郑华英
中国电建集团福建工程有限公司 福建省福州市 350000
摘要：随着经济的发展，现在社会对于电能的需求越来越高由此电能的供应品质问题也逐渐受到大众的高度关注。变电站是供电系统最为关键的组成部分其运行质量如何直接关系到整个电力系统的健康水平。二次继电保护又是变电站不可或缺的一部分。故而，此次围绕变电站二次继电保护设计的有关问题展开讨论
关键词：变电站；继电保护；设计；
引言
电能无疑是现代社会生产以及发展等不可或缺的重要基础能源[1]。近年来随着经济的发展，对于电能的需求日益上升，同时对于电能的品质也有了更高的需求[2]。变电站是电能供应的重要环节。其健康、安全、稳定运行对于电能的高品质供应有着重要意义[3]。作为现代变电站的重要组成继电保护系统肩负着监测变电站、控制变电站以及维稳变电站运行的重要责任。因此此次对变电站二次继电保护设计展开探究有着一定的现实意义[4]。
1.继电保护设计机理
继电保护是对电力系统中发生的故障或异常情况进行分析及检测，对收到的报警或故障信号进行逻辑判断，从而直接将故障部分隔离、切除的一种重要措施。继电保护的主要工作原理为把源自被保护区域前后突变的数据作为输入量，如若输入量超过某一定值的情况下，则会随即诱发一系列的逻辑反应，由此产生各种对应的跳闸与信号。
图1继电保护工作原理图
如上图所示为继电保护的主要工作原理图。从图中可以看出对于继电保护装置而言，测量、逻辑以及执行是其主要工作内容。这之中测量主要表示对电气设备进行测量。通过该过程的数据采集判断会产生一系列的逻辑参量，包括电流、电压、频率等等。该化解同时也是后续一系列工作开始的重要基础前提。而逻辑环节主要肩负着识别判断的作用，对各个测量得到的参数等同预先整定的定值进行逻辑判断；执行单元则主要基于逻辑单元所反馈的各项指令，对相应的各种保护做出动作响应。典型的包括跳闸以及告警等等。
2.继电保护设计诉求
第一，针对双母线的设置应当给予双套各自独立的电流采集量，电流保护的作用均呈现于双套母差的功能应用中；第二，针对完善了继电保护的双重配置之后，对于变电站的线路以及变压器失灵保护等均应当给予一对一的启动机制，由此提升失灵启动更为简便达成回路；第三，对于失灵电流的保护开展判断期间应当综合母线保护完成，取代不同相线彼此独立设备的失灵保护设备；第四，对于转变，无论何种故障形式，均需要母线实施保护配置。
3.二次继电保护设计
3.1变压器瓦斯保护
对于电力系统而言，变压器的运行稳定与否尤为关键。此外，变电站的变压器体量又比较大，故而实际应用期间应当综合考量多个方面的潜在因素，保证其运行稳定。瓦斯故障是变压器常见的故障形式之一。瓦斯保护的主要工作机理为，一旦变压器出现故障，则会导致故障位置迅速温升，由此导致周边的变压器油过热而膨胀。当油以及其他原料于电的作用下出现电力，由此产生大量的瓦斯气体。与此同时，在膨胀油的作用下变压器中的弹簧触点被联通，激活跳闸回路。
图2瓦斯保护工作原理
瓦斯保护也是典型的油浸式变压器的保护形式之一。重瓦斯和轻瓦斯是常见的瓦斯保护形式。前者的触点动作量主要基于油流速率来明确，常规变压器往往整定为0.6-1m/s，而后者则主要综合气体容积来整定，设定区间为250-300立方厘米。针对强迫油浸冷却形式的变压器等，为了规避油泵运行期间气体继电器出现误动作情况，需要设定为1.2-1.5m/s区间内。而就QJ1-80型号的继电器，松脱调节螺杆，转换弹簧长度，即实现了对于重瓦斯参量的设定。对气体保护而言，其往往存在于油箱之中，故而外部需要搭配差动保护进行配合，未有两者共同作用，从而可以较好的维稳变压器运行。
