吳曦

[摘要]110kV電網(wǎng)繼電保護，相間距離保護和零序電流保護的整定計算選出了最優(yōu)方案；自動重合閘的選擇。

[關(guān)鍵詞]110kV，電網(wǎng)，繼電保護，一次自動重合閘

[中圖分類號]F407.61 [文獻標(biāo)識碼]A [文章編號]1672-5158（2013）06-0377-01

1 引言

繼電保護裝置一般可視為由測量元件部分、邏輯環(huán)節(jié)部分和執(zhí)行輸出部分等幾個主要部分組成。對作用于跳閘的繼電保護裝置，在技術(shù)上有四個基本要求：選擇性、速動性、靈敏性和可靠性。以上四個基本要求是分析研究繼電保護性能的基礎(chǔ)。在它們之間，既有矛盾的一面，又有在一定條件下統(tǒng)一的一面。為適應(yīng)我國電力工業(yè)的迅速發(fā)展，各大電力系統(tǒng)的容量和電網(wǎng)區(qū)域的不斷擴大，相繼出現(xiàn)超高壓電網(wǎng)和大容量機組，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的日趨復(fù)雜，電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題的日益突出，對電力系統(tǒng)繼電保護提出了更高的要求。

2 電網(wǎng)繼電保護的主要規(guī)則

關(guān)于電網(wǎng)繼電保護的選擇，一般要考慮的主要規(guī)則為：（1）電力設(shè)備和線路必須有主保護和后備保護，必要時增加輔助保護，其中主保護主要考慮系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全；后備保護主要是考慮主保護和斷路器拒動時用于故障切除；輔助保護是補充前二者的不足或在主保護退出時起保護作用；（2）線路保護之間或線路保護與設(shè)備保護之間應(yīng)在靈敏度、選擇性和動作時間上相互配合，以保證系統(tǒng)安全運行；（3）對線路和設(shè)備所有可能的故障或異常運行方式均應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的保護裝置，以切除這些故障和給出異常運行的信號；（4）對于不同電壓等級的線路和設(shè)備，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)運行要求和相關(guān)規(guī)程要求，配置不同的保護裝置，一般電壓等級越高，保護的性能應(yīng)越高越完善，如采用“雙重化”保護裝置等。

3 110kV電網(wǎng)繼電保護措施

110RV電網(wǎng)繼電保護的設(shè)計要點主要包括以下幾點：

3.1 在電網(wǎng)變壓器中性點接地的數(shù)目和位置不變的條件下，當(dāng)系統(tǒng)運行方式變化時，零序電流變化較小，因此，零序電流速斷保護的保護范圍長而穩(wěn)定。而相間短路電流速斷保護，受系統(tǒng)運行方式變化的影響較大。

3.2 采用了零序電流保護后，相間短路的電流保護就可以采用兩相星形接線方式，并可和零序電流保護合用一組電流互感器，又能滿足技術(shù)要求，而且接線也簡單。應(yīng)該指出，在110KV電壓系統(tǒng)中，單相接地短路故障約占所有故障的80%以上，所以，采用專門的零序電流保護就有其更重要的意義。因而，在大接地電流系統(tǒng)中，零序電流保護獲得廣泛的應(yīng)用。但是，零序電流保護也存在一些缺點，主要表現(xiàn)在以下兩方面：

（1）于短線路或運行方式變化很大的電網(wǎng)，零序電流保護往往難于滿足系統(tǒng)運行所提出的要求，如保護范圍不夠穩(wěn)定或由于運行方式的改變需要新整定零序電流保護。

（2）220kV及以上電壓的電力系統(tǒng)，由于單相重合閘的應(yīng)用，影響了零序電流保護的正確工作，這時必須增大保護的起動值，或采取措施使保護退出工作，待全相運行后再投入。

4 自動重合閘設(shè)計

4.1 采用自動重合閘的目的

在電力系統(tǒng)中，輸電線路（特別是架空線路）最容易發(fā)生故障。故障分為兩類，一類是暫時性故障一類是永久性故障。如果把斷開的線路斷路器重新合上，仍能使輸電線路繼續(xù)供電，這類故障為暫時性故障。此外，也還有永久性故障，例如，倒塔桿、斷線、絕緣子擊穿或損壞等引起的故障，在故障線路被斷開以后，故障點的絕緣強度不能恢復(fù)，即故障仍然存在，這時即使再合上斷路器，輸電線路還要再次斷開，因而不能立即恢復(fù)正常供電。在線路上裝設(shè)自動重合閘裝置以后，由于它不能判別是暫時性故障還是永久性故障，因此，重合閘后就有可能成功（即恢復(fù)供電），也可能不成功。根據(jù)運行資料統(tǒng)計，重合閘的成功率（重合閘的成功數(shù)與總動作數(shù)之比）在60%～90%之間，可見其成功率是相當(dāng)高的。

