刘俊辰
国网湖南省电力有限公司衡阳供电分公司 湖南 衡阳 421000
摘要：110kV智能变电站在电网之中的应用已然是电网未来发展的主要趋势，相较于传统变电站而言，其具备设备生产效率高、运行稳定以及效率较高的优势。本研究结合110kV变电站继电保护设备的故障原因、工作原理和应对故障的措施进行分析，为相关工作者提供一定的理论参考。
关键词：110kV；变电站；继电保护
0、引言
继电保护装置是保障电力系统设备正常运行的基本措施，当电力设备运行或电力传输故障问题出现后继电保护装置通过开关闸操作来做到对故障位置进行隔离，减小电力故障问题对电力系统整体运行的影响。在110kV变电站设备继电保护工作中需要从110kV变电站规模、运行效益等多个角度出发进行考虑，确保继电保护装置的有益效果得到充分发挥。
1、变电站继电保护的重要性
我国经济的快速发展，人民水平的不断提高，科技创新的力度不断加大，使得国家电力成为建设的动力，而这股动力的主要核心在于110KV变电站的改革应用，而变电站的主要保护对象就是继电保护。首先信息化的电力系统给国家和社会带来了巨大的便利，可以给社会提供一个更加稳定化、信息化、自动化的电力系统。但是要维持这种高质，安全可靠的变电站系统还是需要继电保护的。继电保护的好与坏对促进整个电网安全、持续、稳定的运行有着巨大的影响，继电保护得当，可以把电网故障损失降到最低；可以防止在电网的运转过程中出现电力事故；可以在发生电力事故后，起到最大的防护作用。由于信息化的介入，继电保护可以自动化排除故障，找到故障发生点，做出一些程序化的措施，减少系统损耗和经济损失。而且智能化的继电保护系统，可以节约人力物力，达到更高的效率。
2、110kV变电站继电保护常见故障
2.1短路故障
在继电保护装置中，变压器低压侧出现短路故障的情况十分常见，导致这种故障产生的原因较多，例如在设备保管、安装或运输过程中会发生机械损伤而导致绝缘破坏，长期低电压会加速设备绝缘部分老化等，绝缘老化或破坏会导致设备无法对电压进行承受，从而发生短路故障[2]。短路故障会带来非常严重的后果，例如引起地区性或区域性的大面积停电、电压突降而引发电灯的突然变暗等，为此必须对其进行及时的处理。
2.2运行故障
作为变电站继电保护中最常出现的故障，对电力系统所造成的影响也最大，如：短路故障、互感故障，其中短路故障较常发生在变压器低压侧区域，一旦该项故障发生，就会影响到变电站正常工作，尤其是在受到大电流影响下，变压器会受到较大冲击，严重情况下也会致使变压器被烧毁，同时也会对胍器内部结构造成影响；而互感器故障，由于互感器所发挥的作用是对电力系统实际运行状态进行实时监测，一旦出现二次电流失真、饱和等问题，就会导致互感器中存在电流过大，传变特性输出结果也会显示为零，进而导致断路器状态处于拒动状态，最终也会引发越级跳闸现象。
2.3主变差动保护故障
这种故障也比较常见，例如有一个110kV的变电站，其基本参数如下：主变容量为2万kVA；电压等级有三种，分别是110kV、35kV以及10kV。其中三种电压等级的接线方法各不相同，35kV的电压采用单母线的方法，10kV的电压为单母线分段带旁路。现要求增加一台1万kVA的主变压器，在设备调试阶段可以正常工作。进行110kV测开关测验时实行24h的空载没有问题发生，然而在进行35kV测开关测验时，主变差动保护启动了。经过探讨研究，虽然其保护领域内无状况发生，但是还是开启了主变差动保护，这种情况充分说明主变差动保护故障是接错了CT的极性造成的，后续的测验充分证明了这一结论。
2.4开关拒跳故障
随着配变容量和用电负荷的增加，通常110kV变电站继电保护在运行一定年份后会发生开关拒跳故障，而开关节点出现合闸卡死或焊死、开关所在线路发生相间短路、继电保护装置的开关过流保护缺少时限等因素，是导致此类故障发生的可能原因。根据现阶段110kV变电站继电保护各类故障的排查结果来看，继电保护装置的开关过流保护缺少时限是主要原因。
2.5二次电压回路故障
在继电保护的过程中，最令人关注的问题就属于二次电压回路问题，本身我们起到保护作用，但是由于二次电压回路可能又造成了新的故障，尽管PT二次回路设备并不多，接线的线路也不是很复杂，但是在PT二次回路运行中出现故障的情况很常见。通过实验结果表明：PT二次电压回路的问题主要在PT的开口三角电压回路运行不稳定。PT开口三角电压回路的故障问题主要是由电力机械上的原因所造成的，由于某些习惯的做法从而造成了短路的情况。二在第二次电压回路时，是由电压叠加在保护电压的过程中产生的电压变化，二次接地时要与接地网技术紧密联系，要通过优秀的接地工艺，将故障损失降到最小。
3、110kV变电站继电保护故障的应对措施
3.1短路故障的处理
为了有效处理低压侧近区出现的短路故障，可以采取如下措施:可以在低压侧附近增加相应的过留保护装置并对其进行限流速断；在变压器生产制造环境，采用恒压干燥的方式来对线圈进行处理，在装配过程中注意高压线圈高度问题，并对低压线圈压紧以及内线圈铁芯支撑等进行严格的控制，以此来提高变压器的绝缘水平；运维人员对变压器进行定期检查及短路试验，一旦发现短路故障要及时分析原因并处理。
3.2检修法、更新元件法和逐项替代法