3.2变压器差动保护
差动保护为典型的综合循环电流方式实现功能的，同时该保护也是变压器的主保护之一。其主要工作机理为电流环流模式，如下图所示：
图3变压器差动保护示意图
实际，一次侧的电流向着二次侧流动期间，综合电流互感器原理，i1从TA1中流出，并且向着TA2方向运动，随后从TA2的非极性一端向着TA1的非极性端运行。由此整个电流形成了典型的回路运行。I2也是如此。运行期间，该保护经常会由于变压器存在的其他外部故障形式以及故障切除等暂态过程中存在明显的电流不平衡以及励磁涌流情况故而出现误动作。对此，实际投入该保护期间应当尽可能的降低或是消除不平衡电流等的干扰。差动保护的电力整定应当秉持三个层面的原则：
第一，避开变压器的励磁电流，即
第二，避开外部出现问题而产生的不平衡电流，即
m表示可靠性参量，一般以1.3为宜；
Ic表示变压器外部故障情况下导致的最高的不平衡电流值；
第三，避开电流互感器二次侧线路断线期间的电流值，即
n表示可靠性参量，一般以1.3为宜；
Id则表示变压器的最高负载电流值，如若该电流值不可控情况下，则可以选择其额定电流。
综合上述三个条件，选择之中最高值即为差动保护的动作电流整定参量。
3.3重合闸保护
实际当断路器工作异常情况下，以及对于异常的电流工程进行判断之后，二次典型设计内不会开展配置断路器的辅助保护模块。故而，实际作业过程中对于各个回路的保护需要综合重合闸应用。这一时间段未来降低电流回路，同时也为了保持两个保护回路彼此的独立特性。继电保护设计过程中把两个重合闸实施一对一的线路保护机制，即维持于管控情况下实现各自不同策略。故而，各个回路的保护以及重合闸等能够同时启动以及运行，或者同时退出。如若电力运行只需要单个重合闸实施操作情况下，则另外一个从合闸能够筛选压板断开并对其实施管控设定。
3.4定时限过流保护
实际工作期间，可能因为设备原因、气候原因等多方面因素，现场运行线路出现各种故障情况。此时线路中电流可能急剧攀升，如若不进行及时隔离很有可能导致严重的后果。定时限电流保护即起到了这样一种作用，一旦监测回路中的电路高于某数值情况下随即响应动作。如下图所示即为其主要工作原理图
图4定时限过流保护原理图
如上图所示，一旦回路中存在短路情况，则大电流随即通过电流互感器的作用从而转变为二次小电流并通过继电器1KA以及2KA。如若电流高于电流继电器的动作电流情况下，则继电器响应，并将相关开状态触点闭合，启动时间则基于KT继电器明确，通过设定时间之后触点动作。正电源流过KT触点，信号继电器KS之后抵达中间继电器KM绕组中，动合触点随即闭合。这过程中正电源流过KM触点，断路器辅助触点并抵达对应的跳闸线圈中，由此使得激活跳闸动作，将故障隔离开阿里。于KT触点合上触发KM情况下，也会促使KS激活，动合触点随即闭合，期间KS吊牌响应告警。故障去除之后，短路电流随即消失，继电器随即复位，未有信号继电器要求手动归位。
定时限过流保护设备的工作机如下所示。一旦回路内的WL3的k1位置出现短路的情况下，则相关电流从电源依次通过WL1、WL2以及WL3并抵达k1位置，几个过电流保护随即响应触发，并综合要求选择。就动作3实施保护，3QF动作跳闸并隔断故障回路。保护2、3则有故障的去除随即复位，由此需要不同的保护设备的整定时间有所差异性。越是抵近电源位置则时限要求越长。
图5定时限过流保护原理图
过流保护为典型的后备保护形式。可以较好的规避变压器外部出现问题。对于动作电流值的设定需要秉持下述几方面原则。
首先，最大负荷电流以及避开变压器即
公式中kl表示安全参量，以1.2-1.3为宜；
