有關(guān)220kV電網(wǎng)繼電保護(hù)的探討

趙永昱

【摘要】隨著我國電力技術(shù)的發(fā)展及對電網(wǎng)繼電保護(hù)的不斷研究，電網(wǎng)繼電保護(hù)技術(shù)有了新的發(fā)展，并逐步走向成熟，作為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的第一道防線，繼電保護(hù)無時(shí)無刻都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。本文在認(rèn)識電網(wǎng)繼電保護(hù)重要性的基礎(chǔ)上，針對220kV以上電網(wǎng)繼電保護(hù)進(jìn)行著重分析，主要從自動重合閘保護(hù)、縱聯(lián)保護(hù)及零序電流保護(hù)三個(gè)方面對其進(jìn)行了闡述，以期為保障電網(wǎng)的安全性、穩(wěn)定性及正常運(yùn)行提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】220kV電網(wǎng)繼電保護(hù)自動重合閘縱聯(lián)保護(hù)零序電流保護(hù)

繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)在發(fā)生故障或出現(xiàn)威脅安全運(yùn)行狀況時(shí)，利用繼電器來保護(hù)發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路等電力系統(tǒng)元件免受損壞的措施。利用繼電保護(hù)措施可以在最短的時(shí)間內(nèi)，自動從系統(tǒng)中切除故障設(shè)備，或者發(fā)出信號讓工作人員及時(shí)排除故障，從而將損失減少到最小。在本文中，所確定的220kV及以上電網(wǎng)繼電保護(hù)研究范圍主要指220kV、330kV、及500kV電網(wǎng)。這三個(gè)等級的電網(wǎng)繼電保護(hù)可以通過線路、母線以及與電網(wǎng)保護(hù)配合有關(guān)的變壓器等電力設(shè)備繼電保護(hù)運(yùn)行整定。但本文以自動重合閘保護(hù)、縱聯(lián)保護(hù)和零序電流保護(hù)策略為研究對象，主要是由于這些策略的運(yùn)用可以保證220kV及以上電網(wǎng)繼電保護(hù)實(shí)施的快速性、正確性及有效性。

一 220kV及以上電網(wǎng)繼電保護(hù)原則

由于220kV及以上電網(wǎng)繼電保護(hù)方式較多，所以在確定使用何種繼電保護(hù)策略的同時(shí)必須遵守一定的原則，只有在統(tǒng)一的規(guī)范要求下，才能更有效地體現(xiàn)電網(wǎng)繼電保護(hù)效果。220kV及以上電網(wǎng)的繼電保護(hù)，必須滿足可靠性、速動性、選擇性及靈敏性的基本要求。可靠性由繼電保護(hù)裝置的合理配置、本身的技術(shù)性能和質(zhì)量以及正常的運(yùn)行維護(hù)來保證；速動性由配置的全線速動保護(hù)、相間和接地故障的速斷段保護(hù)以及電流速斷保護(hù)取得保證；通過繼電保護(hù)運(yùn)行整定，實(shí)現(xiàn)選擇性和靈敏性的要求，并處理運(yùn)行中對快速切除故障的特殊要求。對于300kV、500kV電網(wǎng)和聯(lián)系不強(qiáng)的220kV電網(wǎng)，在保證繼電保護(hù)可靠動作的前提下，重點(diǎn)應(yīng)防止繼電保護(hù)裝置的非選擇性動作；而對于聯(lián)系緊密的220kV電網(wǎng)，重點(diǎn)應(yīng)保證繼電保護(hù)裝置的可靠快速動作。

二 220kV及以上電網(wǎng)繼電保護(hù)方式淺析

1．自動重合閘繼電保護(hù)

自動重合閘裝置是當(dāng)斷路器跳開后按需要自動投入的一種自動裝置。其正確動作率可達(dá)到了99.75%，采用自動重合閘的繼電保護(hù)可以在提高供電可靠性的基礎(chǔ)上，保證電網(wǎng)系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，并糾正斷路器的誤跳閘。其常用方式有單相自動重合閘和綜合重合閘兩種。

