措施和技术手段,来确保设备的可靠运行。所以说实行保护设备状态检修将成为一种必然选择。
一般来说,继电保护装置都必须具有安全性、速动性、可靠性、灵敏性以及选择性5项基本性能来确保电力系统继电保护能够正常平稳地运行。合理的人员配置,可以使人员调度和协助能够顺利地进行;而明确相关人员的工作目标,可以保证电力系统正常地运行;与此同时,完善相关的规章制度、事故分析、运行维护、缺陷处理、定期校验等更可以进一步使相关人员的工作效率得到提高。
为了是我国电力网络的运行与管理水平得到进一步提高,我们必须对各种继电保护故障进行细致分析,深入了解,同时基于当前电力水平及管理措施的前提下,不断进行创新,制定合理的处理方法。当前,我国继电保护问题处理方面,主要的方法包含以下内容:
(一)应用直观法来解决问题
直观法是指当继电保护系统中的某一插件发生故障时,因暂时缺乏候补原件,而选取应用一种临时性的处理方法。现今,我国在处理继电保护事故期间,一般应用直观法来解决开关故障。
(二)应用检修、更新元件法解决问题
在处理继电保护故障时,解决保护装置内部故障的主要方法就是检修、更新元件法。继电保护从业人员在管理运行的电力系统期间,需要遵照相关标准及岗位制度开展工作,对变电站内的各个原件进行定期巡检、维护,从而预防出现电力体系故障。如果从业人员发觉电力体系内部某原件出现问题,需要及时对其进行更换,防止引发更大的危害,保证供电质量及安全。
同时,在更换电力体系问题原件期间,从业人员还需要对替换的原件进行细致检查,严格遵照相关标准进行安装,保证原件顺利工作。所以说,在解决继电保护问题期间,维修及更换故障原件能够良好的处理电力体系的事故,降低经济损失。同时,检修、更新元件也可以及时发现和处理继电保护故障,这对继电保护工作来讲有着重要的意义。
(三)利用清楚继电保护问题的有关管理标准来处理问题
在进行继电保护工作期间,电力企业内部相关管理人员需要明确继电保护的管理标准。其主要包含的内容有:安全标准、上报标准、检修标准等。电力企业管理人员需要增强企业内部全体员工的专业技能及综合素养,唯有全面了解各种类别的继电保护装置,才能够更好的开展管理工作。电力企业需要密切结合我国的继电保护情况,不断提高自身的监管体系,通过科学的监管软件分析故障类别。从而不仅节省了大量的物力、人力及财力,同时增强了继电保护问题的处理质量及效率。同时,继电保护相关人员还需要全面了解问题的上报标准及途径,从而使继电保护故障处理的及时性科学性和有效性得到保障。
三、总结
电力系统在运行过程中,可能会出现各种问题。当出现上述问题时,可能会产生缩短设备使用寿命、故障设备损坏或烧毁、甚至是人身伤亡的后果。所以,相关工作人员需要不断提高自身的专业技能及综合素养,深入研究继电保护管理内容,从而为人们提供稳定、安全的电能。因此,对电力继电保护进行分析是值得工作人员深思的事情。
参考文献:
[1] 岳美娜. 电力系统继电保护故障的探讨分析[D]. 西安铁路职业技术学院,2010
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【关键词】电力变压器;继电保护
伴随着经济的迅速发展,我国的电力工业发展迅速,电力已走进了现代社会的方方面面,离开了电力,所有的家用电器将会停止运转,人们的日常生活将无以为继;工业系统更是少不了电力的支持,几乎所有的机械设备都需要电力的支持,因此维持电力的正常运转,十分重要。在现代电力系统中,变压器的作用十分的重要,电力变压器在供电系统中,可以有效地调节电气输出电路中电流的变化,相当于供电系统中的“自动开关”,起到自动调节、安全保护、转换电路等作用,因此一旦电力变压器发生故障,将直接影响供电系统的运行效果。[1]但是在现实的运转中,电力变压器经常会出现各种突发性的故障,危及电力的正传运转,因此做好电力变压器的继电保护设计,维持变压器正常运转,十分重要。
一、电力变压器运行中常见的故障分析
电力变压器的故障通常可以分为油箱内部故障和油箱外部故障两种[2]:
首先是油箱内部出现的故障,油箱长时间的处于工作状态,而且由于处于内部,维护人员难以经常观察到里面的情况,因此油箱内部的一些线圈,铜导线等会出现老化的现象,从而影响了油箱内部元件的正常工作状态,导致出现问题,另一方面,由于各种原因导致的内部结构短路,同时芯体作为油箱的一个重要组成部分,如果由于机械震荡,结构松散等原因出现问题而不能正常的工作,也会影响工作。由于电阻力的存在,油箱在长时间的通电工作中,会产生大量的热量,需要及时的传达到外界的环境中去,如果长时间的蓄积在内部,热量可能会传导至变压器的绝缘油中,这样极易造成油的分解与氧化,造成故障。
油箱外部出现的常见故障,油箱的引出线与绝缘套管出现问题,从而造成了相间或者是接地短路,导致出现问题,此外,如果电力变压器超出了规定的工作范围,也极容易造成各种问题需要加强警惕。
二、继电保护的工作原理
在现实的电力故障中,往往是一小部分地区出现问题,继而带动大部分地区的大面积停电,而这一小部分地区的电力故障,一般都是少部分的电力设备出现问题导致的,而局部的故障如果不能够及时的排出,就会广泛的影响其它设备和地区的电力正常运转,而继电保护装置则可以及时的自动将出现问题的设备从整个供电系统中删除,防止故障和损失的扩大和蔓延。当电力系统发生故障时,电流和电压会发生变化,安装的元件可以根据这些电力参数的变化进行比较,检测出出现故障的设备与正常设备的种种差别,从而判断故障部分。
三、电力变压器继电保护的设计方案
电力变压器在整个电力系统中的作用非常重要,因此它的稳定运行,直接关系到电网的安全,针对变压器经常出现的故障,继电保护装置可以有效的检测到电力变压器的运转状态,及时的将出现的问题反馈给相关的维修人员,在有重大的故障时,及时的切除问题设备,保障电力系统的安全稳定。
1.瓦斯保护装置
