220kV高壓電網繼電保護配置研究

唐巍

（廣西電網有限責任公司南寧供電局 廣西南寧 530000）

220kV高壓電網繼電保護配置研究

唐巍

（廣西電網有限責任公司南寧供電局 廣西南寧 530000）

繼電保護是整個電網系統安全運行的關鍵，同時也是第一防線。對于220kV電網而言，繼電保護所起的作用不可小覷。目前來看，繼電保護配置要求不斷提高，本文將對此進行研究，并談一下筆者的幾點看法，僅供參考。

高壓電網；220kV；繼電保護；配置

APEC峰會的順利召開，實際上就是預示著未來很長一段時期，中國的經濟發展勢頭將會更猛，同時也對國內生產提出了更高的要求要求。電力行業作為各行各業發展的動力源，生產負荷不斷加大，高壓電網運行和管理難度也隨之增大。然而，我們要密切關注220kV高壓電網運行過程中，可能存在的安全問題，繼電保護配置是其中一個關鍵點。

1 電網繼電保護配置要求

實踐中，繼電保護設備為了能夠有效完成任務，應當在技術層面上盡可能地速動性、選擇性以及靈敏性和安全可靠性。就繼電保護而言，應當滿足以下基本要求：

1.1 可選擇性

所謂可選擇性，實際上就是指當電網系統運行過程中的相關裝置、電纜線路等，發生短路問題時，繼電保護只是切除故障設備，并將故障線路從電網系統中去除。故障設備、電纜線路保護以及斷路器拒動問題發生時，應當由相鄰的電纜線路以及裝置的保護，切除故障。

1.2 速動性

所謂速動性，實際上就是電網繼電保護設備應當能夠盡可能地將故障點切除，以有效減少裝置、用戶在低電壓、大電流狀態下的運行，并且降低裝置受損程度，從而提高電網系統運行的安全穩定性。通常情況下，一定要快速切掉的故障主要表現在以下幾個方面：①發電廠以及大用戶母線電壓比有效值要低；②大容量變壓器、發電機以及電動機故障；③低壓、中壓線路導線的截面相對較小，為有效避免過熱不可延時而去除的故障；④對人身安全以及通信系統、信號可能會產生不利影響，或者造成嚴重干擾的故障。需要強調的是：切除故障的時間，應當包含保護設備、斷路器動作兩部分時間，通常快速保護動作所需時間大約在0.04～0.08s之間，其最快速度可以達到0.01～0.04s；通常情況下，斷路器跳閘所需時間大約在0.06～0.15s之間，而最快也要0.02～0.06s的時間。因此，對于那些反應異常的繼電保護設備，通常不要求其進行快速動作，而是嚴格延時發信號。

1.3 靈敏性

所謂靈敏性，即變電站電氣設備以及電纜線路在受到保護的范圍之內，出現短路或者異常情況時，保護設備做出的及時反應。實踐中對于那些具有高靈敏性的繼電保護而言，允許范圍內的各種故障問題發生時，無論短路點的何在、短路類型怎樣、短路點有無過渡電阻，均可以正確反應動作。一方面在電網系統運行方式最大程度下三相短路時，可以有效動作，另一方面在高壓電網系統運行最小化情況下經較大過渡電阻兩相故障時，也會出現可靠動作。高壓電網系統最大運行時，線路的末端出現短路現象，電網系統的等效阻抗也會變得非常小；高壓電網系統最小運行時，發生短路故障問題時，電網系統等效阻抗就會最大，通過保護設備的短路電流最小。

1.4 可靠性

繼電保護的可靠性，主要包括兩部分，即信賴性和安全性，這是對電網繼電保護的最基本要求。對于安全性而言，主要是要求高壓電網繼電保護在無需需其他動作條件下，依然能夠不發生誤動作；對于信賴性而言，要求電網繼電保護在允許范圍之內，出現應有的動作故障，即不拒動。實踐中可以看到，無論繼電保護出現誤動作，還是拒動作，均會嚴重危害電力系統。在電力元件相同的情況下，隨著現代電網技術的不斷發展，繼電保護不誤動、不拒動，均會對高壓電網系統產生變化性影響。

總之，上述四個基本要求，既是繼電保護配置以及維護的重要依據和基本要求，同時也是分析繼電保護的基礎。上述基本要求相互聯系，同時也存在著一些矛盾。在實際操作過程中，應當根據高壓電網結構以及用戶屬性和要求，進行辯證統一。

2 220kV高壓電網繼電保護配置細節

2.1 設計任務

（1）系統運行模式選擇與潮流合理估算。繼電保護方式選擇以及整定計算過程中，應當充分考慮系統的實際運行模式，以及帶來的后果和影響。對于220kV電網而言，其中包含了雙回線以及相應的環網，在選擇最小和最大運行方式時，既要充分考慮發電機的出力情況，又要考慮環網開閉環以及雙回線中一條是否停運等。在此過程中，為了能夠準確確定電纜線路上的最大負荷電流，需對最大開機條件下的潮流布進行合理計算。

