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摘要:超高压电网只有在可靠性的前提下,才能更好的运行。本文主要分析了继电保护中的误动与拒动之间的相关问题,并探讨了其他继电保护的可靠性措施。
关键词:超高压;电网;继电保护;可靠性
超高压电网输送的电量多,设备配置复杂,一旦继电保护存在任何微小的失误都可能导致严重后果,威胁电力系统的正常运行。而影响保继电护可靠性的因素主要就是误动和拒动。因此,必须确保超高压电网继电保护的可靠性运作。
一、继电保护的误动与拒动简介
保护的可掌性主要体现在保护应动作时不拒动,不应动作时不误动上,要提高保护的可靠性,就必须防止保护的误动和拒动。
造成保护误动和拒动的原因有装置本身的回路设计、元件质量、调试运行维护的问题,也有保护配置和整定配合厦运行方式的问题。
我国的超高压电网的发展尚不成熟,特别是联络线负荷重且常是单回线,误动会造成更大的损失。应该重视:重要变电设备、无备用的重要联络线重要地区的送电线路应特别注意防误动;对和重要线路同一母线的次要线路应着重于防拒动;部分补偿设备及解列装置应以防拒动为主。
超高压电网中的保护防误动和防拒动的措施应是全方位的,但要侧重于保护装置的配置及装置本身的元件、接线及二次回路的抗干扰方面。如:为防止主变瓦斯保护误动,500kV变压器将同一主变的两套重瓦斯出口跳闸回路串联,为防止保护拒动,500kV线路采用两套完全独立的主保护实行双重配置,为防止干扰产生的误动和拒动,500kV的二次回路广泛采用屏蔽型电缆。
二、误动跟速动性的关系
超高压电同属大电流直接接地系统,多数多相故障是由单相故障发展而来,在故障瞬间若保护动作速度足够快,就可避免发展成多相故障。另外,在超高压电网中,系统短路暂态过程持续时间长,如500kV系统的时间常数约在8O~2O0ms之间,故障瞬间短路电流随时间的增长而增大,电流互感器的暂态磁通也随之大幅度增加,使铁心趋于饱和,传递变坏,导致保护不能正确动作。所以,超高压电网中的保护速动性意义重大,可以减少故障元件的损坏。不能在条件不具备时一味追求保护的快速性。处理超高压电网中的保护快速性问题主要措施有:
采用突变量型保护装置或者突变量型的微机保护装置。
尽可能缩短主保护的采样及处理周期。
主保护采用具有暂态特性的保护用电流互感器,并注意其暂态参数的选择及实际的二次负荷情况。
采用快速中间继电器,同时避免装置中出现逻辑上由多级中间继电器串联启动的跳闸出口回路。
三、选择性与灵敏性
保护选择性的好坏,直接影响着保护的可靠性。选择性一定要确保灵敏性配合。传统的0.5s时间级差并不能保证系统的稳定,进而可能导致故障设备的后备保护拒动。要缩短时间级差,就必须考虑后备保护固时差太短而误动,从而使保护有失击选择性的可能,因此,大幅度压缩时间级差时应注意:
尽可能加快主保护动作时间,采用高精度的时间元件,尽量缩短断路器的分闸时间,特别注意故障判别(测量)元件、中间元件、时间元件在故障切除后的快速返回问题。
从灵敏性配合方面看,如果保护的灵敏性超出了一定范围就容易产生误动,使保护丧失选择性,从我国超高压电网的现状来看,不能过份强调提高灵敏性,所以,保护的灵敏性配合时不应超出电网实际需要的灵敏度,对某些难得一遇的特殊情况应另作处理,由于超高压电网普遍采用 主接线,电流互感器二次采用“和电流”接线,保护回路的汲出电流既可能导致保护拒动,也可能使断路器失灵保护电流判别元件在断路器跳闸后不返回而造成断路器失灵保护误动。在超高压电网中由于变压器和线路的主保护大都按双重化配置,母线也有专用的母线保护及断路器失灵保护,故后备保护趋向于近后备方式。
四、抗干扰要点