前面讲到,电力变压器常见的故障分为油箱内部故障和外部故障,瓦斯保护装置就是针对油箱内部问题进行检测和保护的设备。瓦斯保护装置主要的工作部分是气体变压器,当油箱的内部由于各种原因出现内部温度过高时,它可以保证油箱内部的温度保持正常,及时的排出多余的高温热量,瓦斯保护装置分为两种,轻瓦斯保护和重瓦斯保护,轻瓦斯保护的主要作用体现在它能够及时的检测内部气体的各种状况,并传达给工作人员,帮助其判断出现的问题;重瓦斯保护主要体现在油箱内部出现重大问题时,可在发出故障信号的同时,可以传出信号,直接的切断电闸,保护电力变压器,等待维修人员排除故障。
2.差动保护
差动保护以比较变压器高压侧、低压侧的电流大小和相位来实现作为构建原理。[3]如果电力变压器发生了故障,差动继电器内部的电流就会增大,约等于两侧电流互感器的二次电流之和差,此时,差动保护装置就会发出故障的信号,切断电力动保护装置在电力变压器继电保护中运用十分的广泛,差动保护装置具有灵敏度较高,结构简单,可靠性强等优点,在实际的使用中用途较广泛。
3.过电流保护
瓦斯保护装置的主要工作是针对油箱的内部状态,如果是油箱外部出现了问题,那么瓦斯保护装置就无能为力了,而过电流保护则可以检测到油箱外部出现的故障问题,可以成为瓦斯保护与差动保护的另一个后备保险装置,在外部的出线与绝缘套管出现问题导致短路,出现电流过大时做出检测,电流检测装置如果检测到不正常的电流数值时,就会发出故障信号,帮助维修人员及时处理问题,排除隐患。
4.速断保护
速断保护按照被保护设备的短路电流整定,当短路电流超过整定值时,则保护装置便会发出信号动作,指挥断路器跳闸,电流速断保护一般没有时限,为避免失去选择性,不能保护线路全长,因此存在保护的死区。为克服此缺陷,常采用略带时限的电流速断保护以保护线路全长。时限速断的保护范围不仅包括线路全长,而深入到相邻线路的无时限保护的一部分,其动作时限比相邻线路的无时限保护大一个级差。
结语
电力变压器是现代电力系统的重要组成部分,如果它出现故障,将会极大的影响电力系统的正常运转,电力变压器的常见问题主要分为油箱内部问题和外部的问题,继电保护设备可以有效的保护变压器,根据不同的工作原理,可以分为瓦斯保护,差动保护,过电流保护,速断保护四种方式,这几种方式都有各自的优点和缺点,在设计使用时应该全面地考虑,扬长避短,从而充分保护好变压器的安全运行,保证电力系统的的安全运行。
参考文献
[1]曾辉.浅谈供电系统中电力变压器的继电保护方法[J].机电信息,2012,(33).
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【关键词】继电保护;二次回路;故障处理
二次回路是对电力系统一次设备的工况进行监测、控制、测量、调节和保护,是保证电力系统安全运行的重要组成部分。在设备运行中,一旦发现继电保护二次回路系统出现工作异常,必须快速消除,否则可能会导致系统瘫痪,造成重大的电力安全事故,甚至“黑掉”整个区域电网。然近些年来,继电保护二次回路的故障发生频繁,既影响了继电保护装置的功能及正常的运行,更给电力系统运行的安全性、可靠性带来极大的影响,基于此,笔者就继电保护二次回路故障问题进行粗浅探讨,并提出了故障处理措施,以期为相关从业人员提供参考借鉴。
1 继电保护二次回路概述
发电厂及变电站中的发电机、变压器、断路器、母线、电力电缆等发电、配电、变电设备,被称为一次设备,这些设备均直接参与电能生产及配送,由这些一次设备组成的回路便称为一次回路。除了一次设备,还要利用某些设备来监视、操纵、控制一次设备,这些辅的设备被称为二次设备,常见的二次设备主要有继电器、测量仪表、控制电缆及开关、操作电源等等,而这些辅的二次设备连接而成的回路,便是二次回路。一般而言,我们常说的二次回路指的是控制回路,通过二次回路可以有效的实现对主开关断路器、指示牌等的有效控制,其电压往往低于主回路电压。基本二次回路通常有电流二次回路及电压二次回路两种。
2 继电保护二次回路故障分析
在进行设备检修中,继电保护二次回路的问题较容易发现,只要及时处理此故障一般不会影响到正常运行的供电系统,但若未能及时发现故障问题并进行处理,则可能会引发设备异常,并影响电力系统的正常运行。一般而言,常见的故障问题包括如下几种:
2.1 电压互感器二次回路中的断线故障
一般来说,断线故障常是保险熔断的问题,情况有如下几种:(1)一相保险熔断,此时电力线路的线电压并没有受到影响,因此故障之后线电压保持不变,但此时相电压会明显下降,但是保持在0以上,即此时存在感应电压,但是电压值比直接接地的电压要高。(2)两相保险熔断,此时熔断相电压不会出现对应的变化,在保险没有熔断情况下相电压指示正常。(3)三相保险熔断,该故障在二次回路中出现的概率较高,其结果是导致继电保护因不能获得其中任何一相电压而出现误动。因此,为了避免该种情况的出现,必须设置断线锁闭保护装置。从继电保护的实际运行情况来看,造成电压互感器二次回路出现断线故障的主要原因是电压互感器与继电保护设备之间出现了不对称和对称断线。同时,电缆质量较差,在长期使用过程中保护层受到一定程度的破坏,也是导致二次回路熔断的重要原因。
2.2 线路绝缘击穿故障
线芯绝缘部分受到破坏,发生击穿,母差保护出现误动,没有与故障线路相连接的母线电源和线路均受到影响而跳闸。造成此类故障的原因主要有两方面:(1)测量回路C相与母差电流回路B相之间发生短路现象,进而导致线芯绝缘发生击穿;(2)相关人员在进行设备试验后未及时恢复中性点引线,如此一旦电力系统有故障发生很容易导致线路电位增高,使得电流回路B相以及设备回路C相线芯发生击穿现象,从而引发二次回路故障。
2.3 线圈故障
常见的线圈故障主要有如下几方面:(1)超声波清洗或在线圈上加过电压,引发线圈断线。(2)给线圈供的电压低于动作电压,线圈因供电不足而导致接点不动作。(3)内置带保护二极管的继电器,在线圈极性接反情况下会造成接点不动作。(4)线圈交流、直流供电错误,主要表现为AC线圈的继电器线圈上加DC电压,线圈发热,可能造成烧损。DC线圈的继电器线圈上加AC电压,可动铁片反复振动,不能正常工作。
2.4 指示灯电源故障
