220kV及以上电网继电保护研究
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2 2 0 k V及以上电网继电保护研究 口宋锟(南平电业局福建 南平3 5 3 0 0 0)摘要:随着对电力技 术的发展及对 电网继 电保护 的不断研 究,电网继 电保护有 了新的发展,并逐步走 向成熟,作为电网安全稳定运行的第一道防线,继电保护无时不刻都发挥着至关重要的作用。文章在认识电网继电保护 重要性的基础上,针对2 2 0 k V以上电网继电保护进行着重分析,主要从 自动重合闸保护、纵联保护及零序电流保 护三个方面对其进行阐述,为保障 电网安全性、稳定 性及 正常运行提供借鉴。关键 词:2 2 0 k V 电网继 电保护 自动重合 闸 纵联保护零序电流保 护 中图分类号:T M1 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 7 3 9 7 3(2 0 1 0)0 l 一 0 2 3 0 2 在文 中,所确 定的 2 2 0 k V及 以上 电网继 电保护研 究范围 主要指的是 2 2 0 k V、3 3 0 k V、及 5 0 0 k V电网。这三个等级的 电网继电保护可以通过线路、母线以及与电网保护配合有关 的变压器等电力设备继电保护运行整定。但文章以自动重合 闸保护、纵联保护和零序 电流保护方法为研究对象,主要是 由于这些 方法 的运用 可 以保证 2 2 0 k V 及 以上 电网继 电保护 实施 的快 速性、正确性及 有效性,从表 1可 以很直观 的看 出 结果。表 l 2 2 0 k v 及 以上 电网主保护运行情况年统计表 继 电保护方法 自动重合闸保护 纵联保护 零序 电流保护 动作总次数 4 0 2 6 7 3 l 2 2 5 8 0 正确动作次数 4 0 1 6 7 2 4 4 2 5 7 5 不 正确 误动 3 6 4 3 动作次 数 拒动 7 4 7 年正确动作率(1 O 0)9 97 5 9 9 0 7 9 9 7 5 l 2 2 0 k V及 以上 电网继 电保护原则 由于 2 2 0 k V及 以上 电网继 电保护 方式较 多,所 以在确定 使何种继 电保护方法 的同时必须遵 守一 定的原则,只有在一 个 统一 的规 范要求 下,才 能更有 效 的体 现 电网继 电保 护效 果。2 2 0 k V及以上电网的继电保护,必须满足可靠性、速动性、选择性及灵 敏性 的基本要求。可靠性 由继 电保护装置的合理 配置、本身的技术性能和质量 以及正常的运 行维护来保证;速 动性由配置的全线速动保护、相间和接地故障的速断段保护 以及电流速断保护取得保证;通过继电保护运行整定,实现选 择性和灵敏性 的要求,并处理运行 中对快速切除故障的特殊 要求。对于 3 0 0 5 0 0 k V 电网和联系不强 的 2 2 0 k V 电网,在 保证继电保护可靠动作的前提下,重点应防止继电保护装置 的非选择性动作:而对于联系紧密 的 2 2 0 k V电网,重点应保证 继电保护装 置的可靠快速动作。2 2 2 0 k V及以上电网继电保护方式分析 2 1 自动重合 闸继 电保护 自动重合闸装置是当断路器跳开后按需要 自动投入的一 种自动装置。从上表可以看出其正确动作率达到了 9 9 7 5,采用 自动重合 闸的继保护可 以在提高供 电的可靠性的基础上,保 证电网系统并列运行 的稳定性,并纠正断路器的误跳 闸。下 面来看 一组数据,如表 2所示。表 2 2 2 0 k v及 以上 电网单相接地故障统计 电压等级 2 2 0 k v 3 3 0 k v 5 0 0 k v 9 20 5 9 8 9 8 8 7 从中可以看出,2 2 0 k v及 以上 电网单相接地故障率非 常 高,针对上表所描述的现象,可 以通过 自动重合闸继电保护,以提高其准确性。常用方式有单相自动重合闸和综合重合闸 两种。(1)单相 自动重合 闸要 求在保 证选 择性 的基础 上并拥 有足 够的 灵敏性。在 动作 时限 的选 择方 面,除应 满足三 相重 合 闸时所提 出 的要 求外,还 应考虑:两侧选 相元 件与 继 电保 护 以不 同时限切 除故 障的可 能性和 潜供 电流对 灭弧所 产 生 的影响(图 1)。时刻注意线路电压越高,线路越长,潜供电 流就越 大,潜 供 电流 持续 时间不仅 与其大 小有 关,而且 与故 障电流的大小、故障切除的时间、弧光的长度以及故障点的 风速 等因 素有关。单相 自动重 合闸在 绝大 多数情 况下 保证 对用户 的供 电,并提 高系统 并列运 行的动 态稳 定性。但在 具 体实践 中需要有按相操作 的断路器,重合 闸回路 的接 线 比较 复杂,促使了保护的接线、整定计算和调试工作复杂化。为 了弥补 以上缺 点,可以通过 以下 介绍的综合 重合 闸方 式来解 决。