随着通讯事业的发展,电力所受到的干扰越来越多,且超高压电网的一次电压高、电流大、时间常数也大,由电晕产生的无线电干扰水平及暂态电压幅值高,过渡时间长,易对保护装置造成干扰,而超高压电网中常用的晶体管保护、集成电路保护、微机保护装置中的电子器件又极易受干扰,一旦这些元件受到干扰,便可能造成保护的误动或拒动。保护装置的抗干扰问题显得十分重要,通常干扰分量主要由静电耦合、电磁耦合和接地点三种方式进入二次回路,从而作用于保护装置。
在干扰未进入装置前必须先屏蔽、隔离、滤波,对小部分越过外部防线闯入装置的干扰分量再进一步滤波吸收。抗干扰的常用方法有:
控制室与保护室应设置电磁屏蔽网,土建时埋入墙中,并使用屏蔽性能好的保护屏。
凡需抗干扰的二次回路均采用带屏蔽层的控制电缆,通常将电缆两头的屏蔽层可靠接地。
电缆沟走向应尽量避免与一次母线平行,不同控制电压等级以及不同回路避免使用同一根多芯电缆,二次回路或保护装置配线时,不允许将电流互感器和电压互感器的二次线与弱信号线混合捆绑,两者应单独走线,并尽量拉开距离,避免平行。
交流电压、电流二次回路只应有一点接地。保护装置的交直流引线应先经抗干扰电容滤波后再进入保护装置。
所有A/D量都应经光电隔离后再进入主板,开关量须经空接点及光电隔离后才能出入装置内部。
采样中应根据保护的性质,选用软件滤波算法。保护装置间或保护与外部计算机间若进行数据通讯时应考虑采用合适的纠错技术。
应考虑采用看门狗(Watchdog)技术,以便在部分强干扰越过各道防线进入微机内部引起系统出错或程序跑飞时使系统自动复位,重新进入原定的程序。
此外,还应确保投运后各屏蔽点接地良好,电缆屏蔽层没有遭到外力破坏或腐蚀损坏,电缝沟盖板有无盖好,其钢筋接地点是否良好,同时避免在保护装置附近使用对讲机,手提电话等无线通讯设备。要注意稳态干扰,更应注意雷击或系统发生故障时的暂态干扰。
五、其他继电保护的可靠性措施
1.继电保护的全过程管理
在设计继电保护配置时,必须综合考虑装置投资、维护费用、拒动或误动损失等,并进行全过程管理,重点考虑继电保护在超高压电网中的设备选型、安装调试、验收投运、运行维护等各环节,同时还应该严格遵守和贯彻落实《继电保护和安全自动装置技术规程》等技术规范准则,有效减少继电保护故障事故。
2.严格交接验收设备装置
严格按照工艺标准严格交接验收设备装置,是确保设备装置质量和性能的关键,能有效避免设备装置的安全隐患。所以,安装并调试完超高压电网继电保护后,需严格自检、专业验收,合格后再向相关单位提交验收单,并组织检修、运行、管理单位试验继电保护联调、断路器开关合闸等,所有试验成功并清理现场后,才能签验收单。
3.每隔一段时间检修设备装置
虽说当前继电保护得到了发展和完善,但是还是需要强化维修二次回路,并做好定期状态检修,看电缆接触是否良好,电缆的绝缘功能是否良好,继电保护性能满足保护要求,确保不会出现擅自拒动和误动等情况。在这,在超高压电网继电保护运行中,还要重视落实电网设备监测和维护规范准则,并在节假日、夏季大负荷期间加强重要设备检修。
4.强化继电保护操作安全管理
为了确保继电保护自动运行、操作安全管理,一定要规范安全运行标准,并明确操作流程,还需重视继电保护、自动装置操作和一次设备操作间密切配合,以免出现不正确的继电保护、自动装置操作,导致设备跳闸。再者,还必须改善继电保护和自动装置的运行环境,以便及时发现和解决装置中的安全隐患。
参考文献:
[1]周一青.基于提高继电保护安全可靠运行措施的分析[J].电源技术应用.2013(12):141.
[2]李永庆.电力系统继电保护安全运行的对策[J].中国新技术新产品.2013(18):130.
