220kV電網繼電保護配置研究

文/邢佳瑋，內蒙古電力（集團）有限責任公司培訓中心

1 220kV電網繼電保護原則

電力系統繼電保護裝置是電力系統安全穩定運行和保障電力設備安全的主要裝置，是電力系統中不可缺少的重要組成部分。而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。

2 220kV電網繼電保護方式分析

2.1 自動重合閘繼電保護

(1)單相自動重合閘要求在保證選擇性的基礎上并擁有足夠的靈敏性。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，潛供電流持續時間不僅與其大小有關，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，可以通過以下介紹的綜合重合閘方式來解決。

(2)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一些問題：①單相接地故障時只跳故障相斷路器，然后進行單相重合。②相間故障時跳三相斷路器，然后進行三相重合。③選相元件拒動時，應能跳開三相并進行三相重合。④對于非全相運行中可能誤動的保護，應進行可靠的閉鎖；對于在單相接地時可能誤動作的相間保護(如距離保護)，應有防止單相接地誤跳三相的措施。⑤一相跳閘后重合閘拒動時，應能自動斷開其它兩相。⑥任意兩相的分相跳閘繼電器動作后，應能跳開三相并進行三相重合。⑦無論單相或三相重合閘，在重合不成功后，應能加速切除三相，即實現重合閘后加速。⑧在非全相運行過程中又發生另一相或兩相的故障，保護應能有選擇性予以切除。⑨當斷路器氣壓或液壓降低至不允許斷路器重合時，應將重合閘回路自動閉鎖；但如果在重合閘的過程中下降到低于運行值時，則應保證重合閘動作的完成。

2.2 縱聯保護

隨著電力技術的發展，220kV及以上電網縱聯保護目前采用反應兩側電量的輸電線路縱聯保護。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。

在反映不對稱故障的起動元件整定時，高定值起動元件應按被保護線路末端兩相短路、單相接地及兩相短路接地故障有足夠的靈敏度整定，12力爭大于4.0，最低不得小于2.0。同時要可靠躲過三相不同步時的線路充電電容電流，可靠系數大于2.0。低定值起動元件應按躲過最大負荷電流下的不平衡電流整定，可靠系數取2.5。高、低定值起動元件的配合比值取1.6～2.0。

2.3 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控制。如實際選用的定值，不經過方向元件也能保證選擇性時，則不宜經方向元件控制。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，在被控制保護段末端故障時，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。零序電流II段定值還應躲過線路對側變壓器的另一側母線接地故障時流過本線路的零序電流。零序電流III段定值，按靈敏性和選擇性要求配合整定，應滿足靈敏度要求，并與相鄰線路在非全相運行中不退出工作的零序電流III段定值配合整定。若配合有困難，可與相鄰線路零序電流Ⅲ段定值配合整定。零序電流Ⅳ，段定值(最末一段)應不大于300A，按與相鄰線路在非全相運行中不退出工作的零序電流Ⅲ段或Ⅳ段配合整定。對采用重合閘時間大于1.0s的單相重合閘線路，除考慮正常情況下的選擇配合外，還需要考慮非全相運行中健全相故障時的選擇性配合，此時，零序電流Ⅳ段的動作時間宜大于單相重合閘周期加兩個時間級差以上。當本線路進行單相重合閘時，可自動將零序電流Ⅳ段動作時間降為本線路單相重合閘周期加一個級差，以取得在單相重合閘過程中相鄰線路的零序電流保護與本線路零序電流Ⅳ段之間的選擇性配合，以盡快切除非全相運行中再故障。線路零序電流保護的電流定值和時間定值可參照相關規范進行設定。

3 結語

隨著電力系統的高速發展,繼電保護技術面臨著進一步發展的趨勢。國內外繼電保護技術發展的趨勢為:計算機化,網絡化,保護、控制、測量、數據通信一體化和人工智能化,這對繼電保護工作者提出了艱巨的任務,這就要求我們在實踐工作中不斷在總結和學習新的技術,才能更好地保障電力系統的安全運行。

[1]嚴勇.綜述220kV電網繼電保護配置的探討[J].城市建設理論研究（電子版）,2013,36.