劉智琦 韓堯 馬榕谷

摘要：在整個(gè)電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)裝置是核心，其主要作用就是進(jìn)行自動(dòng)的系統(tǒng)電壓、電流等信息的處理。而變壓器則負(fù)責(zé)了與負(fù)荷連接。但是由于長(zhǎng)期處在高功耗狀態(tài)下。所以對(duì)于電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)高壓繞組以及低壓線路而言都需要安裝避雷器來(lái)對(duì)它們實(shí)施有效地限制和保護(hù)措施以防止損壞設(shè)備及人員安全事故發(fā)生從而保證整個(gè)電力系統(tǒng)能夠正常供電是10kV變電站極為重要的工作之一。

關(guān)鍵詞：10kV;電壓;回路異常

一、引言

電壓回路作為電力系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成成分，其對(duì)整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行，供電質(zhì)量，以及企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益都有著極大影響。因此必須加強(qiáng)高壓電源線路設(shè)計(jì)及用電安全管理。20世紀(jì)以來(lái)我國(guó)已進(jìn)行了直流電網(wǎng)改造等方面工作;但由于技術(shù)不成熟、設(shè)備差錯(cuò)和操作不當(dāng)而造成短路故障占比較高比例電網(wǎng)損失嚴(yán)重問(wèn)題仍未得到根本解決甚至還有可能進(jìn)一步惡化的趨勢(shì)發(fā)展著，對(duì)供配系統(tǒng)帶來(lái)不可挽回的巨大經(jīng)濟(jì)損失與社會(huì)影響。

二、電站10kV系統(tǒng)故障的分布與系統(tǒng)狀態(tài)

在電網(wǎng)運(yùn)行的過(guò)程中，主要是由三個(gè)方面產(chǎn)生作用：第一，電力系統(tǒng)本身存在故障。由于電能生產(chǎn)和分配都具有不確定性、復(fù)雜性等特點(diǎn)。因此對(duì)整個(gè)電網(wǎng)造成的影響也非常大;第二，輸電線路會(huì)受到雷擊或其他自然災(zāi)害等自然因素破壞而引起損壞或者中斷供電情況發(fā)生時(shí);第三點(diǎn)就是用戶自身負(fù)荷所帶來(lái)負(fù)載需求量過(guò)大導(dǎo)致斷路器出現(xiàn)問(wèn)題而無(wú)法檢修時(shí)等等一些人為活動(dòng)中產(chǎn)生的故障。

當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同程度的危害，可能造成整個(gè)電網(wǎng)對(duì)其他電氣設(shè)備等正常工作帶來(lái)影響。在運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行操作。若出現(xiàn)上述情況則需分析原因采取相應(yīng)處理措施;如果運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明該變電所在實(shí)際接線當(dāng)中存在著變壓器、發(fā)電機(jī)和互感器等過(guò)載以及斷相損壞問(wèn)題需要及時(shí)檢修并做好記錄以便于工作人員能夠迅速做出判斷，以避免電網(wǎng)對(duì)其他電氣設(shè)備造成干擾，造成不必要的短路事故發(fā)生。

三、10kV系統(tǒng)電壓回路異常處理方法分析

在對(duì)10kV系統(tǒng)電壓回路進(jìn)行異常處理時(shí)，會(huì)出現(xiàn)不同的情況，比如：當(dāng)變壓器發(fā)生單相接地故障時(shí)就有可能是斷開(kāi)元件、接線裝置及其他設(shè)備。但一般都只是局部放電或者部分放空等。而當(dāng)發(fā)生不正常運(yùn)行狀態(tài)下所產(chǎn)生電流和電壓突變才成為主要原因;其次就是由于負(fù)荷較小導(dǎo)致二次側(cè)電源啟動(dòng)后無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)排出電力回路中出現(xiàn)異常的現(xiàn)象，這也會(huì)造成系統(tǒng)電壓異常波動(dòng)使變壓器處于過(guò)負(fù)載或低電阻情況。在對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行方式和故障情況進(jìn)行分析后，電力系統(tǒng)中的各電氣元件，如變壓器、互感器等必須要有正確可靠度。然而由于各種因素引起電網(wǎng)供電不正常，其可靠性受到嚴(yán)重影響。為準(zhǔn)確評(píng)估對(duì)用電設(shè)備及其所在發(fā)電廠供電是否產(chǎn)生威脅及危害程度;為了簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程以及確定故障類型與范圍;需要根據(jù)具體條件選擇合適的方法或方案來(lái)進(jìn)行處理和檢驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行方式下所表現(xiàn)出的電氣特性曲線、高低壓斷路器分閘后短時(shí)電流值等。10kV系統(tǒng)電壓回路的正常運(yùn)行，需要對(duì)其接入點(diǎn)進(jìn)行采樣，并根據(jù)采集到數(shù)據(jù)分析異常情況。在常規(guī)處理方法中主要是通過(guò)以下幾種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)：采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法將電網(wǎng)電壓信號(hào)從模擬量轉(zhuǎn)換為非線性映射回輸出值;利用故障隔離技術(shù)、數(shù)字濾波技術(shù)以及電力電子裝置等相關(guān)設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)與隔離功能;對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的用電信息進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄。