电力设备指示灯二次回路通、断电的控制主要通过特定开关或自动保护装置中的继电器接点串接等进行,当接点串接遮断电流量比实际控制电源开关时的电流量更高,一旦指示灯发生短路则可能引发电源跳闸。反之,当接点串接遮断电流量比实际控制电源开关时的电流量小,指示灯虽然没有短路也不会引发电源跳闸,但却有可能造成自动保护装置中的继电器接点的烧毁。这种故障均会影响电力系统的安全运行。
2.5 二次回路隐形故障
所有继电保护装置及二次回路元件均存在隐形故障,如TV、TA本体、保护出口压板、保护装置插件连接处、二次回路接线各端子、光纤通道等,虽然这些故障在系统正常运行时对其无影响,但当电网系统或发电设备发生故障时,这些隐形故障就会扩大故障程度,造成设备的损坏并破坏电网系统的稳定运行。在电力系统运行中,二次回路的寄生回路;不正确的整定计算定值、定值的配合不合理;元件老化失效、元件损坏、各插件接触不良;二次接线端子松动,接触不良;检修人员、运行人员误碰、误动保护设备;保护装置未严格按校验规程校验;保护设备运行环境差;检修、运行人员对设备维护不到位,等等,都有可能造成二次回路隐形故障,需格外注意。
3 继电保护二次回路故障处理对策
继电保护二次回路故障的破坏性较大,对电力系统的数据、线路、能耗、安全、容量等均造成较大影响,但只要工作人员在对设备进行检修过程中,及时发现问题及时处理故障,不会影响到电力系统的正常运行,也不会产生由于停电所产生的损失。但若是未能及时发现故障问题并进行处理,则会引起设备的异常并对电力系统的正常运行产生影响。同时,因电网处于运行状态,排除故障具有一定难度,且危险性较大,因此,必须掌握好相关要点,具体如下:
3.1 加强二次回路异常检查和隐患防范
二次回路故障多为检修过程操作不当引起的,如在对电流互感器二次回路接线端子排查时,防护不到位或用力过大就会造成端子接线端头压接处损伤断裂,若工作人员没有对齐认真核查,就会埋下隐患。其次,技改、基建项目也会留下一下隐患,如保护装置二次接线图的设计不满足规范要求,工作人员对机组安装调试的审查时没有严格按规范操作,埋下故障隐患。因此,为保障电网正常运行,应做到定期检查线路,对电网零部件的使用寿命进行深入了解,在检测中要顾及到电网的每一个细节,重点检查二次回路的各接线端子, 看其是否有松动,接触是否牢靠,如有必要要应进行紧固,尤其是要认真检查二次端子盒内的接线,校核二次端子的型号以及准确度等级,对于经常发生故障的元器件做好记录,确认是元器件自身故障还是二次回路引发的故障,做好分析和处理及应急措施,以提高继电保护电气二次回路的安全性。此外,要积极防止因人为因素造成的二次回路故障,在设备改造施工过程,必须秉着严肃认真的态度按照原先的设计图进行施工并同时复核,若发现问题要立即查明原有并及时修改,履行签字手续。改造完工后,技术负责人要对设备进行检查,着重做好回路重要部分的试验。
3.2 把握二次回路故障检测
在电源系统中,一般设置有大量的保险器和绝缘监控系统、电容储能装置以及硅整流稳压元件等,因此,当继电保护装置出现故障时,应按顺序进行如下故障检测:(1)对熔断器的状态进行检查,查看其外观是否完好且电压正常。(2)检查交流输入、变压器、硅堆、直流输出、支路输出、绝缘监测等部分。(3)检查电容储能回路的稳定性,确保其正常工作。(4)当操作回路出现故障时,其明显表现主要为断路器拒动、误动等,这时的检点应集中在操作保险、开关辅助接点、动作线圈、继电器接入点、转换开关接入点、配线以及动作机构等几大部位,其他回路的故障同样可以以最终的动作结果作为依据,采取逐层向上的方式对上级元件的情况进行检查,最终找到故障位置。(5)在二次回路的故障处理中,掌握相关的工作经验是确保工作人员快速清除重复发生的故障的基础,因此在实践工作中,掌握和积累部分二次回路故障处理技巧,能快速提高处理二次回路故障的效率。一般来说,实践中常采用的方法有电阻测量判断法、电流测量判断法、电位测量判断法、短接法等。
3.3 保障二次回路工作可靠性
二次回路出现故障易造成电气设备不能正常工作,继电保护装置不能发挥正常作用,所以在实践工作中,工作人员应该在全面掌握和了解保护的基本原理、熟记二次回路图、熟悉回路原理和元件功能的基础上,必须针对二次回路的常见问题,采取有效防范措施:(1)检查保护装置及控制回路。加强对继电保护装置的检查、维护和校验,检修完断路器及其二次回路后,在投入运行前要对断路器的保护装置做整组联动试验,只有在确保继电保护装置及二次回路处于良好工作状态后断路器才能够投入运行。做好继电保护及自动装置和相关继电器的定期校验工作,尤其要仔细检查继电保护保护装置的开入开出,因为被控断路器上分、合闸指示灯并不能正确真实反应断路器的实际位置,所以将断路器的分、合闸接点接入继电保护装置中,为此就确保了被控断路器的实际位置与继电保护装置保持一致。通过检查二次回路和对继电保护装置进行整组联动试验,就能检查出装置或二次回路故障,采取有效措施消除缺陷。(2)做好控制直流回路的绝缘与检查工作,这是减少线路越级跳闸的有效保证。同时还应做好保护直流工作,确定好变压器的选跳保护时间,保障母线的中性点电位保持在正常的水平,防止电位控制在合理的范围内,避免线路出现越级跳闸现象。(3)掌握直流接地故障查找技巧。阴雨潮湿天气引起电缆芯线绝缘降低、控制电缆绝缘损坏、保护装置内部元件损坏等等原因,都有可能造成直流接地。要查找接地故障,首先二次回路有工作或设备在检修试验应立即停止,拉开工作电源,看检查信号是否消除;用分网法缩小查找范围,将直流系统分成几个不相联系的部分。特别注意的是不能使保护失去电源,防止突发故障导致保护拒动。对于不太重要的直流负荷及不能转移的分路,利用“短时断电”的方法,查该分路中所带回路有无接地故障;对于重要的直流负荷,用转移负荷法,查该分路二次回路有无接地故障。
总之,继电保护是电力系统安全稳定运行的有效保证,但因二次设备接线方式复杂多样,因此二次回路的故障类型也较多,但在实际中,只要加强对二次回路故障的研究分析工作,提高反事故以及事故应急处理能力,无论何种故障都能顺利解决,有效保证继电保护装置正常运行,保证整个电力系统的安全。
参考文献:
[1]李玉林.浅谈继电保护二次回路故障处理分析与方法[J].现代物业・新建设,2014(12).
