2 2 0 k V輸電線路繼電保護設計探討

三峽電力職業學院 韓宏亮

2 2 0 k V輸電線路繼電保護設計探討

三峽電力職業學院 韓宏亮

輸電線路的繼電保護是輸電線路運行維護必不可少的關鍵環節，擔負著保證供電的可靠性、保證良好的電能質量的重要職責。本文主要探討220kV輸電線路的繼電保護，分析和總結輸電線路繼電保護的設計原則和配置方式。

輸電線路；繼電保護；探討

0 引言

輸電線路的繼電保護是輸電線路運行維護必不可少的關鍵環節，為實現保證供電的可靠性和保證良好的電能質量的發揮著至關重要的作用。輸電線路的繼電保護能否可靠動作、快速切除故障以保證非故障線路的正常運行，是電力系統能否可靠工作的基本保障。繼電保護新技術技術運用與發展、繼電保護自動裝置的新設備的合理配置和應用以及繼電保護的設計原則和配置方式對輸電線路的安全可靠、經濟有效運行意義非凡。

1 輸電線路繼電保護的設計原則

（1）輸電線路的繼電保護必須設置主保護和后備保護，視情況在必要時增加輔助保護。輸電線路的主保護主要考慮輸電線路的安全可靠運行，維護電力系統的穩定；后備保護主要是考慮主保護失效或線路斷路器拒動時，能迅速識別故障，快速切除故障；輔助保護是在主保護退出時作為補充防護，也作為對主保護和后備保護保護性能的補充防護；

（2）輸電線路繼電保護之間或輸電線路的繼電保護與設備的繼電保護之間應在可靠性、靈敏性、選擇性和速動性上滿足保護的需求，也要相互配合，相互補充，以保證電力系統的安全、可靠、穩定運行；

（3）輸電線路所有可能的故障或異常運行方式都應設置相應的繼電保護自動保護裝置，滿足任何情況下，故障能快速動作于跳閘、異常運行能可靠動作于信號。

2 220kV輸電線路繼電保護整定原則

（1）220kV輸電線路作為主要的高壓輸電網絡，其線路聯系密切，發生故障后，繼電保護自動裝置如果不能快速切除故障線路，電力系統的穩定將受到嚴重的影響。一般情況下，220kV輸電線路的繼電保護應按“加強主保護、簡化后被保護”的基本原則配置和整定。

（2）220kV輸電線路的主保護設置原則是：輸電線路故障的主保護保護方式選擇三段式相間距離保護；輸電線路接地短路的保護方式采用階段式零序電流保護。對于極個別非常短的線路，在必要時主保護也可以采用縱差保護。

（3）220KV輸電線路的后備保護設置原則是：后備保護采用近后備保護方式。

（4）220kV輸電線路一般應裝設兩套全線速動保護，對于帶旁路母線的接線方式，在旁路斷路器取代線路主斷路器運行時，至少應保留一套全線速動保護運行。

（5）220kV輸電線路線路設置全線速動保護時，主保護的動作時間整定對于近端故障＜20ms;對于遠端故障＜30ms。

3 220kV輸電線路繼電保護配置

3.1 縱聯保護

220kV高壓輸電線路上，通常需要配置全線速動保護。全線速動保護即縱聯保護。

縱聯保護要求繼電保護無時限（＜100ms）地切除線路上任一點發生的各種類型故障。縱聯保護從原理上分線路內故障和線路外故障，通常不需要保護整定值的配合，也就是說縱聯保護具有“絕對選擇性”。縱聯保護設置時不作用于本線路以外的故障，不能用于相鄰元件后備保護；縱聯保護應用雙側測量原理，縱聯保護必須兩側同時投入，不能一側工作。輸電線路縱聯方向保護時，對于正常運行或外部故障，總有一側故障判別為反向故障；兩側保護均作用判別為正向故障。

輸電線路縱聯保護通道包括導引線通道和載波通道。導引線通道是用二次電纜將輸電線路兩側保護的電流回路連接起來。導引線通道的長度與輸電線路的距離相當，不但造成運行中檢測、維護通道困難，還導致導引線較長時電流互感器二次阻抗過大引起誤差增大；當通道發生斷線、短路時會導致保護誤動。載波通道是以載波通道構成的線路縱聯保護，這種保護也稱為高頻保護。

