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高压电网中的继电保护研究 摘要：笔者结合多年工作实践，从继电保护性能的基本要求出发，简单分析了在高压电网运行中继电保护的相关问题，以供参考。 关键词：继电保护；可靠性；性能 一、引言 电力作为当今社会的主要能源，对国民经济的发展和人民生活水平的提高起着极其重要的作用。现代电力系统是个由电能产生、输送、分配和用电环节组成的大系统。如何正确应用继电保护技术来遏制电气故障，提高电力系统的运行效率及运行质量已成为迫切需要解决的技术问题。 二、对高压电网继电保护性能的基本要求 可靠性 运行中高压电网继电保护的可靠性，决定于继电保护装置的配置方式、各套保护装置本身的技术性能和设备及安装质量水平。除了装置的设备质量应由制造厂提供保证外，对于继电保护的配置方式已在能源部颁发的电力系统继电保护技术规程中提供了具体要求，继 电保护的可靠性，是继电保护正常运行和可靠动作的前提基础。 选择性 为了达到接地保护动作的选择性，对于同一点发生的故障，相邻上下级元件的保护装置必须在灵敏度和动作时间上同时取得配合。在以纵联保护为主保护的220500kV 线路上，对后备保护的一项重要要求就是保证选择性，以适应如下情况： 当发生经较大过渡电阻的故障，故障线路本身的纵联保护因灵敏度不足不能启动，而必须由其后备保护动作切除故障时，不得引起相邻元件后备保护的无选择性误动作。 当某一线路的下一级元件故障，因故而不能有最临近故障点的断路器切除，需要由相邻上一级线路的后备保护动作切除时，不得引起更上一级线路后备保护的越级跳闸。即使加强了主保护，如果不注意保持后备保护间的选择性，也解决不了上述两个问题，这是实际的事故教训。还要校核线路侧发生单相接地故障时，线路零序电流保护与大机组负序反时限过流保护间的动作配合问题，避免大机组无选择性跳闸。 速动性 要求快速切除线路及母线故障，首先是为了保证电力系统稳定（同步运行稳定性）。要求快速切除的电网故障，最重要的是母线附近的两相短路接地和三相短路，因为这些严重故障对系统稳定的威胁最大。而对于单相接地故障，在其他相同的条件下，允许切除故障的时间则较长。 继电保护的快速性，应当由纵联保护、相间保护及接地保护瞬时段以及相电流速断的协同动作来保证。切不可轻视后备保护瞬时段及电流速断的独特作用。原因是当故障发生在影响系统稳定最为严重的母线近端时，它们的动作一般快于纵联保护，因而最有利于系统稳定。 对于线路密集的220kV受端系统，只要继电保护快速动作切除故障，一般都可以保持系统稳定。受端系统联接着占系统容量很大比重的电源和负荷，如果因故障延时切除而引起系统失去稳定，其后果将是全局性的，因而突出了受端系统线路快速切除故障的重要性。按规定，这些线路可以装设两套纵联保护，当然，母线差动保护也是极其重要的。 接到高压电网的供电变压器，它的低压母线及配出线路的故障切除时间，应当满足系统稳定的要求，即使牺牲选择性也必须如此，这是全局观点。 手动合闸于线路和手动合闸于母线，都必须有切实的瞬时保护。 灵敏性 衡量保护装置启动可靠性的指标是灵敏度，它是对在要求保护范围内的故障实现可靠保护的前提条件。对于纵联保护，应当保证在被保护线路上任一点发生金属性短路故障时，都有足够灵敏度。对于相间距离保护，其最末一段的启动灵敏度，应以适足以可靠躲开实际可能传输的事故后最大功率为准。对于并列及环状线路，尤应注意及此。对于接地故障保护，其最末一段的启动值，应以能适应如下的故障点接地电阻值为标准： 220kV 100 330kV 150 500kV 300 当在线路末端故障时，允许近端先切除故障，然后远端纵续动作。在考虑一定裕度后，相应于接地保护最末一段的3I0 启动值应不大于300A左右，长线路还应该更小一些。 三、高压电网的自动重合闸方式 330500kV 线路和联系松散的220kV 线路，宜采用单相重合闸。其重合闸时间： 一般宜按传输最大功率情况下的最佳重合闸时间选择，且固定不变。 对于要求依靠成功的重合闸才能保持系统稳定运行的特殊情况，实现0.5s 左右的快速单相重合闸，一般用于单回线。 联系紧密的220kV受端系统线路，宜采用不附加故障条件的三相重合闸。并在对系统和大机组冲击较小的一侧检查线路无电压先重合闸，另一侧检查线路和母线电压同步再合闸。重合闸时间可取为510s，靠近大机组的线路则不小于10s。 由主系统到终端地区线路，选用下列重合闸方式： 在地区与主系统联络的适当地点设解列点，当线路故障时，受电侧的继电器保护动作跳开解列断路器，主系统侧实现检电压的一般三相重合闸。 单相重合闸。允许主系统先切去故障相，而后地区侧以简单的相低电压元件等实现选相跳闸，重合不成或多相故障，则动作于解列。 四、重合闸过程中的继电保护性能 无论任何条件，都必须保证： 对故障已消除的线路，能够重合成功。 重合于故障未消除的线路上时，必须瞬时三相永久跳开故障线路。 对330500kV 线路，应保证在整个重合闸过程，包括单相重合闸过程中和单相重合闸成功后，任何期间发生的任一单相或多相再故障实现瞬时跳闸。 对采用单相重合闸的220kV 线路，应保证重合成功后再故障时的瞬时跳闸；以及两健全相故障时的全过程有选择性跳闸。 在重合闸过程中，如果相邻线路故障，允许实现重合闸线路的继电保护无选择性跳闸，但宜在可能条件下缩短无选择动作的范围。 五、快速保护因故退出运行时的对策 由于目前设备条件和管理水平的原因，线路纵联保护较长期地被迫退出运行的情况仍时有发生，类似的还有母线差动保护因定期检修需要短时停运，这些都会影响当时系统的暂态稳定水平。遇到这类情况时，可采用以下措施。 在可能条件下，适当地改变电网运行接线和方式，也考虑极少量事先安排可以由现场值班人员执行的继电保护改定值，包括临时投入简单的保护装置，使保留运行中的继电保护动作性能适应当时的系统稳定要求。 对配置了双套纵联保护的受端系统220kV 线路，如果主保护同时退出运行，而保留运行的后备保护动作性能又不能满足当时的系统稳定要求，可以由现场运行人员临时投入事先设定好的专用压板，将有一定末端故障灵敏度的相间及接地第二段保护动作时间降低乃至改成瞬时动作，以满足系统稳定和相邻线路保护选择性要求。宁可在相邻线路出口附近故障时本线路无选择性跳闸，也不宜冒系统失去稳定的风险。如果方便，可适当提高本线路的三相重合闸时间，以实现重合闸纠正。但是，这种做法不可滥用，在一组并联的多用线路组中，只应允许有一回线路实现这种无选择性动作。 六、对220kV 同杆双回线路的保护要求 对我国电力系统220kV同杆双回线路的故障统计说明，双回线路同时发生异名相故障的概率极低，远低于国外统计的概率；同时按电力系统安全稳定导则的规定，计算暂态稳定时，已考虑了同时失去双回线路的条件。因此，允许220kV 同杆双回线路发生异名相故障时，跳开双回线路不重合闸。当然，对于330500kV的同杆双回线路，自当别论。 七、结束语 随着电力系统的高速发展和计算机通信技术