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关键词:110kv;继电保护;主要问题;措施
中图分类号:tm77 文献标识码:a
继电保护作为电力系统正常运行的重要关口,对整个系统的运行有重要的作用。随着现代化电子技术、通信技术的不断发展,继电保护系统也有了很大的发展,系统更加的完善,在保障电力系统安全性方面的可靠性更高。在110kv电力系统中,继电保护首先需要考虑的问题是对隐性的危险的排查,以及处理中可能存在的异常状况,加强110kv继电保护工作,是我国电力部门面对的重点问题。
1、继电保护的作用
在110kv电力系统运行中,如果保护元件出现了问题,继电保护装置可以自动的、有选择的、有针对的切除故障元件,保证故障设备不会受到大的损坏,确保其余部分能够正常的运行,最大限度的降低停电的范围。如果保护元件的运行出现异常,此时继电保护装置也能够作出反应,根据情况发出跳闸、减少负荷等指令。此外,继电保护并不是对所有的保护都能够及时快速的做出反应,而是要根据故障的大小、损坏的程度,在一定的延时范围内,防止出现不必要的动作。继电保护装置的另外一个功能就是监控设备,该装置能够对单个物理量或者多个物理量进行测量,例如电流、电压、频率等,对这些物理量的测量能够实时的反映出当前设备的运行状态。
2、实践中继电保护存在的主要问题
2.1设备方面
(1)电流互感饱和故障。对于电力系统继电保护来说,110kv继电保护装置的电流互感器饱和会对其产生影响。由于配电系统终端不断的增容,负荷也不断增加,如果出现短路时,会出现较大的短路电流。靠近终端设备的区域内,系统出现短路故障,电流瞬间增大,达到电流互感器单词额定电流的百倍左右。常态短路时,电流互感器的误差随着一次短路电流倍数的增大而增大,如果电流速断保护的灵敏度降低,就会出现组织动作;在线路出现短路时,互感器出现饱和电流,二次电流趋近于零,影响过流保护装置的正常运行。
(2)不当的开关保护设备选择。 恰当的开关保护装置的选择对于110kv继电保护装置来说,直接关系到以后的能否正常工作。根据目前多数配电来看,一般在高负荷密集区域建立开关站,形成变电所--开关站--配电变压器的供电模式。开关站内,继电保护的自动化也未形成,所以在选择开关保护设备的时候,要尽量的选择负荷开关。
2.2二次回路及继电保护装置方面
(1)二次回路。在电力系统没有出现问题的时候,系统不会受到一项,但是对于二次回路或者继电保护装置来说,都有可能存在隐形故障。例如:电流互感器、电压互感器、继电保护接线的各个端子、继电保护出口的压板等。一旦电力系统出现了问题,或者由于发电设备出现故障,这些潜在的隐形故障就会对电力系统造成影响,甚至发生严重的设备损坏或重大事故,导致电网系统运行受到影响。造成隐形故障的因素有很多,例如不合理的定值配合、定值计算错误;电力系统元件毁坏、老化、插件接触不良;电力系统运行人员或者检修人员误动、误碰电力设备;保护装置的校验不规范;二次回路存在寄生回路;运行环境差;电力系统运行人员、检修人员进行操作时,没有对设备很好的进行维护。
(2)不合理的技术人员配置,造成故障处理延迟。因为继电保护是一项技术性较强的工作,因此工作人员必须具有较高的专业技术和专业素养,这样才能满足继电保护的基本要求。就现阶段的继电保护从业人员来看,主要存在的问题是技术人员素质不高,技术力量薄弱,但是一个具有技术全面、高素质的技术人员的培养,需要较长的培养周期,所以,在快速发展的电力系统中,对人才的需求还
以满足。
3、继电保护故障的应对策略
3.1对二次回路故障的应对策略
(1)强化二次回路整组试验管理。二次回路继电保护施工完成之后,需要经过试验来测试二次回路以及保护装置是否合理,确保安装的质量。在进行正式输电之前,此次试验是非常重要的工序。在试验过成长,首先要进行必要的模拟故障试验,还要对继电保护装置在正常运行情况下的运行状态进行试验,在正常的工作状态下,检查对保护回路的整定值,确保改值的正确性。此外,在整个试验过程中,要根据试验程序严格的进行,试验中决不允许采取认为操作的方法或者简单的方法对保护装置进行试验。在装置正式使用之前,要保证装置完成整组试验,以此作为装置能够可靠的运行的保证。按照试验规定,试验过程中,整套装置都要作用于断路器,最大程度的避免断路器的合闸、跳闸次数。继电器如果是公用的,可以采取一套保护装置对其进行控制,剩下的装置在公共端口进行操作即可。
(2)对二次回路绝缘电阻加强测量。检查电气设备的绝缘状态最简单的方法就是对其绝缘电阻进行测量。根据测量结果可以判断出电气设备导电部分造成影响绝缘的原因,是由于绝缘油劣化、老化、击穿,还是由于绝缘整体或者局部脏污或受潮等,在保护检验项目中,继电保护回路绝缘测量是一项重要内容。受微机保护使用的影响,因担心损坏保护插件,对二次回路的绝缘测量有所放松。二次回路与变压器相连的二次端子箱,电流互感器、断路器控制箱、电压互感器等设备都是安装在户外的。由于户外的条件、环境相对较差,对绝缘会产生大的影响。因此,现场继电保护人员要重视对二次回路的绝缘检测,防止检测只存在于形式。
3.2继电保护装置故障的应对策略
(1)对故障元件进行替换。对于可能存在故障的元件,用好的或者是正常规定同规格元件进行替代,然后判断其是否存在故障,这样可以很快将故障范围缩小。这种方法在处理综合自动化保护装置的内部故障时比较常用。如果一些微机保护出现故障,或者是是单元继电器内部复杂回来出现故障以后,可以用附近正处于检修的继电器、插件或者是备用元件进行替换。如果替换以后故障消失,则说明换下来的元件内存在故障,如果故障依然存在,则按照此方法继续在其它地方进行故障的查找。这种方法能够将故障的范围不断的缩小,节约了时间,降低了人力的浪费。
(2)对比技术参数。也称之为参照法,是将正常设备的技术参数和非正常设备的技术参数进行对比,根据对比的结果找出设备存在的故障的位置。这种方法在接线错误检查、定制校验中进行预想值与测试值之间存在大的差异时的故障查找比较常用。在进行设备改造或者是更换以后,如果二次接线不能正常运行,可以与相同设备进行参照,纠正接线的方式。对继电保护器定制进行校验时,如果某一个继电器的整定值与测试值之间存在较大的差距,这个时候不能轻易做出判断,应该在继电器上面的刻度值进行调整,来判断继电器性能的好坏,采用相同表计对相同回路、同类继电器进行测量,然后根据测量的结果进行对比,找出问题的所在。
(3)二次回路短接。将回路中的一段或一部分采用短接线的方式进行短接,称为短接法,根据接线的结果判断故障是在接线范围内还是范围外,逐渐确定出故障的范围。该方法在判断控制、电磁锁失灵及电流回路开路等转换开关节点是否完好的部位比较常用
(4)逐项拆除。首先将并联在一起的二次回路按照顺序依次脱开,然后再按照顺序依次放回。在放回的过程中,一旦故障出现,这就说明故障就存在与这条线路。然后用此方法对更小的分支线路进行查找,直到故障点的确定。这种方法对交流电源熔丝、直流接地等故障的检查时最为常用。例如:直流接地故障的排查时,首先进行拉路法,根据负荷逐个进行短时拉开直流屏提供的直流负荷回路,拉开的时间不能超过三秒,如果拉开以后某一回路的故障突然消失,那就说明故障存在于拉开的这一段回路上,然后再进一步采用拉路法,对故障所在的支路进行确定。将接地支路电源端端子分别拆开,直到故障点的确定。例如电压互感器出现二次熔丝熔断,并且在回路中有短路故障出现,可以从电压互感器的二次回路相的引出处分离开端子,这个时候故障消失。逐一进行恢复,直至故障出现以后按照此方法对分支路逐次进行检查,如果是整套
装置的保护熔丝熔断,存在电源空气开关无法闭合,可对各块插块进行拔插排查,方法与上相同。
结语
作为我国110kv电力系统中基础电力防护底线,对其继电保护进行加强,是保证电力网络正常运行的基础。随着人们对电能的需求量增加,范围扩大,社会的各个角落都对电能资源有较大的需求。从大型工程到家庭照明。其重要性不言而喻。因此科学、安全的供电系统,是降低故障出现的有效的措施,对供电系统的发展也有了更高的要求。做好我国110kv电力系统继电保护工作对提高电力系统应对故障的反应速度的提升有重要的作用,随着智能化、自动化、信息化技术的深入,加强技术的创新,保证了我国110kv继电保护的安全、稳定运行。
参考文献
[1]方光远.探讨110kv智能变电站的继电保护配置方案[j].中华民居,2011(10).
