2 2 0 k V输电线路继电保护设计探讨

2017-04-16三峡电力职业学院韩宏亮

电子世界 2017年14期

关键词：纵联零序后备

三峡电力职业学院韩宏亮

三峡电力职业学院韩宏亮

输电线路的继电保护是输电线路运行维护必不可少的关键环节，担负着保证供电的可靠性、保证良好的电能质量的重要职责。本文主要探讨220kV输电线路的继电保护，分析和总结输电线路继电保护的设计原则和配置方式。

输电线路；继电保护；探讨

0 引言

输电线路的继电保护是输电线路运行维护必不可少的关键环节，为实现保证供电的可靠性和保证良好的电能质量的发挥着至关重要的作用。输电线路的继电保护能否可靠动作、快速切除故障以保证非故障线路的正常运行，是电力系统能否可靠工作的基本保障。继电保护新技术技术运用与发展、继电保护自动装置的新设备的合理配置和应用以及继电保护的设计原则和配置方式对输电线路的安全可靠、经济有效运行意义非凡。

1 输电线路继电保护的设计原则

（1）输电线路的继电保护必须设置主保护和后备保护，视情况在必要时增加辅助保护。输电线路的主保护主要考虑输电线路的安全可靠运行，维护电力系统的稳定；后备保护主要是考虑主保护失效或线路断路器拒动时，能迅速识别故障，快速切除故障；辅助保护是在主保护退出时作为补充防护，也作为对主保护和后备保护保护性能的补充防护；

（2）输电线路继电保护之间或输电线路的继电保护与设备的继电保护之间应在可靠性、灵敏性、选择性和速动性上满足保护的需求，也要相互配合，相互补充，以保证电力系统的安全、可靠、稳定运行；

（3）输电线路所有可能的故障或异常运行方式都应设置相应的继电保护自动保护装置，满足任何情况下，故障能快速动作于跳闸、异常运行能可靠动作于信号。

2 220kV输电线路继电保护整定原则

（1）220kV输电线路作为主要的高压输电网络，其线路联系密切，发生故障后，继电保护自动装置如果不能快速切除故障线路，电力系统的稳定将受到严重的影响。一般情况下，220kV输电线路的继电保护应按“加强主保护、简化后被保护”的基本原则配置和整定。

（2）220kV输电线路的主保护设置原则是：输电线路故障的主保护保护方式选择三段式相间距离保护；输电线路接地短路的保护方式采用阶段式零序电流保护。对于极个别非常短的线路，在必要时主保护也可以采用纵差保护。

（3）220KV输电线路的后备保护设置原则是：后备保护采用近后备保护方式。

（4）220kV输电线路一般应装设两套全线速动保护，对于带旁路母线的接线方式，在旁路断路器取代线路主断路器运行时，至少应保留一套全线速动保护运行。

（5）220kV输电线路线路设置全线速动保护时，主保护的动作时间整定对于近端故障＜20ms;对于远端故障＜30ms。

3 220kV输电线路继电保护配置

3.1 纵联保护

220kV高压输电线路上，通常需要配置全线速动保护。全线速动保护即纵联保护。

纵联保护要求继电保护无时限（＜100ms）地切除线路上任一点发生的各种类型故障。纵联保护从原理上分线路内故障和线路外故障，通常不需要保护整定值的配合，也就是说纵联保护具有“绝对选择性”。纵联保护设置时不作用于本线路以外的故障，不能用于相邻元件后备保护；纵联保护应用双侧测量原理，纵联保护必须两侧同时投入，不能一侧工作。输电线路纵联方向保护时，对于正常运行或外部故障，总有一侧故障判别为反向故障；两侧保护均作用判别为正向故障。

输电线路纵联保护通道包括导引线通道和载波通道。导引线通道是用二次电缆将输电线路两侧保护的电流回路连接起来。导引线通道的长度与输电线路的距离相当，不但造成运行中检测、维护通道困难，还导致导引线较长时电流互感器二次阻抗过大引起误差增大；当通道发生断线、短路时会导致保护误动。载波通道是以载波通道构成的线路纵联保护，这种保护也称为高频保护。

3.2 距离保护整定

输电线路的距离保护指的是在线路的一端装设继电保护，测量出故障点至继电保护安装处的距离，并与保护范围对应的距离比较，从而判断出故障点的位置，决定继电保护自动装置动作原理，这样构成的保护就是距离保护。

距离保护不受电力系统运行方式和输电线路接线方式的影响。对于系统运行方式多变、输电线路结构复杂的电力系统网络，距离保护可有选择性的、快速地切除输电线路相间短路故障。对于输电线路的两相接地短路故障，距离保护与零序电流保护能同时动作，快速切除故障。对于输电线路的单相接地短路故障，距离保护在某些情况下也能可靠动作。

输电线路的相间距离保护多采用三段式阶梯型时限特性的距离保护：即相间距离保护Ⅰ段、相间距离保护Ⅱ段、相间距离保护Ⅲ段。通常情况下由距离保护Ⅰ段、距离保护Ⅱ段构成输电线路的主保护。距离保护Ⅲ段构成后备保护。距离保护Ⅰ段的灵敏度为0.8～0.85，即相间距离保护第Ⅰ段的保护范围为可以保护全线路的80%～85%；距离保护Ⅰ段的动作时间整定为0s。距离保护Ⅱ段的灵敏度一般大于1.25，动作时间整定为为0.5s，对于输电线路全线路范围内的故障都能够灵敏、快速地切除。距离保护Ⅲ段作为近后备保护时，灵敏度一般大于1. 5；作为近后备保护时，灵敏度一般大于1.2。距离保护Ⅲ段的动作时间一般整定为3s。

3.3 零序电流保护设置

220kV输电线路一般采用中性点直接接地系统，当发生单相接地短路故障时，系统中将产生很大的零序电流分量，因此其继电保护设置专门的零序电流保护就必不可少了。

零序电流保护设置是按零序电流保护Ⅰ段、零序电流保护Ⅱ段、零序电流保护Ⅲ段分别整定的。零序电流保护I段动作电流的整定按躲开本线路末端接地短路的最大零序电流整定，可靠系数，一般取1.2～1.3；灵敏度的校验是按满足保护15%处短路时流过保护的最小零序电流值应大于整定值进行校验，即最小保护范围要求不小于本保护线长度的15%；动作时间整定为延时0 S。零序电流保护Ⅱ段的整定动作电流的整定值与相邻下一线路的零序第Ⅰ段配合；灵敏度的校验按被保护线路末端接地故障时流过保护的最小3倍零序电流来校验；动作时间整定为1.0s。零序电流保护Ⅲ段的整定按躲过下一级线路末端短路时可能出现的最大不平衡电流整定；动作时间整定为1.5s。

对于中性点有效接地的220kV系统，零序电流保护比采用三相完全星形接线的电流保护和方向电流保护对于接地短路的防护更为有效，具有灵敏度高、延时小、无电压死区、保护范围大、保护性能稳定等较为突出的优点。

但零序电流保护作为电流保护，同时也具有电流保护的局限性，也存在电流保护的某些弱点，当电力系统运行方式变化多样时，其保护性能受到的影响较大，灵敏度也降低；尤其对于短距离的输电线路和复杂的环网接线，由于电流速断保护段的保护范围太小，使零序电流保护各段的保护性能受到严重影响，导致保护动作时间很长，灵敏度非常低。