斟协论I 云 2 0 1 0年第 1 期(下)图 1潜供 电流对灭弧所产生的影响(2)综合重合闸是指当发生单相接地故障时,采用单相重 合闸方式,而 当发生相间短路时,采用三相重合 闸方式。实现 综合重合闸回路接线时应考虑的一些问题:单相接地故障 时只跳故障相 断路器,然 后进行单相重合。相间故障时跳 三相断路器,然后进行三相重合。选相元件拒动时,应能跳 开三相并进行三相重合。对于非全相运行中可能误动的保 护,应进行可靠 的闭锁:对于在单相接地时可能误动作的相 间 保护(如距离保护),应有防止单相接地误跳三相的措施。一相跳闸后重合闸拒动时,应 能 自动断开其它两相。任意 两相的分相跳 闸继电器动作 后,应能跳开三相并进 行三相重 合。无论单相或三相重合闸,在重合不成功后,应能加速切 除三相,即实现重合闸后加速。在非全相运行过程中又发 生另一相或两相的故障,保护应能有选择性予以切除。当 断路器气 压或 液压 降低 至不 允许 断路器重合时,应将重合闸 回路 自动 闭锁;但如果在重合 闸的过程中下降到低于运行值 时,则应保证重合闸动作的完成。2 2 纵 联 保 护 随着电力技术的发展,2 2 0 k V及以上电网纵联保护目前采 用反应两侧 电量 的输 电线路纵联保护,其工作原理如 图 2所 示。通过利用通信通道将两端 的保护装置纵向联结起来,将 两端 的电气量 比较,以判断故障在 区内还是 区外,保证继 电保 护 的选择性。图 2 反应两侧电量的输电线路纵联保护原理 纵联保护一般分为方 向比较式纵联保护和纵联 电流差动 保护两种,在从具体方式上来看主要有纵联差动保护、高频保 护、微 波保 护、光纤差动保护等,在些方式之 中,灵敏度整定都 要不得小于 2 0。由于各种方式 的在整定时要求有所不同,在 此就高频保护整定稍作概述。在反映不对称故障的起动元件整定时,高定值起动元件 应按被保护线路末端两相短路、单相接地及两相短路接地故 障有足够 的灵敏度整定,I 2力争大于 4 0,最低不得小于 2 0。同时要可靠躲过三相不 同步 时的线路充 电电容 电流,可靠系 数大 于 2 0。低 定值 起动元件应按躲过最 大负荷电流下的不 平衡电流整定,可靠系数取 2 5。高、低定值起动元件的配合 比值取 1 6 2 0。2 _ 3零序 电流保护 零序电流保护 一般 为四段式。在复杂环网中为简化整 定 配合,零序电流保护 I、I I、I I I、各段均可分别经零序功率方 向元件控制。如实际选用的定值,不经过方向元件也能保证 选择性时,则不宜经方 向元件控制。为了不影 响各保护段动 作性能,零序方 向元件要 有足够 的灵敏度,在被控制保护段末 端故障时,零序电压应不小于方向元件最低动作电压的1 5 倍,零序功率应不小于方向元件实际动作功率的2倍。方向零序 电流 I段定值 和无方 向零序电流 I 段定值,按 躲过本线路区外故障最大零序电流整定。若本线路采用单相 重合闸方式,尚应按躲过本线路非全相运行最大零序电流整 定。零序电流 I I 段定值,若相邻线路配置的纵联保护能保证 经常投入运行,可按与相邻线路纵联保护配合整定,躲过相邻 线路末端故障。否则,按与相邻 线路在非全相运行 中不退 出 运行的零序电流 I I 段配合整定:若无法满足配合关系,则可与 相邻线路在 非全相运行过程 中不退 出工 作的零序!段配合整 定。零序电流I I 段定值还应躲过线路对侧变压器的另一侧母 线接地故障时流过本线路的零序电流。零序 电流I I I 段定值,按灵敏性和选择性要求配合整定,应满足灵敏度要求,并与相 邻线路在 非全相运行中不退出工作的零序 电流I I I 段 定值配合 整定。若配合有困难,可与相邻 线路 零序 电流I I I 段定值配合 整定。零序 电流 段 定值(最末一段)应不大于 3 0 0 A,按与相 邻线路在非全相运行中不退出工作的零序电流I I I 段或段配 合整定。对采用重合闸时间大于 1 0 s的单相重合闸线路,除 考虑正常情况下的选择配合外,还需要考 虑非全相运行中健 全相故障时的选择性配合,此时,零序 电流 段 的动作时 间宜 大于单相重合闸周期加两个时间级差以上。当本线路进行单 相重合闸时,可 自动将零序 电流 段动作 时间降为本线路单 相重合闸周期加一个级差,以取得在 单相 重合 闸过程中相邻 线路的零序电流保护与本线路零序电流段之间的选择性配 合,以尽快切除非全相运行中再故障。线路零序电流保护的 电流定值 和时间定值可参照相关规范进行设定。3 结语 2 2 0 k V及以上电网继电保护方面,所采用的方法众多,文 章只 是简要 的介绍其中的某 几种方法,在具体操作过程 中,还 需要根据实际工作经验及相 关技术规 范施行,以保证 电网的 正常、稳定运行。参考文献:【1】朱声石 高压电网继电保护原理与技术 M】北京:中国电力 出版社,2 0 0 5 【2】王梅义 电网继电保护应用【M】北京:中国电力出版社,1 9 9 9 斟协i 仑 坛 2 0 1 0 年第 1 期(下)
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