110kv線路保護(hù)中的配置分析

惠統(tǒng)

(新疆電力設(shè)計院，新疆 烏魯木齊 830001)

現(xiàn)代通信技術(shù)和控制自動化技術(shù)的發(fā)展，也給我國各級供電企業(yè)的110kv線路的保護(hù)配置問題帶來了新的發(fā)展方向和變化。具體而言，線路保護(hù)中所采用的主要技術(shù)已經(jīng)從原有的距離和零序保護(hù)，逐漸發(fā)展到以光纖縱聯(lián)為主的階段，所以，本文就針對這種發(fā)展趨勢，對110KV的線路保護(hù)配置情況和基本原理進(jìn)行簡單分析。

1 線路保護(hù)的配置

現(xiàn)在，對110kv線路進(jìn)行保護(hù)的配置方式主要有兩種，即: (1)基于三段式和四段式的距離保護(hù)相結(jié)合的保護(hù)方式，采用這種方式，可以將主動保護(hù)和后備保護(hù)相結(jié)合，不過也存在一些缺陷，就是在瞬時動作的一段難以對線路全長提供保護(hù); (2)基于光纖縱聯(lián)差動保護(hù)的線路保護(hù)方式，該方式的優(yōu)點是能夠瞬時作用于全線范圍之內(nèi)的故障，同時，如果結(jié)合三段式距離保護(hù)和四段式零式保護(hù)，則可以有效確保全線范圍之內(nèi)的線路可靠性。

2 三段式距離保護(hù)

2.1 基本概念

首先說明阻抗繼電器的概念，就是用于對故障點到保護(hù)設(shè)置點之間的阻抗或者距離進(jìn)行測量的繼電器。如果系統(tǒng)處于正常運(yùn)行的情況下，阻抗繼電器所測得的值為負(fù)荷阻抗，系統(tǒng)不應(yīng)該有所動作;只有在發(fā)生短路，且短路的位置距離保護(hù)設(shè)置的位置較近，也就是處于保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)時，阻抗繼電器才會有所動作。所以，阻抗繼電器應(yīng)該看做是一種反應(yīng)參數(shù)降低而進(jìn)行動作響應(yīng)的繼電器。還有一個概念為阻抗保護(hù)，主要是指對故障點距離的阻抗進(jìn)行測量的繼電器所構(gòu)成的保護(hù)裝置，也可以成為距離保護(hù)。

2.2 時限特性

這里所闡述的時限特性，其含義是指距離保護(hù)的動作時間跟故障點到保護(hù)設(shè)置點之間的距離之間的對應(yīng)關(guān)系，具體應(yīng)用領(lǐng)域為距離保護(hù)過程。在實際的應(yīng)用中，為了能夠?qū)ο到y(tǒng)的快速性和選擇性進(jìn)行滿足，現(xiàn)在廣泛采用的方式是具有3個動作范圍和3種動作時限的三段式時限特性。其中第Ⅰ段為主保護(hù)，可以對線路的全長進(jìn)行保護(hù)。在距離保護(hù)的第Ⅱ段中，其主要作用是為第Ⅰ段提供補(bǔ)充，可以對線路末端15%～20%范圍之內(nèi)的故障進(jìn)行保護(hù)。在距離保護(hù)的第Ⅲ段，其主要用處是為系一條線路提供保護(hù)，或者作為斷路器拒動情況下的一種后備保護(hù)，同時，還可以作為第Ⅰ段和第Ⅱ段的后備措施。對于距離Ⅲ段的動作阻抗的設(shè)定，一般按照小于正常運(yùn)行時的最小符合阻抗來完成，這樣，就可以確保保護(hù)裝置在線路正常運(yùn)行的情況下不會動作。

3 四段式零序保護(hù)

對于我國的110kv等高壓電網(wǎng)而言，主要采用大接地電流系統(tǒng)，而中心點則采用直接接地方式，這樣在發(fā)生單相接地故障的情況下，接地的相對電壓為0，而其他相的電壓則保持不變，造成三相電壓的不平衡，而三相電壓相量的和為0，最終產(chǎn)生零序電壓;如果接地相的短路電流較大，而剩下兩相為正常的負(fù)荷電流，使得三相的電流相量和不為0，產(chǎn)生零序電流。如果發(fā)生中性點直接接地故障，其最大的特點就是產(chǎn)生零序電壓和零序電流。所以，針對零序電流和零序電壓，將通過獲取接地故障時所產(chǎn)生的零序分量構(gòu)成的專門接地保護(hù)，統(tǒng)統(tǒng)稱之為零序保護(hù)。