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【关键词】变电运行 继电保护 问题
1 引言
继电保护装置是城市供电系统的基础和电气化设备安全运行的关键,也是避免电力系统停电事故的重要技术手段,是保证电网的关键措施,能够更好的保证电力系统的安全运行。继电保护具有迅速有效、自动动作的特征,是促进电网安全平稳运行的重要部分。所以,采取科学、有效的措施,对电网系统中电气保护装置的存在的种种问题进行研究,并应用相应的措施来加强,对提高整个电力系统的运行效率具有十分重要的意义。
2 继电保护运行中存在的问题
2.1 系统软件问题
电力系统继电保护的正常运行需要依靠相关系统软件的规范性操作。继电保护系统软件一旦受到影响,将会导致整个保护装置的误动。以现阶段工作经验分析,导致电力系统微机保护软件可靠性的原因有:
(1)微机软件的结构设计存在不合理导致偏差。
(2)微机软件的编码过程可能与实际运行有出入。
(3)微机保护软件设计初期对需求定义不清晰导致偏差。
(4)微机系统软件的保护定值输入的不够合理。
2.2 断路器失灵问题
为保证电网运行的安全与稳定, 在投入运行过程中,各电网一般会安装断路器失灵保护装置,然而,在实际的运用过程中,断路器失灵保护会发生不正确动作的状况,这给给电网造成了许多运行事故。而在电网长期运行时,断路器及保护拒动的状况也时有发生,断路器失灵保护的误动及拒动状况,极大地影响了电网的稳定安全运行。
2.3 母线差动保护问题
母线差动保护在继电保护系统中发挥着重要作用,然而, 在运行过程中,仍存在以下问题点:
(1)母线保护的正确动作率不高。现阶段,就我国电网的安全运行状况而言,母线差动保护只有95% 左右的正确动作率,不能满足大众的要求,表明母线保护的正确动作率仍不够高。
(2)母线保护系统存在较高的故障率。继电保护运行中的常见问题就包括母线保护系统故障率偏高问题,运行方式安排不合理、设备质量不合格、操作人员操作不当、运行维护力度不足等是导致母线保护故障率过高的主要原因。
2.4 二次回路问题
有些问题的产生可能与二次回路有关,二次回路的绝缘,老化都将会影响保护装置发生故障,造成继电保护系统的瘫痪。
2.5 微机型保护问题
微机型保护装置在实际的运行过程中,逐渐显现出以下问题:一是因为微机保护装置的使用量不断增多,其中的硬件和软件在不断的修改,导致微机保护装置修改不规范不合理。第二,由于装置的操作技术、质量以及管理等因素的影响,虽然微机保护装置拥有较高的正确动作率,却仍存在保护不正确动作和拒动率、误动率较高的状况。
3 供电系统继电保护的对策
3.1 严格控制二次回路巡检和继电保护装置巡检
在检查设备巡检时,及时发现隐患并处理事故,是变电站、发电厂值班人员需要强化的工作。除在交接班之时的检查,在班中还需要进行详细的、全面的检查。巡检内容包括:自动装置、保护压板能够根据调动要求加以投入;确保压板与开关位置的正确性;各个回路接线良好,不会出现发热、松脱或者是焦臭味;熔断器的接触良好;确保继电器接点完好,带电触头不会出现较大的烧损或抖动;指示灯、监视灯能够正常运行;表计参数能够符合实际要求;事故音响、警铃等工作情况完好;在微机保护动作之后,还需要做好报告的参数与时间检查,如果出现异常,就需要进行相应的处理。
3.2 提高继电保护运行操作的准确性
在继电保护过程中,发现系统运行出现异常,不仅应该加强监视,更应该保护出口,联系工作人员尽快处理。出现以下异常,都应该及时上报:
(1)母差保护。如若系统发出“母差交流断线”、“母差直流电压消失”等信号时;母差出现不平衡电流不为零;无专用旁路母线的母联开关串代线路操作及恢复倒闸操作。
(2)高频保护。直流电源消失,定期通道试验参数也不合格;装置出现故障或者信号发出不复归。
(3)距离保护。采用的PT退出运行或三相电回路断线;助磁电流不正常;负荷电流超出保护限度。
(4)微机保护。在总警告灯亮的情况下,4个保护灯中任一告警灯亮时就应该退出保护;两个CPU发生故障也应退出保护;告警插件信号灯不亮,电源指示灯熄灭,应退出出口压板;总告警灯及呼吸灯亮,且打印显示CPUXERR信号,若CPU正常,退出并巡检开关处理,若信号不复归,应保护出口压板并断开巡检处理。
(5)瓦斯保护。变压器运行过程中加油、滤油、换硅胶时;清理吸湿器、需要打开呼吸系统放气门或放油塞;潜油泵或散热器放油检修后投入时;有载调压开关油路有人工作的情况下。
3.3 加强技术改造工作
(1)直流系统的直流电压脉动的系数较大,会出现微机保护、晶体管等不正常工作现象。因此,应该将原整流装置改成输出交流分量较小、可靠性较高的集成电路硅整流充电装置。将熔断器分路开关箱加装在开关室中,有利于直流失电情况的处理与查找,做好对误动作的保护处理。
(2)对于超期服役或者是缺陷较多的 110 kV、220 kV 线路保护,需要做好整流型和晶体管型的更换,使之成为微机线路保护以及 CKJ、 CKF 集成电路。220 kV 母线的保护也能够将相位比较式更换为多功能的集成型 PMH-42/13 母差保护,这样有利于动作保护时间的延长,将故障快速的排除,确保系统稳定性。
(3)在进行技术改造时,需要重新选型与配置保护,对于运行和可靠性进行优先保护,个别新的保护尽可能进行试运行,在获取经验之后,再推广运用。
4 结语
在网络快速发展的今天,电力系统破坏因素也越来越复杂,继电保护也逐渐向着数据通信一体化和人工智能化发展。这就需要我们不断的研究探取,争取用最合理可靠的方式保障电网能够持续完好的运行。我们电力工作人员只有提高专业水平和防范意识,不断总结经验,才能保证继电保护运行的可靠性与安全性,进而促进整个电力系统的安全、稳定运行。
参考文献
[1]石基.浅谈变电运行中的继电保护问题[J].科技与企业,2013,17(17):337.
