110kV線路保護配置

鄭志磊

保定吉達電力建設(shè)集團有限責任公司，河北保定 071051

0 引言

對于110kV及以下電網(wǎng)，應(yīng)當盡可能以輻射狀網(wǎng)絡(luò)方式運行，地區(qū)電源也應(yīng)當以輻射線路接入聯(lián)絡(luò)變電所實行環(huán)狀或雙回線布置，但應(yīng)當遵循以開環(huán)或線路變壓器組方式運行的原則。

根據(jù)規(guī)程要求，110kV線路保護包括完整的三段相間距離保護、三段接地距離保護、三段零序方向過流保護和低頻率保護，并配有三相一次重合閘功能、過負荷告警功能，跳合閘操作回路。

眾所周知，輸電線的故障有單相短路接地故障、兩相短路接地故障、兩相短路不接地故障及三相短路故障10種。我國110kV及以上電壓等級電網(wǎng)中單相短路故障的幾率最多，其次是兩相接地短路，兩者合計約占輸電線路故障總數(shù)的90%。接地故障用零序電流保護、接地距離保護可以滿足要求。兩相短路不接地故障的幾率很小，約占2%～3%，其原因多半是由于兩導(dǎo)線受風吹而擺動的頻率不等造成的，三相短路基本都是不接地的，相間距離保護可以有效切除故障。

輸電線路故障不外是絕緣下降、雷害和外力破壞造成的。在我國110kV線路上通常有避雷線，所以故障時接地電阻一般小于5Ω，單相經(jīng)高電阻接地往往發(fā)生在樹枝生長導(dǎo)致導(dǎo)線經(jīng)樹枝對地放電時，接地電阻往往很大，這時由零序過流后備保護切除故障。遠后備保護的關(guān)鍵在于避開負荷狀態(tài)。對于接地故障用零序電流保護可以取得滿意的結(jié)果，對于相間故障都用阻抗繼電器實現(xiàn)。

1 距離保護

距離保護根據(jù)測量阻抗的大小，反應(yīng)故障點的遠近，故稱距離保護。同時，由于它是反應(yīng)阻抗參數(shù)而工作的，又稱為阻抗保護。距離保護在任何復(fù)雜形式的電網(wǎng)中都可有選擇性的切除故障，而且具有足夠的靈敏性和快速性，因此在高壓及超高壓線路中獲得了最廣泛的應(yīng)用。該裝置設(shè)置了完整的三段相間距離保護和三段接地距離保護。距離繼電器是距離保護的主要測量元件，應(yīng)滿足以下要求：

1）在被保護線路上發(fā)生直接短路時繼電器的測量阻抗應(yīng)正比于母線與短路點間的距離；

2）在正方向區(qū)外故障時不應(yīng)超越動作。超越有暫態(tài)超越和穩(wěn)態(tài)超越兩種。暫態(tài)超越是由短路的暫態(tài)分量引起的，繼電器僅短時動作，一旦暫態(tài)分量衰減繼電器就返回。穩(wěn)態(tài)超越是由短路處的過渡電阻引起的；

3）應(yīng)有明確的方向性。正方向出口短路時無死區(qū)，反方向短路時不應(yīng)誤動作；

4）在區(qū)內(nèi)經(jīng)大過渡電阻短路時應(yīng)仍能靈敏的動作（又稱動作特性能覆蓋大過渡電阻），但這主要是接地距離繼電器要考慮的問題；

5）在最小負荷阻抗下不動作，此由負荷限制電抗繼電器來實現(xiàn)；

6）不受系統(tǒng)振蕩的影響，此項由振蕩閉鎖功能得以實現(xiàn)；

相間距離保護反應(yīng)三相短路和各種兩相短路故障而動作，由于距離保護I段保護范圍不受系統(tǒng)運行方式變化的影響，Ⅱ、Ⅲ段也只在有助增電源或汲出電流時才受系統(tǒng)運行方式變化的影響，但比電流、電壓保護所受影響小，因此110kV電壓等級以上線路保護均須裝三段式相間距離保護，I、Ⅱ段為主保護，Ⅲ段為后備保護。