運(yùn)行電壓實(shí)驗(yàn)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真操作，通過(guò)程序控制曲線的變化來(lái)判斷電壓回路是否處于異常狀態(tài)。在實(shí)際情況中：當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生三相短路時(shí)均不可能有單相信號(hào)出現(xiàn);同一個(gè)直流母線中有兩臺(tái)變壓器組絕緣保護(hù)接地故障等正常現(xiàn)象也是時(shí)有出現(xiàn)的;而只有當(dāng)三相相位重合度超過(guò)20°且沒(méi)有二次側(cè)分別隔離開(kāi)關(guān)或未斷開(kāi)連接無(wú)故障兩電源電壓，系統(tǒng)才會(huì)恢復(fù)正常運(yùn)行。

四、基于IEC61850的電壓回路異常處理方法

針對(duì)電網(wǎng)電壓回路中存在的異常，在對(duì)其進(jìn)行處理時(shí)，需要將系統(tǒng)接入了一個(gè)統(tǒng)一的可控整流器，并且與直流側(cè)經(jīng)變電設(shè)備連接。采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)后所規(guī)定的是：對(duì)于同一個(gè)機(jī)組母線或者主變壓器來(lái)說(shuō)。則只需改變?cè)摶ジ衅魃舷鄳?yīng)配置有1/2相同接通電源。當(dāng)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)電流較大（約為5mA）和輸出電壓不大于200MVA時(shí)就應(yīng)使交流總阻抗降低到4倍，從而消除不必要的誤差。根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的分析，電壓回路主要分為三個(gè)部分：一是變壓器，變電站中高壓電力線路大多數(shù)都采用的是單相低壓繞組形式。二是主接線器（或母聯(lián)）、隔離開(kāi)關(guān)。三是二次繼電器及各種保護(hù)裝置等設(shè)備組成了單元電路和集中控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

對(duì)于10kV系統(tǒng)電壓回路，由于其復(fù)雜的電力設(shè)備，如變壓器等必須實(shí)行分段運(yùn)行方式。在實(shí)施了不同級(jí)別的高壓配電網(wǎng)絡(luò)后再進(jìn)行切換操作時(shí)可以借鑒上文對(duì)變電站10V側(cè)序電流選擇異常、短路故障以及相與地之間跳閘情況下各次暫有無(wú)功沖突前饋信號(hào)來(lái)完成處理算法：對(duì)于發(fā)電機(jī)母線回路來(lái)說(shuō)當(dāng)電壓值大于0.4v系統(tǒng)的額定允許電壓要求時(shí)候，通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置切換到有功功率滿足系統(tǒng)內(nèi)最大負(fù)荷正常運(yùn)行。基于投切過(guò)錯(cuò)控制邏輯?？梢酝ㄟ^(guò)自動(dòng)重合閘、跳步合斷路器等來(lái)減少誤操作。當(dāng)系統(tǒng)處于不對(duì)稱短路狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)熄滅電弧和相關(guān)設(shè)備接地故障，利用分段開(kāi)關(guān)的開(kāi)閉功能消除切換過(guò)程中由于負(fù)載變化而引起的分相繞組間閉合或接觸不良問(wèn)題。

五、總結(jié)與展望

在對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)電壓回路進(jìn)行實(shí)時(shí)性的處理時(shí)，應(yīng)首先考慮的是合閘。而當(dāng)合閘后，由于操作人員出現(xiàn)了誤判導(dǎo)致部分支路停電。所以我們要避免這種情況。對(duì)于一些人為因素發(fā)生斷電現(xiàn)象的問(wèn)題應(yīng)對(duì)其進(jìn)行合理化解決措施;針對(duì)一些人為原因造成電路短路、過(guò)載等一系列不正常運(yùn)行狀態(tài)都應(yīng)該采取有效方法解決問(wèn)題;對(duì)系統(tǒng)電壓回路中可能存在故障引起裝置損壞和影響設(shè)備使用壽命的故障應(yīng)及時(shí)處理，并在設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)通知相關(guān)工作人員現(xiàn)場(chǎng)處理。

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