将检修法、更新元件法和逐项替代法应用到变电站继电保护故障排查和处理中也能够发挥一定效果。其中检修法和更新元件法主要仰赖于运维工作人员实现，通过管理人员根据110kV变电站实际运行情况，并在此基础上制定与之相契合检修制度，通过定期组织和开展检修、维护工作，可以及时发现变电站继电保护中存在的故障，当发现继电保护系统中出现元件损坏情况，也能够及时采取更换措施进行处理。同时，变电站工作人员在开展日常继电保护管理工作时，也要加强培训和学习，在不断提高自身职责意识基础上，严格按照相关管理规范，有组织、有计划的开展继电保护管理工作，对各种电力设施工作原理也会掌握更加牢靠，自身故障分析和解决能力也能得到进一步提升，最终确保电力系统运行安全和稳定。此外，将逐项替代法应用到继电保护故障处理中，其工作原理主要是将并联在一起的回路进行逐项分离，然后按照顺序对其进行放回，在这过程中也能够进行逐一查找，对各个分支进行排查，最终对故障发生具体位置进行确定。
3.3主变差动保护故障的处理
将设备重新连接并启动运行，发现35kV侧负荷功率达到620kW以上时，保护装置的警报装置就会立刻启动。如果将设定值改为0.2A，保护装置的警报系统启动会延迟5s，这说明线路流过了超出临界值的不平衡线路，但是这种问题却无法在检查时发现。基于此原因，我们通过计算来研究，首先显示35kV侧的Kpm为1.39，35kV侧的CT变比应为200/5，但是却被错误地认为是400/5，将其改正后再进行调试，工作无问题出现。这是由于在使用不同生产线出产的开关时没有将其进行匹配，所以在以后的接线操作中切记要注意核查各个设备的参数值和保护限定值，以避免匹配不准确等情况的出现。
3.4开关拒跳故障的处理
继电保护装置的开关过流保护缺少时限是导致开关拒跳故障发生的主要原因，为此可以通过改变继电保护的运行方式来减少冲击的电流，从而确保开关的正常合闸。当然，改变电路并不能从根本上解决合闸冲击电流的问题，但是时限保护装置可以有效帮助继电保护避免遭受冲击电流的损害。
3.5二次回路故障的处理
①加强二次回路绝缘电阻的测定。测定回路的绝缘电阻，是检查电气设备的绝缘状态最简单的方法。通过测定的结果，就可以分析出是什么原因导致电气设备导电部分的绝缘故障，另外，也要格外重视安装在户外的一些设备，包括电流互感器、断路器控制箱、电压互感器以及二次回路与变压器相连的二次端子箱等。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。
②加强二次回路的整组试验。在进行正式输电之前，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。在试验过程中，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。另外，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。
③110kV变电站继电保护故障处理中的微机保护现在大部分110kV变电站已经实现了微机保护，达到了自动化的目的，对提高电网运行效果具有重要意义。变电站的微机保护系统主要是在继电保护、信号报警、监控等组成基础上，将单片机构成的保护、测控装置在仪表室内接收电流互感器等发出的信号，然后在计算机的辅助下将其转化为有功电度、有功功率等，微机保护可以对变电站内各个构成部分的工作状态进行监控，可以及时的发现问题并且进行有效的修正，而且也可以对继电保护中的一些整定值进行提前的设置。
3.6主变低压侧跳闸故障
主变低压侧发生跳闸故障，必须根据主变低压侧的保护动作进行处理。低压侧是由于线路故障、过载保护还是开关拒动造成的，如果是线路故障则及时发现线路存在故障的范围、原因，并采取相应的措施恢复故障线路;如果是过载保护导致低压侧的开关设备长时期处于超负荷运行，开关设备的温度不断升高、开关触电出现熔断现象，则需要更换开关设备就能恢复低压侧的正常运行;如果是由于开关拒动造成的，则需要排除开关拒动是由于主变低压保护装置失效造成的、还是保护装置没有及时监测到线路过电流和过电流并采取隔断措施导致低压侧跳闸故障，则需要检查保护装置性能。主变低压侧出现故障的时候，可以采用故障隔离方式，关闭主变低压侧的故障开关，并进行通电测试，如果是开关问题，通电以后出现保护盾牌。还可以进行拉合试验，检查主变低压侧的开关拒动线路，找到跳闸故障的原因。
4、结束语
110KV继电保护是电力系统的安全稳定运行的核心，若是在继电保护上不断进行科技创新，取得更多的突破性进展的话，想必对更早的实现一个安全可靠，稳定运行的全国电网做出卓越的贡献。全面性的发展电力系统和继电保护是我国电力企业探讨的问题，希望利用好电力系统的唯一性和不可替代性，推动我国的经济发展。
参考文献：
[1]洪杨.电力系统继电保护动作中故障及解决对策[J].低碳世界，2018（2）：119-120.
[2]于慧，刘家泰.浅谈电力系统继电保护故障分析与处理措施[J].中国新技术新产品，2017（11）：17-18.
[3]靳涛.浅谈电力系统中继电保护隐性故障分析与改进措施[J].科技创新与应用，2019（20）：206.