[2]康华.浅谈在变电运行中关于继电保护的几点建议[J].科技与企业,2013(18):89- 90.
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关键词:10kV配网系统;继电保护;保护策略;对策
前言
电力的安全、平稳供应能够保证经济的发展,特别是近年来电力用户数量以及用电量的持续增长,给电力系统造成了极大的负担,虽然我国的配网系统也在不断发展,但是仍旧存在诸多安全隐患,特别是在10kV配网系统中各种各样的安全问题严重威胁到人民群众的生命和财产安全。因此,作者结合个人多年来电力系统的实际工作经验,先对10kV配网系统的继电保护的基本配置进行描述,继而再针对保护策略以及常见问题与对策进行详细的论述,希望能够促进我国的电力系统健康发展。
1 10kV配网系统继电保护的基本配置
1.1 电流保护装置
10kV配网系统继电保护中电流保护装置大多采用两相式的阶段性保护方法,以实现相间短路情况的预防。两相式的电流保护法能够将电源分为两段分别进行保护,分别是过电流保护和速断保护,这种方法的电流保护效果非常显著。如果用户根据某些特殊需要在两段保护的基础上还可以增加一段速断保护,这样就从原有的两相式的电流保护升级成了新的三段式的电流保护,可以为用户提供更好的安全环境。但是,上述所说的两种电流保护装置都是单侧电源保护的常见方式,并不适用于双侧电源,因此针对双侧电源的特殊用电安全保护要求,我们需要采取阶段式的电压保护方法,也就是同时进行阶段式电流保护和电压保护,但是具体的联动方式要根据阶段电路的配置方向来进行确定。
1.2 过负荷保护装置
在用户数量过多时,就会造成一部分的输电线路产生过负荷运转的情况,这种情况的发生会大幅度增加故障发生的风险,此外,由于10kV配网系统大多采用架空混合的方式,也容易导致发生过负荷的情况,为了避免上述情况的发生,我们需要安装专门针对过负荷保护的机电装置,一旦系统中出现超出负荷的情况,过负荷继电保护装置就会自动向调度等管理人员发出预警,并迅速做出切断动作,以保证整个配网系统的安全。
1.3 故障信号监视装置
由于10kV配网系统的继电保护是依靠电流的变化来进行线路运行情况的判定,因此当单相接地故障发生时,就需要采取发信号的方式,当监视装置发出相应的信号后,巡检人员需要对故障线路进行认证检查,找出故障点的位置,迅速解决问题,保障人们的用电安全。如果电网的出线较多,则可以在判断故障线路时采取有选择性的小电流接地选线系统。
2 10kV配网系统的常用保护策略
2.1 反时限过电流保护
这种保护方法虽然从外部看似接线简单,但是内部的结构非常复杂,需要大量的调试并且在动作的准确性、灵敏度以及速动性等方面也远远落后于电磁式继电器。因此这种保护方式现阶段主要用来对用户端的进线开关进行保护,不宜用在变电站的出现开关处。其具体原理接线图如图1。
2.2 定时限过电流保护
在10kV中性点不接地系统中,大多都是采取的两相继电器的定时限过电流保护。这种保护措施是由两只电流继电器、两只电流互感器、一只信号继电器以及一只时间继电器所组成。该保护装置的动作时间与被保护回路的短路电流大小无关,完全取决于时间继电器的预先整定时间,因此我们将这种保护措施称为定时限过电流保护。其原理接线图如图2。
3 瞬时电流速断保护
这种保护原理与定时限过电流的原理基本相同,不同的是将其中的时间继电器使用电磁式中间继电器代替,大多数情况下都用在单电源辐射线上,而动作电流整定的方法则是按照躲过本线路末端母线故障的最大故障电流进行整定,这样能够保证变压器或者相邻下一级出现故障时,避免越级动作的发生。由于这种保护方式无时限,因此我们也将其称作瞬时电流速断保护。这种保护方法的性能好坏都反映在保护区的大小方面,保护区比较小,则表明其保护性能较差,在这种情况时,我们应通过改用定时限过电流保护或者增加瞬时电流速断保护的方法。
4 常见励磁涌流问题与对策
现阶段在配网系统中的主保护方式通常采用三段式电流保护,在动作发生的过程中,瞬时电流速断保护需要保护并兼顾灵敏度,一旦动作电流值过小,加上励磁涌流值就会大于装置的整定值,就会有较大几率出现保护误动的情况。
由于励磁涌流中含有大量的二次谐波,因此主变主保护能够利用这一特点,避免保护误动作的发生,但是如果想要有效对10kV 配网系统进行使用,就需要对现有的保护装置进行改造升级,这样就会大大增加装置的复杂性。此外由于励磁涌流还具有大小随着时间的不断增加而衰减的特性,流过保护装置充分利用了这个特点,将一小段的延时加入到已有的电流速断保护中,这样就能够通过延时来阻止励磁涌流误动作的发生,有效避开了励磁涌流。
5 结束语
综上所述,在10kV配网系统中,通过电气线路的应用能够将所有的电气设备均联系在一起,并且随着我国电网规模的逐渐扩大,为了保证配网系统的安全、平稳运行,我们必须采取恰当的继电保护措施,合理设置继电保护装置,促进我国电力行业始终以较高的速度发展。
参考文献
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关键词:10kv配电线路继电保护
配电线路是电力输送的终端,是电力系统的重要组成部分。配电线路具有点多、面广、线长、走径复杂、设备质量参差不齐的特点,而且受气候、地理环境的影响较大,配电线路又直接面对用户端,供用电情况复杂,这些都直接或间接影响着配电线路的安全运行。所以电气故障的发生无法完全避免。当系统中的设备发生短路事故时,由于短路电流的热效应和电动力效应,往往造成电气线路的致命损坏,甚至可能严重到使系统的稳定运行遭到破坏。
1 10kV配电线路的结构及继电保护技术
电力工业的生产、输送、分配和消费是同时进行的,输电线路是把发电厂、变电所、和电能用户联系起来的纽带,通常,把电压为35kV及以上的高压电力线路称为送电线路,把电压为1OkV及以下的电力线路称为配电线路。
配电线路将由发电厂送至变电所的电能直接输送给用户,给用电设备提供消费的能源。电力是现代生活中不可缺少的动力和能源,按用电量多少,我国的主要电能用户为:工业、农业、交通运输、市政及商业、生活,其中工业用户是电力系统的最大用户。基于配电网的使命,对配电网的运行提出了严格的要求:配电网的运行应确保安全可靠,保证良好的电能质量。因为供电中断将导致生产停顿、生活混乱、甚至危及人身和设备的安全。
