高壓線路中的繼電保護方法研究

馬東東

韶關市大江南輸變電工程有限公司，廣東韶關 512026

輸變電行業在整個電力鏈路中處于中間環節，但其具有非常重要的作用，高壓線路的運行可靠性對工農業生產、交通運輸以及日常生活都具有十分重要的意義.高壓電力用電客戶受電系統在運行中，由于各方面原因，如內部操作或外部的干擾等，都會產生短路現象或過電壓事故，這些會嚴重影響到企業自身甚至電網系統的安全運行。為保證電網系統在輸電過程中的穩定和用電客戶在用電過程中的安全，必須對線路采取繼電保護。

1 高壓線路中的繼電保護裝置的工作特性

高壓電力用電客戶中的繼電保護的主要用于監視、控制、自動保護電力系統，保障電力系統內未出現故障的元件可以正常運轉以及不被繼續破壞，已出現故障問題的元件不再繼續破壞其他元件。而這一目標的實現主要通過繼電保護系統。當高壓線路出現問題時，繼電保護系統可以立即發出等相關動作指令，同時自動、迅速、有條件地分割線路中的故障元件，實現對電力系統的保護。

2 高壓線路中繼電保護設置的基本要求

1）應該在變電所中安裝相應的故障檢測和設備異常運行保護的自動裝置。通過設置繼電保護裝置保證變電所工作的可靠靈敏和實時性；

2）應該在變電所中的電力設備和線路的中設置具有主保護、后備保護和異常運行保護，特殊情況下還包括輔助保護的繼電保護設備；

3）如若輸電電壓超過10kV，應該采用數字繼電保護設備對變電所進行繼電保護。

3 高壓線路中用電客戶對繼電保護方式的配置

高壓線路具有雙回線、線路多分布在野外及環網等特點。這些特點要求高壓線路的架設在結構上必須具有開放、分散、分層等特點，才能保證電網系統正常穩定運轉。繼電保護裝置主要分為以下幾類：

1）電流速斷保護

電流速斷保護裝置的主要特點是無時限或具有很短時限動作，該裝置能在最短時間內切除短路故障，隔離損壞高壓設備，阻止電力事故蔓延。

電流速斷保護原則是否生效由通過被保護線路的末端時的最大短路電流決定，即 Iact=K·Ik max ，其中Ikmax，表示線路最大運行時的短路電流，K表示可靠系數，通常情況下可取1.2～1.3。通過分析上述公式可知，電流速斷保護裝置只能保護輸電線路的一部分，不能夠對全程線路進行繼電保護。

2）限時電流速斷保護

通過前面分析，電流速斷技術在保護輸電線路全長方面還有很多不足之處，為解決該問題，可增加一段新的繼電保護設備，其作用是切除本段線路上沒有被保護的其他線路的故障，必要時，該設備也可以改用于后備速斷設備，這就是所謂的限時電流速斷保護。該保護方式的首要要求就是在保證具有最小動作事先的同時，對裝備線路的全長進行全方位繼電保護。鑒于限時電流速斷保護必須保護本線路的全長，其必然會對下一條線路的繼電保護產生作用，在下一線路出口處發生短路是，該保護方式也可以對該段線路產生保護效果。但是由于上述特性就決定了在時效性方面該保護方式就會有所欠缺。為了保證速斷動作的準確性和實效性，必須限制保護動作的時限，時限的長短與其保護范圍有關。通常情況下，可以設置該線路的動作時限t比下一線路的動作時限高出相投的時間t，t在0.35s～0.65s之間取值，一般設為0.5s。結合上述兩點分析，若高壓線路中同時裝備了電流速斷保護設備和限時電流速斷保護設備，則線路的全程范圍內的故障的解決都可以保證在0.5s內完成，達到速斷的要求。

3）階段式電流保護

雖然限時電流速斷保護技術可以對線路的全程進行保護，但是其不能對相鄰元件進行保護，為解決該問題，可將上述兩種速斷保護方式與過電流保護相結合，構成階段式電流保護，保證故障的切除有針對有選擇。具體表現為，根據高線線路的現實需求同時采用其中的兩種或者三種技術。實際應用中，在對線路進行可靠有效保護的前提下需要對保護裝置進行簡化和整定，也就是將電流速斷保護中的瞬時性和限過電流保護中的定時性相結合，組合為兩段式電流保護。該種方法在保證可以快速反應線路故障的同時將其切除，同時不失其他線路所具有的簡單、可靠等優點。在高壓輸電線路中該方法獲得了廣泛的認可和應用。

4）反時限過電流保護

反時限過電流保護是這樣一種裝置，其切斷時間與被保護高壓線路中的電流大小成反比例關系：當線路中的電流較大時，相應的切斷時間變短；當線路的電流較小時，相應的切斷時間適當延長。該技術主要應用在小容量電機或者單側供電電源的線路終端上。

5）定時限過電流保護

定時限過電流保護是這樣一種裝置，當高壓線路正常運行時，該保護方式不會響應，當高壓線路發生故障時，電流的極速增大會使保護裝置產生響應。通常情況下，該保護方式不僅對本線路的全程負責，還可以對相鄰線路的全程負責，起到后備保護的作用。該方式的電流整定理論基于線路上中的最大負荷電流 ，表達式為 ：Iact = Krel·K st·Il mas ，其中Ilmax為線路最大負荷電流：Krel為可靠系數，一般取1.05～1.25；Kst表示自起動系數，通常在1.3～3.0中取值。

4 結論

高壓線路在供電系統中占有重要地位，為保證其正常運轉必須裝置合理有效的繼電保護設備對其進行保護。隨著電力電子技術的快速發展，新的繼電保護裝置會相繼被應用到高壓線路保護中去。本文只是對繼電保護相關原理進行了簡單的分析，提出了對應解決方案，對現實工程有一定的指導意義。

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