复杂厂区电力系统继电保护的双重化问题探讨

复杂厂区电力系统继电保护的双重化问题探讨

【摘要】继电保护的作用是要保证系统安全、设备安全，提高供电的可靠性。也因此，任何一次设备，不能在任何时候处于无保护的状态运行。考虑任何设备均存在潜在失效的可能性，如保护的拒动、开关的拒分、直流电压的消失等，所以，任何一次设备，必须在任何时候由两套完全独立的保护装置分别控制完全独立的两组断路器实现保护。

【关键词】复杂厂区；电力系统；继电保护；供电可靠性；双重保护；线路保护

0 引言

在复杂厂区电力系统中，难免发生短路故障和不正常的工作状态，其中最危险的故障是短路故障。其中以单相短路故障为最多，三相短路故障很少，对于电机和变压器，还可能发生绕组的匝间短路。电力系统中最常见的不正常工作状态是过负荷，如果负荷电流长时间超过电气设备的额定电流，将会加速电气设备的老化，甚至烧坏电气设备。为了可靠的供电和保护电气设备，必须尽快的将故障点从系统中切除，在电力系统中必须建立与采用具有保护作用的自动装置，保护电力系统及其元件，以免造成严重后果。

1 双重保护装置同一性

从保护配置的角度看，如果每套保护都是独立且完整的，都能反映所有的故障和异常，也就是说，保护是理想的、完善的，则两套保护显然没有必要必须是不同原理的、不同厂家生产的。而且，选

用同一厂家生产的产品，更有利于组屏设计、安装调试、运行维护，可明显降低产品成本。但是，现在的保护可称之完善吗？两套保护是否是各自独立的且完整的？保护的独立性主要体现在回路设计上，从交流电压、电流输入回路，到直流母线、直流熔断器的选取，再到各开关量的输入、输出，以及纵联保护的通道各环节是否可能存在公用节点，这些环节均影响到保护的独立性，虽然按照双重化的设计原则说，两套保护的各环节相关性均应为零，但实际应用中，难度较大，而且，还存在一些正常运行时似乎表现的是彼此独立，但一旦某元件损坏或在某些操作时，两套保护却表现出相互牵连的情况。

保护的完整性主要体现在保护装置对各类故障和异常的反应能

力上，无论线路、变压器、母线保护，在既定的运行方式和定值下，现在的微机装置都能正常反映区内的第一次故障，但是对复杂故障形态以及非既定方式，如区外转区内故障、故障点在开关与ta间的特殊故障、连续性故障、运行方式突变等，目前的许多保护都不能保证可靠、选择、灵敏和快速动作。例如目前很被推崇的线路光纤纵差保护，在开关与ta间发生故障时，母差保护动作但不能切除故障，对侧纵联方向保护靠母差停信可以选相跳闸，而光纤纵差保护则无此功能。

2 线路保护

对线路保护，纵联通道的组织需要特别注意。双重化配置的两套主保护应采用相互独立的、高可靠性通道。鉴于光纤通道的优越性，

应优先采用光纤通道，条件允许时，优先采用专用光芯传输保护信号。如果两套主保护均采用光纤通道，这两个路由不能出现公用环节，也即传输两套保护信号的通信设备（光缆、光端机、pcm接口等）及其直流电源应相互独立。因此，通道设备按照保护的要求进行双重化配置和改造，应该成为专业人员的共识，在相关的标准和规程中，应该对一条通道传输保护信号的路数有所限制。

3 母线及失灵保护

在二十五项反措继电保护实施细则中，己明确规定了母差保护双重化的原则，同时也明确规定了失灵保护单配置的原则。使用微机型母线保护装置时，由该装置实现失灵保护功能，不再单独配置失灵保护装置。考虑设备失效的不同时性，可认为这样的配置方式不降低失灵保护的可靠性。变压器开关起动失灵的问题，争议颇多。但在按近后备方式配置保护的厂站，若变压器开关真的拒动，其它设备的保护可能不动作，变压器有可能损坏。这显然不符合/所有运行设备都必须由两套交、直流输入和输出回路相互独立，并分别控制不同断路器的继电保护装置进行保护这一基本原则。但变压器开关起动失灵时，必须解决好电流起动的灵敏度、电压闭锁的灵敏度、电流接点的粘连、变压器保护的及时返回等问题。微机失灵保护的使用可能可以解决一些问题，微机失灵保护指的是电流以判别元件、时间元件、闭锁元件及逻辑出口元件均在同一微机型装置中的失灵保护，保护动作作为该装置的开入量，仅电流判别或仅时间及逻辑元件使用微机型装置，其它元件另有装置的，不属微机失灵

保护。对变压器保护不能快速返回的问题，属于变压器保护软件因素的，制造厂家必须解决；因变压器中低压侧有电源等原因造成的，只能依赖微机失灵保护的电流判别元件可靠返回。

4 变压器保护

变压器作为联接高、低压系统的“接口”设备，在系统中“承上启下”，历史的经验和教训不断告诉我们，变压器保护反复在扮演防止事故扩大或直接扩大事故两种截然不同的角色。在主网的线路、母线、变压器保护双重化配置后，必须明确，应当大力简化变压器后备保护的配置，变压器后备保护不需要作为双重化配置保护元件的后备，只应当作为按远后备原则配置保护的母线、线路的后备。对未配置母线保护的低压母线，只应当作为按远后备原则配置保护的母线、线路的后备。对未配置母线保护的低压母线，变压器保护中还应当配置相应保护段作为低压母线的主保护，跳变压器低压侧开关，另配置后备段跳其它开关。为保证变压器的运行安全，考虑变压器内部故障时电气量的不确定性以及外部故障切除时间

的不确定性，变压器还应当配置按其热稳定性整定的保护。为此，变压器制造厂应提供变压器绕组流过故障电流大小与允许时间的

关系曲线，类似于发电机允许承受负序的a值要求。变压器保护配置与整定时，应根据此曲线配置与之相适应的保护。这段保护不是电网的短路后备保护，应该是保证变压器运行安全的主保护之一。

5 旁路开关及其保护

旁路开关的保护如何配置，实际上应该取决于它所要带路的设备

的保护配置。考虑转带线路开关，线路保护又为双重化配置时，旁路保护也应该按双重化的原则配置；如果各线路保护都未考虑双重化配置，旁路保护自然也可仅单套配置。考虑转带变压器开关，变压器保护如能切换至旁路开关的ta，旁路保护就不需要双重化配置。

6 保护的检验

保护的检验问题目前是比较突出的一个难点。检验时机、检验项目、检验时间矛盾重重，不少人寄希望于双重化的保护配置，认为这就可以解决保护的检验问题了，但从前面的分析可见，双重化的保护配置不是为了检验，而是保护系统正常运行的要求。换句话说，需要配置双重化保护的，停运任意一套，都应视为不正常运行状态，需要尽快恢复，除非那些本就对双重化无要求的厂站。因此，双重化保护的检验是需要停运相应的一次设备来进行的，若用旁路开关转带，其保护也应双重化。为解决检验时间与检验质量的矛盾，必须非常重视新安装设备检验及其投运验收，应有合理的标准、合同、法规等规范新安装设备检验及其后续的考核。新安装设备检验的时间一般比较充裕，所以应进行全面检查，力求全面完整，不应为追求工程进度而压缩保护安装调试的时间，进而导致调试质量的降低。保护装置正式运行后，进行定期检验，可结合一次设备每年的预试进行，只进行少量针对性试验，如接线端子、保护插件等接触不良问题，同时应大力推广自动检验技术的使用。对母差保护，应以安排合理的运行方式、采取临时保护措施、检修人员精心准备等