1.1 1OkV配电线路的基本结构
电力系统中,lOkV配电线路一般由隔离开关、断路器、电缆线路、测量电器、负倚变压器组成。
1.2继电保护的基本原理
当电力系统中的电力元件(如发电机、线路等)或电力系统本身发生了故障危及电力系统安全运行时,能够向运行值班人员及时发出警告信号,或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备,一般通称为继电保护装置。
继电保护主要利用电力系统中元件发生短路或异常情况时的电气量(电流、电压、功率、频率等)的变化,构成继电保护动作的原理;也有其他的物理量,如变压器油箱内故障时伴随产生的大量瓦斯和油流速度的增大或油压强度的增高,构成了瓦斯保护动作的原理。大多数情况下,无论反应哪种物理量,继电保护装置都包括测量部分和定值调整部分、逻辑部分、执行部分。
1.3继电保护在电力系统中的作用
(1)当被保护的电力系统元件发生故障时,应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给脱离故障元件最近的断路器发出跳闸命令,使故障元件及时从电力系统中断开,以最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏,降低对电力系统安全供电的影响,并满足电力系统的某些特定要求。
(2)反映电气设备的不正常工作情况,根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同发出信号,以便值班人员进行处理,或由装置自动地进行调整,或将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。反应不正常工作情况的继电保护装置允许带一定的延时动作。
2 1OkV配电线路对继电保护装置的要求
继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求,这四“性”之间紧密联系,既矛盾又统一。1OkV配电线路对继电保护装置主要有以下几个方面的要求:
(1)可靠性是指保护装置的设计原理、整定计算、安装调试要正确无误,同时要求组成保护装置的各元件的质量要可靠、运行维护要得当、系统应尽可能的简化有效,以提高保护的可靠性。可靠性是对继电保护装置性能的最根本要求。
(2)选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障,当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时,才允许由相邻设备保护、线路保护或断路器失灵保护切除故障。
(3)灵敏性是指在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时,保护装置应具有必要的灵敏系数,各类保护的最小灵敏系数在规程中有具体规定。选择性和灵敏性的要求,通过继电保护的整定实现。
(4)速动性是指保护装置应尽快地切除短路故障,其目的是提高系统稳定性,减轻故障设备和线路的损坏程度,缩小故障波及范围,提高自动重合阐和备用电源或备用设备自动投入的效果等。
3 提高继电保护可靠性的基本措施
保护装置的可靠性是指在该保护装置规定的保护范围内发生了应该动作的故障时,它不应该拒绝动作,而在任何其它该保护不应该动作的情况下,也不能错误动作。
提高1OkV配电线路继电保护可靠性的基本措施主要有:加强可靠性管理,提高可靠性管理水平;重视技术进步,根据供电可靠性的要求不断提高设备装备水平;采取有效措施,增强事故处理能力和处理效率;加强对用户的安全管理,减少因用户原因造成的系统故障;提高全社会对电力设施的保护意识,减少因外力破坏造成停电事故的发生。
4 10kV配电线路的不正常工作状态及故障分析
4.1 不正常工作状态及危害
1OkV配电线路的不正常运行状态主要有以下几种:
4.1.1 过电流
过电流,也称过负荷,即负荷超过电气设备的额定值,是一种最常见的不正常运行状态。由于过负荷,使元件载流部分和绝缘材料的温度不断升高,加速绝缘的老化和损坏,极有可能发展成为故障。
4.1.2 电压升高超过额定值
1OkV电缆线路在过电压情况下很容易烧断。在中性点不接地系统同时发生单相接地时,非接地的两相电压升高3倍,很可能使绝缘薄弱的环节击穿发生事故。
4.1.3 电压降低
在电网电压降低的恢复过程中接在线路上的电动机都要自起动而吸收很大的起动电流,从而延长了电压恢复时间,使自起动的条件变坏,甚至使自起动成为不可能。低压运行会使电动机电流升高而烧毁。
4.1.4 电力电缆绝缘老化
当电力电缆经长时间运行绝缘水平下降,极易发生一点或两点击穿而导致事故。
4.2 常见短路、断线故障及危害
在中性点不接地系统中故障的主要形式是各种相间短路:三相短路、两相短路、两相接地短路,其中最严重的故障是三相短路。短路故障的危害严重:短路电流可达额定电流的几倍至几十倍,使故障支路内的电气设备遭到破坏或缩短其寿命;短路电流引起的强烈电弧可能烧毁故障元件或周围设备等;短路时系统电压大幅度下降,破坏用户的正常工作,严重时可能引起电压崩溃,造成大面积停电;短路故障可能引起系统振荡,甚至系统的瓦解。另外输电线科技路还可能发生断线故障。三相电压不对称引起的负序电流造成三相电动机电流不对称,引起过热,负序磁场还使转子损耗加大,最小转矩减小,使电机效率、过载能力降低。
4.3 故障分析
电力系统故障可分为暂时性故障和永久性故障。暂时性故障是指故障线路断开电源电压后,故障点的绝缘强度能够自行恢复,如果重新将此线路合闸,线路将能够恢复正常运行的情况。产生这类故障的原因有雷电引起的绝缘子表面闪络,大风引起树枝碰线等。所谓永久性故障是指在断开电源电压后,故障仍然存在的情况。这类故障的产生原因有绝缘子的击穿或损坏,线路倒杆,电缆线路绝缘击穿,两相线路之间金属性短接,线路某处断线,人为误操作等。
5 1OkV继电保护中的常见问题及对策
5.1 线路中的励磁涌流问题
励磁涌流是变压器所特有的,是空投变压器时,变压器铁芯中的磁通不能突变,出现非周期分量磁通,使变压器铁芯饱和,励磁电流急剧增大而产生的。变压器励磁涌流最大值可以达到变压器额定电流的6―8倍,并且跟变压器的容量大小有关,变压器容量越小,励磁涌流倍数越大,励磁涌流存在很大的非周期分量,并以一定时间系数衰减,衰减的时间常数同样与变压器的容量大小有关,变压器容量越大,时间常数越大,涌流存在时间越长。
