220kV高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)配置研究

唐巍

（廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司南寧供電局 廣西南寧 530000）

220kV高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)配置研究

唐巍

（廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司南寧供電局 廣西南寧 530000）

繼電保護(hù)是整個電網(wǎng)系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵，同時也是第一防線。對于220kV電網(wǎng)而言，繼電保護(hù)所起的作用不可小覷。目前來看，繼電保護(hù)配置要求不斷提高，本文將對此進(jìn)行研究，并談一下筆者的幾點看法，僅供參考。

高壓電網(wǎng)；220kV；繼電保護(hù)；配置

APEC峰會的順利召開，實際上就是預(yù)示著未來很長一段時期，中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展勢頭將會更猛，同時也對國內(nèi)生產(chǎn)提出了更高的要求要求。電力行業(yè)作為各行各業(yè)發(fā)展的動力源，生產(chǎn)負(fù)荷不斷加大，高壓電網(wǎng)運(yùn)行和管理難度也隨之增大。然而，我們要密切關(guān)注220kV高壓電網(wǎng)運(yùn)行過程中，可能存在的安全問題，繼電保護(hù)配置是其中一個關(guān)鍵點。

1 電網(wǎng)繼電保護(hù)配置要求

實踐中，繼電保護(hù)設(shè)備為了能夠有效完成任務(wù)，應(yīng)當(dāng)在技術(shù)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(hù)而言，應(yīng)當(dāng)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(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中的相關(guān)裝置、電纜線路等，發(fā)生短路問題時，繼電保護(hù)只是切除故障設(shè)備，并將故障線路從電網(wǎng)系統(tǒng)中去除。故障設(shè)備、電纜線路保護(hù)以及斷路器拒動問題發(fā)生時，應(yīng)當(dāng)由相鄰的電纜線路以及裝置的保護(hù)，切除故障。

1.2 速動性

所謂速動性，實際上就是電網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)備應(yīng)當(dāng)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(tài)下的運(yùn)行，并且降低裝置受損程度，從而提高電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。通常情況下，一定要快速切掉的故障主要表現(xiàn)在以下幾個方面：①發(fā)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(fā)電機(jī)以及電動機(jī)故障；③低壓、中壓線路導(dǎo)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(tǒng)、信號可能會產(chǎn)生不利影響，或者造成嚴(yán)重干擾的故障。需要強(qiáng)調(diào)的是：切除故障的時間，應(yīng)當(dāng)包含保護(hù)設(shè)備、斷路器動作兩部分時間，通常快速保護(hù)動作所需時間大約在0.04～0.08s之間，其最快速度可以達(dá)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(yīng)異常的繼電保護(hù)設(shè)備，通常不要求其進(jìn)行快速動作，而是嚴(yán)格延時發(fā)信號。

1.3 靈敏性

所謂靈敏性，即變電站電氣設(shè)備以及電纜線路在受到保護(hù)的范圍之內(nèi)，出現(xiàn)短路或者異常情況時，保護(hù)設(shè)備做出的及時反應(yīng)。實踐中對于那些具有高靈敏性的繼電保護(hù)而言，允許范圍內(nèi)的各種故障問題發(fā)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(yīng)動作。一方面在電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)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(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行最小化情況下經(jīng)較大過渡電阻兩相故障時，也會出現(xiàn)可靠動作。高壓電網(wǎng)系統(tǒng)最大運(yùn)行時，線路的末端出現(xiàn)短路現(xiàn)象，電網(wǎng)系統(tǒng)的等效阻抗也會變得非常小；高壓電網(wǎng)系統(tǒng)最小運(yùn)行時，發(fā)生短路故障問題時，電網(wǎng)系統(tǒng)等效阻抗就會最大，通過保護(hù)設(shè)備的短路電流最小。

1.4 可靠性

繼電保護(hù)的可靠性，主要包括兩部分，即信賴性和安全性，這是對電網(wǎng)繼電保護(hù)的最基本要求。對于安全性而言，主要是要求高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)在無需需其他動作條件下，依然能夠不發(fā)生誤動作；對于信賴性而言，要求電網(wǎng)繼電保護(hù)在允許范圍之內(nèi)，出現(xiàn)應(yīng)有的動作故障，即不拒動。實踐中可以看到，無論繼電保護(hù)出現(xiàn)誤動作，還是拒動作，均會嚴(yán)重危害電力系統(tǒng)。在電力元件相同的情況下，隨著現(xiàn)代電網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，繼電保護(hù)不誤動、不拒動，均會對高壓電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生變化性影響。

總之，上述四個基本要求，既是繼電保護(hù)配置以及維護(hù)的重要依據(jù)和基本要求，同時也是分析繼電保護(hù)的基礎(chǔ)。上述基本要求相互聯(lián)系，同時也存在著一些矛盾。在實際操作過程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)高壓電網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及用戶屬性和要求，進(jìn)行辯證統(tǒng)一。

2 220kV高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)配置細(xì)節(jié)

2.1 設(shè)計任務(wù)

（1）系統(tǒng)運(yùn)行模式選擇與潮流合理估算。繼電保護(hù)方式選擇以及整定計算過程中，應(yīng)當(dāng)充分考慮系統(tǒng)的實際運(yùn)行模式，以及帶來的后果和影響。對于220kV電網(wǎng)而言，其中包含了雙回線以及相應(yīng)的環(huán)網(wǎng)，在選擇最小和最大運(yùn)行方式時，既要充分考慮發(fā)電機(jī)的出力情況，又要考慮環(huán)網(wǎng)開閉環(huán)以及雙回線中一條是否停運(yùn)等。在此過程中，為了能夠準(zhǔn)確確定電纜線路上的最大負(fù)荷電流，需對最大開機(jī)條件下的潮流布進(jìn)行合理計算。

