220kV高压电网继电保护配置研究

唐巍

（广西电网有限责任公司南宁供电局 广西南宁 530000）

220kV高压电网继电保护配置研究

唐巍

（广西电网有限责任公司南宁供电局 广西南宁 530000）

继电保护是整个电网系统安全运行的关键，同时也是第一防线。对于220kV电网而言，继电保护所起的作用不可小觑。目前来看，继电保护配置要求不断提高，本文将对此进行研究，并谈一下笔者的几点看法，仅供参考。

高压电网；220kV；继电保护；配置

APEC峰会的顺利召开，实际上就是预示着未来很长一段时期，中国的经济发展势头将会更猛，同时也对国内生产提出了更高的要求要求。电力行业作为各行各业发展的动力源，生产负荷不断加大，高压电网运行和管理难度也随之增大。然而，我们要密切关注220kV高压电网运行过程中，可能存在的安全问题，继电保护配置是其中一个关键点。

1 电网继电保护配置要求

实践中，继电保护设备为了能够有效完成任务，应当在技术层面上尽可能地速动性、选择性以及灵敏性和安全可靠性。就继电保护而言，应当满足以下基本要求：

1.1 可选择性

所谓可选择性，实际上就是指当电网系统运行过程中的相关装置、电缆线路等，发生短路问题时，继电保护只是切除故障设备，并将故障线路从电网系统中去除。故障设备、电缆线路保护以及断路器拒动问题发生时，应当由相邻的电缆线路以及装置的保护，切除故障。

1.2 速动性

所谓速动性，实际上就是电网继电保护设备应当能够尽可能地将故障点切除，以有效减少装置、用户在低电压、大电流状态下的运行，并且降低装置受损程度，从而提高电网系统运行的安全稳定性。通常情况下，一定要快速切掉的故障主要表现在以下几个方面：①发电厂以及大用户母线电压比有效值要低；②大容量变压器、发电机以及电动机故障；③低压、中压线路导线的截面相对较小，为有效避免过热不可延时而去除的故障；④对人身安全以及通信系统、信号可能会产生不利影响，或者造成严重干扰的故障。需要强调的是：切除故障的时间，应当包含保护设备、断路器动作两部分时间，通常快速保护动作所需时间大约在0.04～0.08s之间，其最快速度可以达到0.01～0.04s；通常情况下，断路器跳闸所需时间大约在0.06～0.15s之间，而最快也要0.02～0.06s的时间。因此，对于那些反应异常的继电保护设备，通常不要求其进行快速动作，而是严格延时发信号。

1.3 灵敏性

所谓灵敏性，即变电站电气设备以及电缆线路在受到保护的范围之内，出现短路或者异常情况时，保护设备做出的及时反应。实践中对于那些具有高灵敏性的继电保护而言，允许范围内的各种故障问题发生时，无论短路点的何在、短路类型怎样、短路点有无过渡电阻，均可以正确反应动作。一方面在电网系统运行方式最大程度下三相短路时，可以有效动作，另一方面在高压电网系统运行最小化情况下经较大过渡电阻两相故障时，也会出现可靠动作。高压电网系统最大运行时，线路的末端出现短路现象，电网系统的等效阻抗也会变得非常小；高压电网系统最小运行时，发生短路故障问题时，电网系统等效阻抗就会最大，通过保护设备的短路电流最小。

1.4 可靠性

继电保护的可靠性，主要包括两部分，即信赖性和安全性，这是对电网继电保护的最基本要求。对于安全性而言，主要是要求高压电网继电保护在无需需其他动作条件下，依然能够不发生误动作；对于信赖性而言，要求电网继电保护在允许范围之内，出现应有的动作故障，即不拒动。实践中可以看到，无论继电保护出现误动作，还是拒动作，均会严重危害电力系统。在电力元件相同的情况下，随着现代电网技术的不断发展，继电保护不误动、不拒动，均会对高压电网系统产生变化性影响。

总之，上述四个基本要求，既是继电保护配置以及维护的重要依据和基本要求，同时也是分析继电保护的基础。上述基本要求相互联系，同时也存在着一些矛盾。在实际操作过程中，应当根据高压电网结构以及用户属性和要求，进行辩证统一。

2 220kV高压电网继电保护配置细节

2.1 设计任务

（1）系统运行模式选择与潮流合理估算。继电保护方式选择以及整定计算过程中，应当充分考虑系统的实际运行模式，以及带来的后果和影响。对于220kV电网而言，其中包含了双回线以及相应的环网，在选择最小和最大运行方式时，既要充分考虑发电机的出力情况，又要考虑环网开闭环以及双回线中一条是否停运等。在此过程中，为了能够准确确定电缆线路上的最大负荷电流，需对最大开机条件下的潮流布进行合理计算。