接地距離保護反應(yīng)接地故障也具有相間距離保護的優(yōu)越性，加之能和相間距離保護共用硬件，只是算法不同，因此該裝置配置了三段接地距離保護，I、Ⅱ段為主保護，Ⅲ段為后備保護。

2 零序方向電流保護

110kV電網(wǎng)都采用中性點直接接地方式。在這類電網(wǎng)中發(fā)生接地短路（單相接地短路或兩相接地短路）時，將產(chǎn)生很大的零序電流，而正常運行時零序電流很小，即使經(jīng)大電阻接地短路時，零序電流保護也可以有足夠的靈敏度。因為系統(tǒng)振蕩時沒有零序電流，所以零序電流保護不受系統(tǒng)振蕩的影響。階段式零序電流保護能準確、有效地切除故障幾率占到90%的接地故障，因此在110kV線路中零序方向電流保護得到廣泛應(yīng)用。但其受系統(tǒng)運行方式的影響較大，系統(tǒng)變壓器中性點接地數(shù)量的改變將改變它的保護范圍。

接地距離保護反應(yīng)接地故障受系統(tǒng)運行方式變化影響較小，但受故障點電弧電阻和接地電阻的影響較大，加之線路發(fā)生接地故障的機率高，故線路保護應(yīng)配置方向零序電流保護作接地距離的后備保護。本保護配置了靈敏的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段方向零序電流保護。

3 重合閘

在電力系統(tǒng)中，輸電線路是發(fā)生故障最多的設(shè)備，而且它發(fā)生的故障大都屬于暫時性的，如大風引起的碰線、線路通過線下樹木對地放電或異物落在導(dǎo)線上引起的短路等，這類故障在線路跳開后，電弧可自行熄滅，故障點的絕緣基本恢復(fù)到正常水平，這時合上電源就能夠恢復(fù)正常供電。因此，自動重合閘裝置在高壓輸電線路上得到極其廣泛的應(yīng)用。在高壓輸電線路上裝設(shè)自動重合閘，對于提高供電的可靠性意義非凡，即在輸電線路發(fā)生瞬時性故障時，可迅速恢復(fù)供電，從而提高供電可靠性；對于雙側(cè)電源的高壓輸電線路，可以提高系統(tǒng)并列運行穩(wěn)定性，從而提高線路輸送容量；可以糾正由于斷路器或繼電保護誤動作引起的誤跳閘。

根據(jù)生產(chǎn)需要，同時考慮我國的運行經(jīng)驗，對輸電線路的自動重合閘裝置（ZCH），提出如下要求：

1）動作迅速。在滿足故障點去游離所需要的時間和斷路器消弧室與斷路器的傳動機構(gòu)準備好再次動作所必需的時間條件下，ZCH的動作時間應(yīng)盡可能短。

2）不容許任意多次重合。如果重合閘多次重合于永久性故障，將使系統(tǒng)多次遭受沖擊，同時還可能損壞斷路器，從而擴大事故。

3）動作后應(yīng)能自動復(fù)歸。當ZCH成功動作一次后，應(yīng)能自動復(fù)歸，準備好再次動作。對于受雷擊機會較多的線路，這是必須的。

4）手動跳閘時不應(yīng)重合。當運行人員手動操作或遙控操作使斷路器斷開時，ZCH不應(yīng)重合。

5）手動合閘于故障線路時不重合。當手動合閘于故障線路時，繼電保護動作使斷路器跳閘后，裝置應(yīng)不重合，因為手動合閘前，每個老師或?qū)W生都是使用筆記本上網(wǎng)的無線用戶，所以每個樓層的房間都需要實現(xiàn)覆蓋。無線網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)覆蓋在辦公區(qū)域和特定功能區(qū)特別有效，這些特定區(qū)域用戶的特點是：廣泛使用筆記本電腦、掌上電腦、PDA等移動通訊設(shè)備，工作位置的流動性特別大，用戶只有在特定的時間才會在某一固定區(qū)域工作。

[1]鐘章隊.無線局域網(wǎng).北京:科學(xué)出版社,2004.

[2]王曉軍.校園無線局域網(wǎng)安全性分析與解決方案.廊坊師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2009(3).

[3]董理球.無線局域網(wǎng)的安全技術(shù)分析.福建電腦,2007(12).