（2）準(zhǔn)確計算短路電流、分支系數(shù)。對短路電流進(jìn)行計算，實際上就是為了能夠準(zhǔn)確確定保護(hù)設(shè)備的整定值及其檢驗靈敏度。對于保護(hù)運(yùn)行模式而言，其主要是通過保護(hù)設(shè)備的短路電流來具體區(qū)分。雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的整定，應(yīng)當(dāng)配合下一級保護(hù)進(jìn)行，但仍需充分考慮保護(hù)布設(shè)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(shù)而言，其作為整定計算過程中的一個非常重要的參數(shù)，同時也是整定計算的重點和難點。實踐中為確保電網(wǎng)繼電保護(hù)的實際可選擇性，避免機(jī)電保護(hù)出現(xiàn)越級跳閘現(xiàn)象，建議選取最為保守的一種分支系數(shù)。

2.2 主保護(hù)

220kV高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)過程中，采用的是雙線路保護(hù)方式。其中，縱聯(lián)通道為電力線載波或者是微波通道。該種保護(hù)模式，曾經(jīng)作為高壓線路的保護(hù)模式，而且被大量的應(yīng)用，在確保電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行安全穩(wěn)定性方面，發(fā)揮著非常重要的作用。對于光纖縱聯(lián)保護(hù)而言，其主要采用的是光纖通信，并將其作為縱聯(lián)保護(hù)方式，替代了高頻載波通道，表現(xiàn)出較強(qiáng)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(hù)裝置，具體分析如下。對于前者采用的RCS-931B保護(hù)設(shè)備而言，它是基于微機(jī)的數(shù)字式線路快速保護(hù)設(shè)備，可用于220kV高壓電網(wǎng)線路主保護(hù)。從RCS-931B的組成來看，其包含了以縱聯(lián)分相差動以及零序差動為核心的快速主保護(hù)，并且由工頻變化量距離元件組成快速Ⅰ段保護(hù)，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(hù)系統(tǒng)。對于后者采用的CSC-101B保護(hù)設(shè)備而言，作為一種數(shù)字式高壓電網(wǎng)線路保護(hù)設(shè)備，其能夠有效地適用于220kV高壓電網(wǎng)輸電線路。從功能上來看，可以實現(xiàn)縱聯(lián)距離、縱聯(lián)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(hù)。

2.3 后備保護(hù)

就220kV高壓電網(wǎng)電力系統(tǒng)而言，其繼電保護(hù)系統(tǒng)多采用的是近后備保護(hù)模式。當(dāng)故障部件的一套繼電保護(hù)設(shè)備發(fā)生拒動時，相對比較獨(dú)立的另套繼電保護(hù)設(shè)備動作就會將故障切除。當(dāng)斷路器發(fā)生拒動時，失靈保護(hù)，并將故障元件與母線連接電源斷開，起到有效的保護(hù)作用。如果條件允許，建議采用有效的遠(yuǎn)后備保護(hù)模式，即系統(tǒng)故障發(fā)生時，元部件對繼電保護(hù)設(shè)備（對應(yīng)的）、斷路器等進(jìn)行拒絕動作。此時，電源鄰近的元部件上一級斷電保護(hù)設(shè)備，會發(fā)出保護(hù)動作，然后將故障切除掉。

（1）距離保護(hù)。實踐中我們將阻抗測量元部件組成的保護(hù)，視為距離保護(hù)；將反映大電流接地故障的保護(hù)，視為接地距離保護(hù)；相間距離以及接地距離，視為距離保護(hù)。上述每一種保護(hù)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(hù)，非常的相近，而且分別應(yīng)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(hù)。對于高壓電力系統(tǒng)而言，220kV的高電壓電網(wǎng)，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(tǒng)。在該電網(wǎng)系統(tǒng)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(fā)生時，就會出現(xiàn)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(hù)，應(yīng)用優(yōu)勢就會非常的顯著。在220kV高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)配置過程中，可以考慮這種方案作為后備保護(hù)。

3 結(jié)語

總而言之，220kV高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)配置時，應(yīng)當(dāng)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(yīng)當(dāng)充分考慮各種要求的具體細(xì)節(jié)，結(jié)合220kV高壓電網(wǎng)的實際情況以及繼電保護(hù)運(yùn)行狀況和要求，進(jìn)行優(yōu)化配置。同時，在220kV高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)配置細(xì)節(jié)權(quán)衡過程中，應(yīng)當(dāng)注意設(shè)計任務(wù)、主保護(hù)以及后備保護(hù)，做好各環(huán)節(jié)的對比分析，只有這樣才能確保配置的繼電保護(hù)系統(tǒng)能夠有效發(fā)生作用，才能確保220kV高壓電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

[1]劉旭宇.關(guān)于220kV電網(wǎng)繼電保護(hù)的探討[J]科技與企業(yè)，2012（02）.

[2]陳德帛.關(guān)于220kV電網(wǎng)繼電保護(hù)的探討[J]科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（07）.

[3]關(guān)德秋，楊東海.對高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)運(yùn)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(hù)工作。