第一，單相自動重合閘，要求在保證選擇性的基礎(chǔ)上同時(shí)擁有足夠的靈敏性。在動作時(shí)限的選擇方面，除應(yīng)滿足三相重合閘時(shí)所提出的要求外，還應(yīng)考慮兩側(cè)選相元件與繼電保護(hù)以不同時(shí)限切除故障的可能性和潛供電流對滅弧所產(chǎn)生的影響。時(shí)刻注意：線路電壓越高，線路越長，潛供電流就越大，潛供電流持續(xù)時(shí)間與其大小有關(guān)，而且與故障電流的大小、故障切除的時(shí)間、弧光的長度以及故障點(diǎn)的風(fēng)速等因素有關(guān)。單相自動重合閘在絕大多數(shù)情況下保證對用戶的供電，并提高系統(tǒng)并列運(yùn)行的動態(tài)穩(wěn)定性，但在具體實(shí)踐中需要有按相操作的斷路器。重合閘回路的接線比較復(fù)雜，促使了保護(hù)的接線、整定計(jì)算和調(diào)試工作復(fù)雜化。為了彌補(bǔ)以上缺點(diǎn)，可以通過綜合重合閘方式來解決。

第二，綜合重合閘是指當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，采用單相重合閘方式；而當(dāng)發(fā)生相間短路時(shí)，采用三相重合閘方式。實(shí)現(xiàn)綜合重合閘回路接線時(shí)應(yīng)考慮的以下一些不足：一是單相接地故障時(shí)只跳故障相斷路器，然后進(jìn)行單相重合。二是相間故障時(shí)跳三相斷路器，然后進(jìn)行三相重合。三是選相元件拒動時(shí)，應(yīng)能跳開三相并進(jìn)行三相重合。

2．縱聯(lián)保護(hù)

隨著電力技術(shù)的發(fā)展，目前220kV及以上電網(wǎng)縱聯(lián)保護(hù)采用反應(yīng)兩側(cè)電量的輸電線路縱聯(lián)保護(hù)方式。通過利用通信通道將兩端的保護(hù)裝置縱向聯(lián)結(jié)起來，將兩端的電氣量比較，以判斷故障在區(qū)內(nèi)還是區(qū)外，保證繼電保護(hù)的選擇性。

縱聯(lián)保護(hù)一般分為方向比較式縱聯(lián)保護(hù)和縱聯(lián)電流差動保護(hù)兩種，從具體方式上來看，主要有縱聯(lián)差動保護(hù)、高頻保護(hù)、微波保護(hù)、光纖差動保護(hù)等，在這些方式之中，靈敏度整定要不得小于2.0。

3．零序電流保護(hù)

零序電流保護(hù)一般為四段式。在復(fù)雜環(huán)網(wǎng)中為簡化整定配合，零序電流保護(hù)I、II、III、Ⅳ各段均可分別經(jīng)零序功率方向元件制約。如實(shí)際選用的定值，不經(jīng)過方向元件也能保證選擇性時(shí)，則經(jīng)方向元件制約。為了不影響各保護(hù)段動作性能，零序方向元件要有足夠的靈敏度，在被制約保護(hù)段末端故障時(shí)，零序電壓應(yīng)不小于方向元件最低動作電壓的1.5倍，零序功率應(yīng)不小于方向元件實(shí)際動作功率的2倍。方向零序電流I段定值和無方向零序電流I段定值，按躲過本線路區(qū)外故障最大零序電流整定。若本線路采用單相重合閘方式，尚應(yīng)按躲過本線路非全相運(yùn)行最大零序電流整定。零序電流II段定值，若相鄰線路配置的縱聯(lián)保護(hù)能保證經(jīng)常投入運(yùn)行，可按與相鄰線路縱聯(lián)保護(hù)配合整定，躲過相鄰線路末端故障。否則，按與相鄰線路在非全相運(yùn)行中不退出運(yùn)行的零序電流II段配合整定；若無法滿足配合關(guān)系，則可與相鄰線路在非全相運(yùn)行過程中不退出工作的零序段配合整定。

三 結(jié)語

繼電保護(hù)設(shè)計(jì)是電力系統(tǒng)安全正常運(yùn)行的重要保障，目前已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。