ks表示反馈参量，以0.85-0.95为宜；
Im表示变压器的最高二次负荷电流量；
其次，综合躲过降压变压设备低压端电机运行初期的最大自启动电流即：
Kss表示自启动参量；
结合上述两个公式，选择其中最大值作为过流保护限值；
另外，动作时间的整定，对于变压器的过流保护而言，通常0.5-0.7为其动作时限，相较于变压器供电的回路保护伞而被的最大时限大一时限阶段。
4.二次继电保护关注要点
4.1 220Kv及以下变压器保护设备
一般的220Kv变压器主要以三相式三卷变压器居多，综合其技术设计规范，此类型的变压器会配备瓦斯保护以及差动保护等作用，特别是对其高压端以及中压端等均会配置复合电压保护功能，一些还会搭载零序方向电流保护以及间隙保护等功能，部分变压器装置也会搭载低压侧负荷电压过流保护功能。把各个方向的负荷电压保护和零序方向电流保护等联合起来从而反馈得到变压器的内部实际情况、母线回路反馈变压器自我保护、母线的临近的电压装置的接地状况以及出现的故障则为母线临近的装置予以保护。110Kv及以下的变压器设备等往往会搭载瓦斯以及差动等保护形式，就零序保护以及间隙保护和负荷电压过流保护等形式的保护作用以及220Kv的变压器作用相似。
4.2和通讯装置交互
对于电流的保护系统就通讯设备的诉求，两者要求高度配合。二次设计与该方面实施统一以及协作，就继电保护设备以及通讯设备层面开展了详细的规定，涵盖下述三个层面：第一，如果为五十公里以下的回路，条件允许的可率先应用双光缆。条件不允许的情况下以及未有迂回回路的诉求由双回线路设定双光缆；其次，当个回路的两组保护方式开展专业作业期间，应当基于两个独立的通讯装置等完成交互，各个通讯装置能够输送多达8个的保护参量；最后，如若运用专业的光线回路实施操作期间，光线回路能够直观的自通讯架直接引入。
4.3其余设备诉求
首先，断路器等的设定诉求为简化二次线路的工作，以规避长线路流入导致保护误动作，二次设计和断路器保护不一的情况下，实现断路器跳闸压力闭锁等作用，由断路器自我的机构箱完成；其次，对于双母线的设计诉求为尽可能的简化电压回路，提升保护设备，保证其运行稳定性。就双母线实施设计期间，二次的设计需要设备三相电压互感器支持[5]。
5.结束语
随着社会经济等的建设和发展，变电站所起到的重要作用被抬升至了新的高度。二次继电保护作为变电站的重要组成，更是关系到整个变电站系统的运行质量情况。对此结合不同的变电站形式以及规模，需要针对性的搭配不同的二次系统设计方案，对于各个继电保护设备参数的整定也需要综合实际情况分析得到。总而言之，未来随着智能变电站技术的不断落地和推广，对于二次设计也提出的更高的要求。由此，需要不断的学习和研究，以提高从业人员业务素养，以设计出更为科学、前沿的变电站继电保护系统。
参考文献
[1]匡兴杰. 关于建立变电站继电保护数据管理信息系统设计方案的研究[J]. 2006, 032(005):22-22.
[2]孙宏刚. 探讨二次继电保护装置在智能变电站应用[J]. 低碳世界, 2015, 000(030):79-80.
[3]文继锋, 盛海华, 周强,等. 智能变电站继电保护在线监测系统设计与应用[J]. 江苏电机工程, 2015, 034(001):21-24,29.
[4]范露晶. 变电站二次设备远程运维研究与应用[J]. 建筑工程技术与设计, 2018, 000(028):2407-2407.
[5]豆学云, 沈静飞. 智能变电站继电保护在线监测系统设计与应用[J]. 城市建设理论研究(电子版), 2015, 000(019):4569-4570.