（2）準確計算短路電流、分支系數。對短路電流進行計算，實際上就是為了能夠準確確定保護設備的整定值及其檢驗靈敏度。對于保護運行模式而言，其主要是通過保護設備的短路電流來具體區分。雙側電源網絡保護的整定，應當配合下一級保護進行，但仍需充分考慮保護布設地點以及短路點之間是否有分支線路、電源影響。對于分支系數而言，其作為整定計算過程中的一個非常重要的參數，同時也是整定計算的重點和難點。實踐中為確保電網繼電保護的實際可選擇性，避免機電保護出現越級跳閘現象，建議選取最為保守的一種分支系數。

2.2 主保護

220kV高壓電網繼電保護過程中，采用的是雙線路保護方式。其中，縱聯通道為電力線載波或者是微波通道。該種保護模式，曾經作為高壓線路的保護模式，而且被大量的應用，在確保電網系統運行安全穩定性方面，發揮著非常重要的作用。對于光纖縱聯保護而言，其主要采用的是光纖通信，并將其作為縱聯保護方式，替代了高頻載波通道，表現出較強的安全可靠性靠性。在這里，筆者建議采用配置一套光纖電流差動+光纖距離保護裝置，具體分析如下。對于前者采用的RCS-931B保護設備而言，它是基于微機的數字式線路快速保護設備，可用于220kV高壓電網線路主保護。從RCS-931B的組成來看，其包含了以縱聯分相差動以及零序差動為核心的快速主保護，并且由工頻變化量距離元件組成快速Ⅰ段保護，然后由三段式、接地距離以及適量延時段零序方向過流組成一套完整的后備保護系統。對于后者采用的CSC-101B保護設備而言，作為一種數字式高壓電網線路保護設備，其能夠有效地適用于220kV高壓電網輸電線路。從功能上來看，可以實現縱聯距離、縱聯方向、綜合重合閘以及三段式距離和四段式零序類多重保護。

2.3 后備保護

就220kV高壓電網電力系統而言，其繼電保護系統多采用的是近后備保護模式。當故障部件的一套繼電保護設備發生拒動時，相對比較獨立的另套繼電保護設備動作就會將故障切除。當斷路器發生拒動時，失靈保護，并將故障元件與母線連接電源斷開，起到有效的保護作用。如果條件允許，建議采用有效的遠后備保護模式，即系統故障發生時，元部件對繼電保護設備（對應的）、斷路器等進行拒絕動作。此時，電源鄰近的元部件上一級斷電保護設備，會發出保護動作，然后將故障切除掉。

（1）距離保護。實踐中我們將阻抗測量元部件組成的保護，視為距離保護；將反映大電流接地故障的保護，視為接地距離保護；相間距離以及接地距離，視為距離保護。上述每一種保護形勢，都必須遵循公式Z=U/I。對于相間距離以及接地距離而言，其中的Ⅰ段、Ⅱ段以及Ⅲ段之間的配合，較之于普通三段式距離保護，非常的相近，而且分別應用于相間故障以及單相接地故障的有效切除。

（2）大接地電流零序保護。對于高壓電力系統而言，220kV的高電壓電網，采用的是中性點直接接地模式，通常稱之為大接地電流系統。在該電網系統中，電纜線路接地故障大約占整個線路故障的80%以上。接地短路問題發生時，就會出現非常大的零序電流以及零序電壓。正常情況下，由于該電壓非常的小，因此利用零序電流以及零序電壓組成的接地短路保護，應用優勢就會非常的顯著。在220kV高壓電網繼電保護配置過程中，可以考慮這種方案作為后備保護。

3 結語

總而言之，220kV高壓電網繼電保護配置時，應當首先滿足可靠性、可選擇性以及速動性和靈敏性，這是最基本的要求。在此過程中，應當充分考慮各種要求的具體細節，結合220kV高壓電網的實際情況以及繼電保護運行狀況和要求，進行優化配置。同時，在220kV高壓電網繼電保護配置細節權衡過程中，應當注意設計任務、主保護以及后備保護，做好各環節的對比分析，只有這樣才能確保配置的繼電保護系統能夠有效發生作用，才能確保220kV高壓電網的正常運行。

[1]劉旭宇.關于220kV電網繼電保護的探討[J]科技與企業，2012（02）.

[2]陳德帛.關于220kV電網繼電保護的探討[J]科技創新與應用，2014（07）.

[3]關德秋，楊東海.對高壓電網繼電保護運行的研究[J]中國科技博覽，2015（04）.

TM773

A

1004-7344（2016）11-0039-02

2016-4-5

唐 巍（1990-），男，助理工程師，本科，主要從事變電管理二所繼電保護工作。