（2）准确计算短路电流、分支系数。对短路电流进行计算，实际上就是为了能够准确确定保护设备的整定值及其检验灵敏度。对于保护运行模式而言，其主要是通过保护设备的短路电流来具体区分。双侧电源网络保护的整定，应当配合下一级保护进行，但仍需充分考虑保护布设地点以及短路点之间是否有分支线路、电源影响。对于分支系数而言，其作为整定计算过程中的一个非常重要的参数，同时也是整定计算的重点和难点。实践中为确保电网继电保护的实际可选择性，避免机电保护出现越级跳闸现象，建议选取最为保守的一种分支系数。

2.2 主保护

220kV高压电网继电保护过程中，采用的是双线路保护方式。其中，纵联通道为电力线载波或者是微波通道。该种保护模式，曾经作为高压线路的保护模式，而且被大量的应用，在确保电网系统运行安全稳定性方面，发挥着非常重要的作用。对于光纤纵联保护而言，其主要采用的是光纤通信，并将其作为纵联保护方式，替代了高频载波通道，表现出较强的安全可靠性靠性。在这里，笔者建议采用配置一套光纤电流差动+光纤距离保护装置，具体分析如下。对于前者采用的RCS-931B保护设备而言，它是基于微机的数字式线路快速保护设备，可用于220kV高压电网线路主保护。从RCS-931B的组成来看，其包含了以纵联分相差动以及零序差动为核心的快速主保护，并且由工频变化量距离元件组成快速Ⅰ段保护，然后由三段式、接地距离以及适量延时段零序方向过流组成一套完整的后备保护系统。对于后者采用的CSC-101B保护设备而言，作为一种数字式高压电网线路保护设备，其能够有效地适用于220kV高压电网输电线路。从功能上来看，可以实现纵联距离、纵联方向、综合重合闸以及三段式距离和四段式零序类多重保护。

2.3 后备保护

就220kV高压电网电力系统而言，其继电保护系统多采用的是近后备保护模式。当故障部件的一套继电保护设备发生拒动时，相对比较独立的另套继电保护设备动作就会将故障切除。当断路器发生拒动时，失灵保护，并将故障元件与母线连接电源断开，起到有效的保护作用。如果条件允许，建议采用有效的远后备保护模式，即系统故障发生时，元部件对继电保护设备（对应的）、断路器等进行拒绝动作。此时，电源邻近的元部件上一级断电保护设备，会发出保护动作，然后将故障切除掉。

（1）距离保护。实践中我们将阻抗测量元部件组成的保护，视为距离保护；将反映大电流接地故障的保护，视为接地距离保护；相间距离以及接地距离，视为距离保护。上述每一种保护形势，都必须遵循公式Z=U/I。对于相间距离以及接地距离而言，其中的Ⅰ段、Ⅱ段以及Ⅲ段之间的配合，较之于普通三段式距离保护，非常的相近，而且分别应用于相间故障以及单相接地故障的有效切除。

（2）大接地电流零序保护。对于高压电力系统而言，220kV的高电压电网，采用的是中性点直接接地模式，通常称之为大接地电流系统。在该电网系统中，电缆线路接地故障大约占整个线路故障的80%以上。接地短路问题发生时，就会出现非常大的零序电流以及零序电压。正常情况下，由于该电压非常的小，因此利用零序电流以及零序电压组成的接地短路保护，应用优势就会非常的显著。在220kV高压电网继电保护配置过程中，可以考虑这种方案作为后备保护。

3 结语

总而言之，220kV高压电网继电保护配置时，应当首先满足可靠性、可选择性以及速动性和灵敏性，这是最基本的要求。在此过程中，应当充分考虑各种要求的具体细节，结合220kV高压电网的实际情况以及继电保护运行状况和要求，进行优化配置。同时，在220kV高压电网继电保护配置细节权衡过程中，应当注意设计任务、主保护以及后备保护，做好各环节的对比分析，只有这样才能确保配置的继电保护系统能够有效发生作用，才能确保220kV高压电网的正常运行。

[1]刘旭宇.关于220kV电网继电保护的探讨[J]科技与企业，2012（02）.

[2]陈德帛.关于220kV电网继电保护的探讨[J]科技创新与应用，2014（07）.

[3]关德秋，杨东海.对高压电网继电保护运行的研究[J]中国科技博览，2015（04）.

TM773

A

1004-7344（2016）11-0039-02

2016-4-5

唐 巍（1990-），男，助理工程师，本科，主要从事变电管理二所继电保护工作。