大型变电设备继电保护常见问题解析

大型变电设备继电保护常见问题解析

发表时间：2018-03-01T10:46:40.820Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第27期作者：王萌

[导读] 大型发电机、变压器的造价高昂，结构复杂，一旦发生故障遭到破坏，其检修难度大，检修时间长，要造成很大的经济损失。

内蒙古电力（集团）有限责任公司锡林郭勒电业局内蒙古锡林浩特市 026000

摘要：电力系统中有许多的设备，其中包括大型的变电设备。这些变电设备往往会引发故障，而且后果比较严重。本文对大型变电设备继电进行研究，对目前的继电保护方案进行研究，分析其存在的一些问题。在此过程中会结合大型变电设备的特点。希望这些探索可以将大型变电设备继电保护加以提高，为相关的工作人员提供借鉴。

关健词：变电设备；继电保护；零序电流保护；横差保护

大型发电机、变压器的造价高昂，结构复杂，一旦发生故障遭到破坏，其检修难度大，检修时间长，要造成很大的经济损失。微机保护装置作为电力系统的二次设备，它担负着电力系统一次设备的安全保卫工作，它的可靠性定义是指该保护装置在规定的范围内发生了它应该动作的故障时，它不应该拒绝动作;而在任何其它保护不应该动作的情况下，它不应错误地动作，所以说可靠性包括可信赖性和安全性。目前对于大型发电、变电设备实施的继电保护，都是依靠微机保护装置来实现的，针对大型变电设备的一些特殊特点，现有的微机继电保护装置或方案都或多或少的存在一些问题，本论文就主要结合其中存在的问题进行分析，以期找到可供指导或借鉴的解决方案，并和广大同行分享。

一、继电保护在变电设备的重要作用

继电保护是预防事故，减少经济损失的一种自动切断装置，对保护变电站的安全起到关键性的作用。对电网和变电站的运行状况进行分析，选择合理的继电保护装置。继电保护是通过触点的继电保护器来实现，超过其额定值，自动切换，避免系统其他元件损坏，减小故障带来的大面积元件损坏。它具有速动性和和选择性特点。故障发生后能够第一时间采取措施，将故障元件分离出运行系统，减少故障元件带来的影响，控制故障点，避免造成扩散。由此可见对保护电网安全具有重大意义。

二、大型变电设备继电保护现状

2.1现有保护方案分析

对于大型变电设备的继电保护装置，这里以变压器为例进行分析，对于变压器的继电保护，多数保护方案是以微机控制系统为核心的接地保护系统作为变压器设备的继电保护系统，下面就以变压器为例，简单分析现有的接地继电保护方案。

（1）中性点直接接地的变压器。接地短路的后备保护毫无例外地采用零序电流保护，对高中压侧中性点均直接接地的自耦变压器和三绕组变压器，当有选择性要求时，应增设零序方向元件。

（2）中性点全绝缘变压器。这种变压器的接地保护，除了零序电流保护外，还应增设零序电压保护。用于变压器中性点不接地时，所连接的系统发生单相接地故障同时又失去接地中性点情况。发生此种故障对中性点全绝缘的变压器，虽然不致造成伤害，但对中性点直接接地的其他电气设备的绝缘将构成威胁。因此，靠零序电压保护切除故障。

（3）中性点分级绝缘变压器。对于220kV系统的变压器，它们的中性点仅部分直接接地，另一部分变压器中性点不接地运行。对于这类变压器的接地后备保护，动作后由零序电压保护首先跳开有关的不接地变压器，然后再由零序电流保护跳开直接接地的变压器，目的是防止中性点不接地系统发生接地故障时，故障点的间歇性弧光过电压可能危及电气设备的安全。

2.2存在问题分析

自带中性点和间隙过流采用单独的综合接线存在的问题大型变电设备继电保护存在的问题主要有以下几个方面。

（1）对于部分的中性点直接接地系统来说，分级绝缘变压器的接地故障发生后，要实施保护，这时需要将中性点不接地的变压器跳开，那么后果是很有可能全场或者是全站的变压器都会被切。

（2）针对全绝缘变压器应由零序电流保护。中性点接地的变压器会被第一时间切除，之后中性点不接地的变压器也会被切除，此时使用的是零序电压。假如接地故障的发生地是变压器的高压侧，那么很高的零序电压就会产生。但是，零序电压的保护需要动作时间，因此变压器的绝缘很有可能被破坏。最后，零序电流的危害很严重，其会出现在变压器的和应涌流中，因此零序电流保护的误动就会产生。（3）继电保护存在的其他问题。主要是对备用电源自动装置、故障录波器加以完善。增加系统的可靠性和安全性，发生故障后能够记录电流发生情况，为故障解决提供资料。地区电网满足主网提出的整定时间要求，下一级电压电网满足上一级电压电网提出的整定时间要求，供电变压器过电流保护时间满足变压器绕组热稳定要求，必要时，为保证设备和主网安全、保重要用户供电，应在地区电网或下一级电压电网适当的地方设置不配合点。

三、大型变电设备继电保护常见问题探讨

3.1零序电流保护

对于大型变电设备继电保护装置中，由于大型变电设备中浪涌电流特别大，因此除了常规的继电保护装置方案外，还需要零序电流保护，但是在实际应用中，零序电流保护的应用往往存在着这样或那样的问题，为了防止变压器和应涌流对零序电流保护的影响，保护设有谐波闭锁功能，当谐波含量超过一定比例时，闭锁零序电流保护。一般的，保护设有零序电流选跳开入允许投入控制字，该控制字设为“1”时，接地变压器通过零序电流保护给出选跳开出节点，不接地变压器零序电压保护收到这个外部选跳开入，同时零序电压元件动作，跳开本侧断路器。保护还设有高压侧自产零序电流投入控制字，该控制字设为“1”时，保护开放高压侧自产零序电流元件，作为保护加速出口的条件之一。由于间隙在击穿过程中，零序电压和间隙零序电流可能交替出现，为了使零序电压或间隙零序电流能够可靠动作，保护设有延时保持控制字，该控制字设“1”时，当间隙零序保护的零序电压元件或间隙零序电流元件动作后，保持一段时间，再延时返回。对高中压侧中性点均直接接地的自耦变压器和三绕组变压器，当有选择性要求时，应增设零序方向元件。

3.2横差保护

对于大型变电设备的横差保护，需要注意以下两个方面：

（1）发电机裂相横差保护。发电机裂相横差保护就是将一台发电机每相定子绕组分为两部分，各配以电流互感器，检测两组电流互感