3.2 距離保護整定

輸電線路的距離保護指的是在線路的一端裝設繼電保護，測量出故障點至繼電保護安裝處的距離，并與保護范圍對應的距離比較，從而判斷出故障點的位置，決定繼電保護自動裝置動作原理，這樣構成的保護就是距離保護。

距離保護不受電力系統運行方式和輸電線路接線方式的影響。對于系統運行方式多變、輸電線路結構復雜的電力系統網絡，距離保護可有選擇性的、快速地切除輸電線路相間短路故障。對于輸電線路的兩相接地短路故障，距離保護與零序電流保護能同時動作，快速切除故障。對于輸電線路的單相接地短路故障，距離保護在某些情況下也能可靠動作。

輸電線路的相間距離保護多采用三段式階梯型時限特性的距離保護：即相間距離保護Ⅰ段、相間距離保護Ⅱ段、相間距離保護Ⅲ段。通常情況下由距離保護Ⅰ段、距離保護Ⅱ段構成輸電線路的主保護。距離保護Ⅲ段構成后備保護。距離保護Ⅰ段的靈敏度為0.8～0.85，即相間距離保護第Ⅰ段的保護范圍為可以保護全線路的80%～85%；距離保護Ⅰ段的動作時間整定為0s。距離保護Ⅱ段的靈敏度一般大于1.25，動作時間整定為為0.5s，對于輸電線路全線路范圍內的故障都能夠靈敏、快速地切除。距離保護Ⅲ段作為近后備保護時，靈敏度一般大于1. 5；作為近后備保護時，靈敏度一般大于1.2。距離保護Ⅲ段的動作時間一般整定為3s。

3.3 零序電流保護設置

220kV輸電線路一般采用中性點直接接地系統，當發生單相接地短路故障時，系統中將產生很大的零序電流分量，因此其繼電保護設置專門的零序電流保護就必不可少了。

零序電流保護設置是按零序電流保護Ⅰ段、零序電流保護Ⅱ段、零序電流保護Ⅲ段分別整定的。零序電流保護I段動作電流的整定按躲開本線路末端接地短路的最大零序電流整定，可靠系數，一般取1.2～1.3；靈敏度的校驗是按滿足保護15%處短路時流過保護的最小零序電流值應大于整定值進行校驗，即最小保護范圍要求不小于本保護線長度的15%；動作時間整定為延時0 S。零序電流保護Ⅱ段的整定動作電流的整定值與相鄰下一線路的零序第Ⅰ段配合；靈敏度的校驗按被保護線路末端接地故障時流過保護的最小3倍零序電流來校驗；動作時間整定為1.0s。零序電流保護Ⅲ段的整定按躲過下一級線路末端短路時可能出現的最大不平衡電流整定；動作時間整定為1.5s。

對于中性點有效接地的220kV系統，零序電流保護比采用三相完全星形接線的電流保護和方向電流保護對于接地短路的防護更為有效，具有靈敏度高、延時小、無電壓死區、保護范圍大、保護性能穩定等較為突出的優點。

但零序電流保護作為電流保護，同時也具有電流保護的局限性，也存在電流保護的某些弱點，當電力系統運行方式變化多樣時，其保護性能受到的影響較大，靈敏度也降低；尤其對于短距離的輸電線路和復雜的環網接線，由于電流速斷保護段的保護范圍太小，使零序電流保護各段的保護性能受到嚴重影響，導致保護動作時間很長，靈敏度非常低。

4 結束語

輸電線路電壓等級的不斷提高、輸電距離的持續增大、智能電網的大力發展、電力用戶對供電的安全可靠性、電能質量的要求不斷增高，輸電線路繼電保護的作用也就日趨重要。輸電線路繼電保護關鍵技術的不斷革新、電力系統的自動調節裝置和自動操作裝置的不斷更新，對輸電線路的可靠運行、安全輸電具有至關重要的作用。

韓宏亮（1984— ）男，三峽電力職業學院講師，研究方向：電氣工程及其自動化。