有關220kV電網繼電保護的探討

趙永昱

【摘要】隨著我國電力技術的發展及對電網繼電保護的不斷研究，電網繼電保護技術有了新的發展，并逐步走向成熟，作為電網安全穩定運行的第一道防線，繼電保護無時無刻都發揮著至關重要的作用。本文在認識電網繼電保護重要性的基礎上，針對220kV以上電網繼電保護進行著重分析，主要從自動重合閘保護、縱聯保護及零序電流保護三個方面對其進行了闡述，以期為保障電網的安全性、穩定性及正常運行提供借鑒。

【關鍵詞】220kV電網繼電保護自動重合閘縱聯保護零序電流保護

繼電保護是電力系統在發生故障或出現威脅安全運行狀況時，利用繼電器來保護發電機、變壓器、輸電線路等電力系統元件免受損壞的措施。利用繼電保護措施可以在最短的時間內，自動從系統中切除故障設備，或者發出信號讓工作人員及時排除故障，從而將損失減少到最小。在本文中，所確定的220kV及以上電網繼電保護研究范圍主要指220kV、330kV、及500kV電網。這三個等級的電網繼電保護可以通過線路、母線以及與電網保護配合有關的變壓器等電力設備繼電保護運行整定。但本文以自動重合閘保護、縱聯保護和零序電流保護策略為研究對象，主要是由于這些策略的運用可以保證220kV及以上電網繼電保護實施的快速性、正確性及有效性。

一 220kV及以上電網繼電保護原則

由于220kV及以上電網繼電保護方式較多，所以在確定使用何種繼電保護策略的同時必須遵守一定的原則，只有在統一的規范要求下，才能更有效地體現電網繼電保護效果。220kV及以上電網的繼電保護，必須滿足可靠性、速動性、選擇性及靈敏性的基本要求。可靠性由繼電保護裝置的合理配置、本身的技術性能和質量以及正常的運行維護來保證；速動性由配置的全線速動保護、相間和接地故障的速斷段保護以及電流速斷保護取得保證；通過繼電保護運行整定，實現選擇性和靈敏性的要求，并處理運行中對快速切除故障的特殊要求。對于300kV、500kV電網和聯系不強的220kV電網，在保證繼電保護可靠動作的前提下，重點應防止繼電保護裝置的非選擇性動作；而對于聯系緊密的220kV電網，重點應保證繼電保護裝置的可靠快速動作。

二 220kV及以上電網繼電保護方式淺析

1．自動重合閘繼電保護

自動重合閘裝置是當斷路器跳開后按需要自動投入的一種自動裝置。其正確動作率可達到了99.75%，采用自動重合閘的繼電保護可以在提高供電可靠性的基礎上，保證電網系統并列運行的穩定性，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上同時擁有足夠的靈敏性。在動作時限的選擇方面，除應滿足三相重合閘時所提出的要求外，還應考慮兩側選相元件與繼電保護以不同時限切除故障的可能性和潛供電流對滅弧所產生的影響。時刻注意：線路電壓越高，線路越長，潛供電流就越大，潛供電流持續時間與其大小有關，而且與故障電流的大小、故障切除的時間、弧光的長度以及故障點的風速等因素有關。單相自動重合閘在絕大多數情況下保證對用戶的供電，并提高系統并列運行的動態穩定性，但在具體實踐中需要有按相操作的斷路器。重合閘回路的接線比較復雜，促使了保護的接線、整定計算和調試工作復雜化。為了彌補以上缺點，可以通過綜合重合閘方式來解決。

第二，綜合重合閘是指當發生單相接地故障時，采用單相重合閘方式；而當發生相間短路時，采用三相重合閘方式。實現綜合重合閘回路接線時應考慮的以下一些不足：一是單相接地故障時只跳故障相斷路器，然后進行單相重合。二是相間故障時跳三相斷路器，然后進行三相重合。三是選相元件拒動時，應能跳開三相并進行三相重合。

2．縱聯保護

隨著電力技術的發展，目前220kV及以上電網縱聯保護采用反應兩側電量的輸電線路縱聯保護方式。通過利用通信通道將兩端的保護裝置縱向聯結起來，將兩端的電氣量比較，以判斷故障在區內還是區外，保證繼電保護的選擇性。

縱聯保護一般分為方向比較式縱聯保護和縱聯電流差動保護兩種，從具體方式上來看，主要有縱聯差動保護、高頻保護、微波保護、光纖差動保護等，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

零序電流保護一般為四段式。在復雜環網中為簡化整定配合，零序電流保護I、II、III、Ⅳ各段均可分別經零序功率方向元件制約。如實際選用的定值，不經過方向元件也能保證選擇性時，則經方向元件制約。為了不影響各保護段動作性能，零序方向元件要有足夠的靈敏度，在被制約保護段末端故障時，零序電壓應不小于方向元件最低動作電壓的1.5倍，零序功率應不小于方向元件實際動作功率的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，尚應按躲過本線路非全相運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保護能保證經常投入運行，可按與相鄰線路縱聯保護配合整定，躲過相鄰線路末端故障。否則，按與相鄰線路在非全相運行中不退出運行的零序電流II段配合整定；若無法滿足配合關系，則可與相鄰線路在非全相運行過程中不退出工作的零序段配合整定。

三 結語

繼電保護設計是電力系統安全正常運行的重要保障，目前已經得到了廣泛的應用。