在正常的零序保護(hù)的過程中，主要采用四段式的保護(hù)方式。在對零序Ⅰ段的動作電流進(jìn)行整定的過程中，應(yīng)該著重對如下的因素進(jìn)行考慮，即:(1)對于被保護(hù)線路末端所出現(xiàn)的接地故障，應(yīng)該對有可能出現(xiàn)的最大不平衡電流采取規(guī)避措施;(2)對于三相斷路觸頭不同時合閘所造成的最大零序電流，也應(yīng)該采取規(guī)避措施;(3)在采用單相或者綜合自動合閘方式提供保護(hù)的情況下，應(yīng)該對出現(xiàn)振蕩情況下的巨大零序電流進(jìn)行綜合考慮。

對于零序Ⅱ段中的動作電流，應(yīng)該跟與其相鄰的下一線路的零序Ⅰ段的保護(hù)動作像結(jié)合，且動作的實現(xiàn)應(yīng)該較差，所以，零序Ⅱ段能夠為線路全長提供保護(hù)。

零序Ⅲ段跟相間短路的過電流保護(hù)相類似，可以作為本線路接地故障的近后備以及下一線路接地故障的遠(yuǎn)后備來應(yīng)用。對于動作電流的確定，應(yīng)該根據(jù)流過本保護(hù)的最大不平衡電流來完成。相應(yīng)地，動作時限也是根據(jù)階梯形時限配合原則來完成。

零序Ⅳ段為相鄰線路的遠(yuǎn)后備，且能夠確保在本線路末端經(jīng)過特大過渡電阻進(jìn)行接地的情況下，線路保護(hù)仍然具有相當(dāng)?shù)撵`敏度。

4 光纖縱聯(lián)差動保護(hù)

4.1 光纖縱聯(lián)保護(hù)。前面對距離、零序保護(hù)以及瞬時動作的Ⅰ段進(jìn)行介紹，這些保護(hù)都不能為線路全長提供保護(hù)。本節(jié)所介紹的光纖縱聯(lián)保護(hù)差動保護(hù)，就是以光導(dǎo)纖維作為通信通道，來實現(xiàn)對兩側(cè)電流的比較，這樣，兩側(cè)的保護(hù)就可以對本側(cè)的電流進(jìn)行采樣，經(jīng)過濾波后在將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，該數(shù)字量值就可以通過光纖通道傳送到對側(cè)，每側(cè)的保護(hù)就都可以根據(jù)本側(cè)和對側(cè)電流對差動電流進(jìn)行計算，然后根據(jù)計算結(jié)果對故障進(jìn)行判定，如果為區(qū)內(nèi)故障，則啟動瞬時動作，將故障切除，如果為區(qū)外故障，則啟動制動保護(hù)。

4.2 特點。現(xiàn)在，基于光纖縱聯(lián)的保護(hù)已經(jīng)在110kv線路上得到廣泛的應(yīng)用于認(rèn)可，其根本原因就在于該保護(hù)方式能夠在瞬時動作，為線路全長提供保護(hù)。同時，該保護(hù)方式所采用的光纖通道還具有如下的有點:(1)通信容量較大;(2)對外界環(huán)境的抗干擾能力較強(qiáng);(3)原料資源非常豐富。(4)線路的架設(shè)比較方便，因為所采用的光纖質(zhì)量輕、體積小，能夠在各種地形條件下進(jìn)行架設(shè)。

4.3 原理。在光纖縱聯(lián)差動保護(hù)方式中，其根本原理可以簡述為:對于電流互感器測得的電流，保護(hù)裝置對其進(jìn)行采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后再經(jīng)過保護(hù)CPU單元的濾波處理，就可以將經(jīng)過濾波后的電流數(shù)字量傳送給通信CPU單元，與此同時，保護(hù)CPU單元接收經(jīng)過通信CPU同步調(diào)整后的對側(cè)電流數(shù)字量，實現(xiàn)跟本側(cè)電流數(shù)字量進(jìn)行比較判斷的過程，最后根據(jù)判斷做出是否發(fā)出口的命令。在此過程中，通信CPU單元的作用，主要是對本側(cè)的數(shù)字量進(jìn)行并/串轉(zhuǎn)換，并將信號向?qū)?cè)發(fā)送，同時，通過接收對側(cè)的數(shù)字量，經(jīng)過串/并轉(zhuǎn)換后，實現(xiàn)對兩側(cè)電流的同步調(diào)整。

可以看出，采用光纖縱聯(lián)差動的保護(hù)方式，其原理相對簡單，其所提供的保護(hù)動作速度快，最適合作為主保護(hù)來使用。

5 結(jié)語

現(xiàn)在，110kv線路已經(jīng)成為各級供電企業(yè)的主供電網(wǎng)絡(luò)，其中所采用的保護(hù)裝置也較多。所以，作為變電運(yùn)行人員以及繼電保護(hù)人員，應(yīng)該對相關(guān)理論和具體應(yīng)用進(jìn)行掌握，只有這樣，才能在發(fā)生故障的情況下及時處理，確保電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行。