5.1.1 线路中励磁涌流对继电保护的影响
1OkV线路装有大量配电变压器,线路投入时,这些配电变压器是挂线路上,合闸瞬间,各变压器所产生励磁涌流线路上相互迭加、来回反射,产生了一个复杂电磁暂态过程,系统阻抗较小时,会出现较大涌流,时间常数也较大。二段式电流保护中电流速断保护要兼顾灵敏度,动作电流值往往取较小,特别长线路或系统阻抗大时更明显。一般的1OkV线路主保护是采用三段式电流保护,即瞬时电流速断保护、限时电流速断保护和过电流保护,瞬时电流速断保护由于要兼顾保护的灵敏度,动作电流值往往取得较小,特别在系统阻抗大时更明显。励磁涌流值可能会大干装置整定值,使保护误动。这种情况线路变压器个数少、容量小以及系统阻抗大时并不突出,容易被忽视,但当线路变压器个数及容量增大后,就可能出现。
由于10kV线路一般为保护的最末级,所以在整定计算中,定值计算偏重灵敏性,对有用户变电所的线路,选择性靠重合闸来保证。在以下两种计算结果中选较大值作为速断整定值。按躲过线路上配电变压器二次侧最大短路电流整定。实际计算时,可按距保护安装处较近的线路最大变压器低压侧故障整定。
Idzl=Kk×Id2max
式中:Idzl为速断一次值;Kk为可靠系数,取1.5;Id2max为线路上最大配变二次侧最大短路电流。
2.1.2 当保护安装处变电所主变过流保护为一般过流保护时(复合电压闭锁过流、低压闭锁过流除外),线路速断定值与主变过流定值相配合。
Ik=Kn×(Igl-Ie)
式中: Kn为主变电压比,对于35/10 降压变压器为3.33;Igl为变电所中各主变的最小过流值(一次值);Ie为相应主变的额定电流一次值。
灵敏度校验:近后备按最小运行方式下线路末端故障,灵敏度大于等于1.5;远后备灵敏度可选择线路最末端的较小配变二次侧故障,接最小方式校验,灵敏度大于或等于1.2。
Km1=Idmin1/Idzl≥1.25
Km2=Idmin2/Idzl≥1.2
式中Idmin1为线路末端最小短路电流;Idmin2为线路末端较小配变二次侧最小短路电流;Idzl为过流整定值。
5.1.2 励磁涌流现象的防控方法
励磁涌流有一明显特征,就是它含有大量二次谐波,主变主保护中就利用这个特性,来防止励磁涌流引起保护误动作,但用1OkV线路保护,必须对保护装置进行改造,会大大增加装置复杂性,实用性很差。励磁涌流另一特征就是它大小随时间而衰减,一开始涌流很大,一段时间后涌流衰减为零,流过保护装置电流为线路负荷电流,利用涌流这个特点,电流速断保护加入一短时间延时,就可止励磁涌流引起误动作,这种方法最大优点是不用改造保护装置(或只作简单改造),会增加故障时间,但如1OkV这些对系统稳定运行影响较小的可以适用。保证可靠的避开励磁涌流,保护装置中加速回路同样要加入延时。目前,10kV线路的主保护时主要采用二段式电流保护,即限时电流速断保护和过电流保护,限时电流速断及后加速都采用0.2s的时限,这样运行安全,并能很到的避免由于线路中励磁涌流造成的保护装置误动作。
5.2 电流互感器的饱和问题
5.2.1 对继电保护的影响
lOkV线路出口处短路电流一般都较小,特别是农网中变电所,它们往往远离电源,系统阻抗较大。同一线路,出口处短路电流大小会系统规模及运行方式不同而不同。系统规模不断扩大,lOkV系统短路电流会变大,可以达到电流互感器一次额定电流的几百倍,系统中原有一些能正常运行的电流互感器就可能饱和;另外,短路故障是一个暂态过程,短路电流中含大量的非周期分量,这又进一步加速了电流互感器的饱和现象。l0kV线路短路时,电流互感器饱和,感应到二次侧电流会很小或接近于零,使保护装置拒动,故障要由母联断路器或主变后备保护来切除,延长了故障时间,使故障范围扩大,影响供电可靠性,严重威胁运行设备安全。
5.2.2 应用对策
电流互感器饱和其实就是电流互感器铁芯中的磁通饱和,而磁通密度与感应电势成正比,电流互感器二次负载阻抗越大,在同样电流的情况下,二次回路感应电势就越大。或在同样负载阻抗下,二次电流越大,感应电势就越大,这两种情况都会使铁芯中的磁通密度变大,磁通密度大到一定值时,电流互感器就会出现饱和现象。电流互感器严重饱和时,一次电流全部变成励磁电流,二次侧感应电流为零,流过电流继电器的电流为零,保护装置就会拒动。
避免电流互感器饱和主要有两种方法
(1)选择电流互感器时,不能选变比太小的互感器,要考虑线路短路时电流互感器的饱和问题,一般lOkV线路保护的电流互感器变比最好大于300/5。
(2)尽量减少电流互感器的二次负载阻抗,避免保护和计量共用电流互感器,缩短电流互感器二次电缆长度及加大二次电缆截面。1OkV线路尽可能选用保护测控二合一产品,这样能有效减小二次回路阻抗,防止电流互感器出现饱和现象。
5.3 所用变保护的问题及解决方法
所用变是一比较特殊设备,容量较小但可靠性要求非常高,安装位置也很特殊,一般就接1OkV母线上,其高压侧短路电流等于系统短路电流,可达十几千安,低压侧出口短路电流也较大。人们一直对所用变保护可靠性重视不足,这将对所用变直至整个1OkV配电线路全运行造成很大威胁。
传统所用变保护使用熔断器保护,其安全可靠性比较高,但系统短路容量增大以及综合自动化要求,这种方式已逐渐满足不了要求。现新建或改造的变电所,特别是综合自动化所,大多配置所用变开关柜,保护配置也跟lOkV配电线路相似,而人们往往忽视了保护用电流互感器的饱和问题。所用变容量小,一次额定电流很小,同时往往保护计量共用电流互感器,为确保计量准确性,设计时电流互感器变比会选则较小值。如果是高压侧故障,短路电流足以使母联保护或主变后备保护动作而断开故障,如果是低压侧故障,短路电流可能达不到母联保护或主变后备保护启动值,使故障无法及时切除,严重影响变电所安全运行。
解决所用变保护拒动问题,应从合理配置保护入手,其电流互感器的选择要考虑所用变故障时的饱和问题,同时,计量用电流互感器一定要跟保护用电流互感器分开,保护用电流互感器要安装高压侧,以保证对所用变保护,计量用电流互感器要安装所用变低压侧,以提高计量精度。在定值整定方面,电流速断保护可按所用变低压出口短路进行整定,过负荷保护按所用变容量整定。