[3]许言路.电力系统继电保护所存在的问题研究[J].科技资讯.2012(16):122.
关键词:超高压;电网;继电保护;可靠性
超高压电网输送的电量多,设备配置复杂,一旦继电保护存在任何微小的失误都可能导致严重后果,威胁电力系统的正常运行。而影响保继电护可靠性的因素主要就是误动和拒动。因此,必须确保超高压电网继电保护的可靠性运作。
一、继电保护的误动与拒动简介
保护的可掌性主要体现在保护应动作时不拒动,不应动作时不误动上,要提高保护的可靠性,就必须防止保护的误动和拒动。
造成保护误动和拒动的原因有装置本身的回路设计、元件质量、调试运行维护的问题,也有保护配置和整定配合厦运行方式的问题。
我国的超高压电网的发展尚不成熟,特别是联络线负荷重且常是单回线,误动会造成更大的损失。应该重视:重要变电设备、无备用的重要联络线重要地区的送电线路应特别注意防误动;对和重要线路同一母线的次要线路应着重于防拒动;部分补偿设备及解列装置应以防拒动为主。
超高压电网中的保护防误动和防拒动的措施应是全方位的,但要侧重于保护装置的配置及装置本身的元件、接线及二次回路的抗干扰方面。如:为防止主变瓦斯保护误动,500kV变压器将同一主变的两套重瓦斯出口跳闸回路串联,为防止保护拒动,500kV线路采用两套完全独立的主保护实行双重配置,为防止干扰产生的误动和拒动,500kV的二次回路广泛采用屏蔽型电缆。
二、误动跟速动性的关系
超高压电同属大电流直接接地系统,多数多相故障是由单相故障发展而来,在故障瞬间若保护动作速度足够快,就可避免发展成多相故障。另外,在超高压电网中,系统短路暂态过程持续时间长,如500kV系统的时间常数约在8O~2O0ms之间,故障瞬间短路电流随时间的增长而增大,电流互感器的暂态磁通也随之大幅度增加,使铁心趋于饱和,传递变坏,导致保护不能正确动作。所以,超高压电网中的保护速动性意义重大,可以减少故障元件的损坏。不能在条件不具备时一味追求保护的快速性。处理超高压电网中的保护快速性问题主要措施有:
采用突变量型保护装置或者突变量型的微机保护装置。
尽可能缩短主保护的采样及处理周期。
主保护采用具有暂态特性的保护用电流互感器,并注意其暂态参数的选择及实际的二次负荷情况。
采用快速中间继电器,同时避免装置中出现逻辑上由多级中间继电器串联启动的跳闸出口回路。
三、选择性与灵敏性
保护选择性的好坏,直接影响着保护的可靠性。选择性一定要确保灵敏性配合。传统的0.5s时间级差并不能保证系统的稳定,进而可能导致故障设备的后备保护拒动。要缩短时间级差,就必须考虑后备保护固时差太短而误动,从而使保护有失击选择性的可能,因此,大幅度压缩时间级差时应注意:
尽可能加快主保护动作时间,采用高精度的时间元件,尽量缩短断路器的分闸时间,特别注意故障判别(测量)元件、中间元件、时间元件在故障切除后的快速返回问题。
从灵敏性配合方面看,如果保护的灵敏性超出了一定范围就容易产生误动,使保护丧失选择性,从我国超高压电网的现状来看,不能过份强调提高灵敏性,所以,保护的灵敏性配合时不应超出电网实际需要的灵敏度,对某些难得一遇的特殊情况应另作处理,由于超高压电网普遍采用 主接线,电流互感器二次采用“和电流”接线,保护回路的汲出电流既可能导致保护拒动,也可能使断路器失灵保护电流判别元件在断路器跳闸后不返回而造成断路器失灵保护误动。在超高压电网中由于变压器和线路的主保护大都按双重化配置,母线也有专用的母线保护及断路器失灵保护,故后备保护趋向于近后备方式。
四、抗干扰要点
随着通讯事业的发展,电力所受到的干扰越来越多,且超高压电网的一次电压高、电流大、时间常数也大,由电晕产生的无线电干扰水平及暂态电压幅值高,过渡时间长,易对保护装置造成干扰,而超高压电网中常用的晶体管保护、集成电路保护、微机保护装置中的电子器件又极易受干扰,一旦这些元件受到干扰,便可能造成保护的误动或拒动。保护装置的抗干扰问题显得十分重要,通常干扰分量主要由静电耦合、电磁耦合和接地点三种方式进入二次回路,从而作用于保护装置。
在干扰未进入装置前必须先屏蔽、隔离、滤波,对小部分越过外部防线闯入装置的干扰分量再进一步滤波吸收。抗干扰的常用方法有:
控制室与保护室应设置电磁屏蔽网,土建时埋入墙中,并使用屏蔽性能好的保护屏。
凡需抗干扰的二次回路均采用带屏蔽层的控制电缆,通常将电缆两头的屏蔽层可靠接地。
电缆沟走向应尽量避免与一次母线平行,不同控制电压等级以及不同回路避免使用同一根多芯电缆,二次回路或保护装置配线时,不允许将电流互感器和电压互感器的二次线与弱信号线混合捆绑,两者应单独走线,并尽量拉开距离,避免平行。
交流电压、电流二次回路只应有一点接地。保护装置的交直流引线应先经抗干扰电容滤波后再进入保护装置。
所有A/D量都应经光电隔离后再进入主板,开关量须经空接点及光电隔离后才能出入装置内部。
采样中应根据保护的性质,选用软件滤波算法。保护装置间或保护与外部计算机间若进行数据通讯时应考虑采用合适的纠错技术。
应考虑采用看门狗(Watchdog)技术,以便在部分强干扰越过各道防线进入微机内部引起系统出错或程序跑飞时使系统自动复位,重新进入原定的程序。
此外,还应确保投运后各屏蔽点接地良好,电缆屏蔽层没有遭到外力破坏或腐蚀损坏,电缝沟盖板有无盖好,其钢筋接地点是否良好,同时避免在保护装置附近使用对讲机,手提电话等无线通讯设备。要注意稳态干扰,更应注意雷击或系统发生故障时的暂态干扰。
五、其他继电保护的可靠性措施
1.继电保护的全过程管理
在设计继电保护配置时,必须综合考虑装置投资、维护费用、拒动或误动损失等,并进行全过程管理,重点考虑继电保护在超高压电网中的设备选型、安装调试、验收投运、运行维护等各环节,同时还应该严格遵守和贯彻落实《继电保护和安全自动装置技术规程》等技术规范准则,有效减少继电保护故障事故。
2.严格交接验收设备装置
严格按照工艺标准严格交接验收设备装置,是确保设备装置质量和性能的关键,能有效避免设备装置的安全隐患。所以,安装并调试完超高压电网继电保护后,需严格自检、专业验收,合格后再向相关单位提交验收单,并组织检修、运行、管理单位试验继电保护联调、断路器开关合闸等,所有试验成功并清理现场后,才能签验收单。
3.每隔一段时间检修设备装置
虽说当前继电保护得到了发展和完善,但是还是需要强化维修二次回路,并做好定期状态检修,看电缆接触是否良好,电缆的绝缘功能是否良好,继电保护性能满足保护要求,确保不会出现擅自拒动和误动等情况。在这,在超高压电网继电保护运行中,还要重视落实电网设备监测和维护规范准则,并在节假日、夏季大负荷期间加强重要设备检修。
4.强化继电保护操作安全管理
为了确保继电保护自动运行、操作安全管理,一定要规范安全运行标准,并明确操作流程,还需重视继电保护、自动装置操作和一次设备操作间密切配合,以免出现不正确的继电保护、自动装置操作,导致设备跳闸。再者,还必须改善继电保护和自动装置的运行环境,以便及时发现和解决装置中的安全隐患。
参考文献:
[1]周一青.基于提高继电保护安全可靠运行措施的分析[J].电源技术应用.2013(12):141.
[2]李永庆.电力系统继电保护安全运行的对策[J].中国新技术新产品.2013(18):130.
[3]许言路.电力系统继电保护所存在的问题研究[J].科技资讯.2012(16):122.