采用自動重合閘的技術(shù)經(jīng)濟效果主要有：（1）可以提高輸電線路供電的可靠性，減少線路的停電機會，特別是對于單回線單側(cè)電源尤為顯著。（2）可以提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性。（3）在電網(wǎng)的設(shè)計和建設(shè)過程中，由于考慮了自動重合閘的作用，可以暫緩架設(shè)或不架設(shè)雙回線路，節(jié)約投資。（4）對由于斷路器本身機構(gòu)不良或繼電保護誤動作而引起的誤跳閘，能起糾正作用。

4.2 自動重合閘應(yīng)滿足的基本要求

（1）在下列情況下，自動重合閘裝置不應(yīng)動作。

1）由變電站值班人員手動操作或通過遙控裝置將斷路器斷開時。2）手動投入斷路器，由于線路上存在故障，隨即由保護動作將其斷開，因為在這種情況下，故障大多都是屬于永久性的。它可能是由于檢修質(zhì)量不合格、隱患未能消除或者是保安地線沒有拆除等原因造成的。因此，即使再重合一次也不可能成功。3）在某些不允許重合的情況下例如，斷路器處于不正常狀態(tài)（如氣壓、液壓降低等）以及變壓器內(nèi)部故障，差動或瓦斯保護動作使斷路器跳閘時，均應(yīng)使閉鎖裝置不進行重合閘。

（2）除上述條件外，當(dāng)斷路器由繼電保護動作或其他原因而跳閘后，重合閘都應(yīng)該動作，使斷路器重新合閘。在某些情況下（如使用單相重合閘時），也允許只在保護動作于跳閘后進行重合閘。

（3）自動重合閘裝置的動作次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先的規(guī)定。如一次重合閘就只應(yīng)該動作一次。當(dāng)重合于永久性故障而再次跳間后，就不應(yīng)該再動作。裝置本身也不允許出現(xiàn)元件損壞或異常時，使斷路器多次重合的現(xiàn)象，以免損壞斷路器設(shè)備和擴大事故范圍。

（4）自動重合閘在動作以后，應(yīng)能夠自動復(fù)歸。自動重合閘的類型自動重合閘的采用是系統(tǒng)運行的實際需要。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，自動重合閘的類型一般有以下三類：三相重合閘，單相重合閘，綜合重合閘。本設(shè)計采用三相一次重合閘，所謂三相重合閘是指不論在輸、配線上發(fā)生單相短路還是相間短路時，繼電保護裝置均將三相斷路器同時跳開，然后啟動自動重合閘同時合三相斷路器的方式。若故障為暫時性故障，則重合閘成功；否則保護再次動作，跳三相斷路器。三相重合閘結(jié)構(gòu)相對比較簡單，保護出口可直接動作控制斷路器，保護之間互為后備的保護性能良好。

4.3 自動重合閘與繼電保護的配合

重合閘和繼電保護之間的密切良好的配合可以較迅速切除多數(shù)情況下的故障，提高供電的可靠性和安全性，對系統(tǒng)的安全穩(wěn)定產(chǎn)生極其重要的作用。目前，在電力系統(tǒng)中，自動重合閘與繼電保護配合的方式有兩種，即自動重合閘前加速保護動作和自動重合閘后加速保護動作。重合閘的前加速是當(dāng)線路上發(fā)生故障時，靠近電源側(cè)的保護先無選擇性的瞬時動作于跳閘，而后再借助自動重合閘來糾正這種非選擇性動作；重合閘后加速保護是當(dāng)線路故障時，先按正常的繼電保護動作時限有選擇性的動作于斷路器跳閘，然后裝置動作將斷路器重合，同時將過電流保護的時限解除，實現(xiàn)后加速的方法是在被保護的各條線路上都裝設(shè)有選擇性的保護和自動重合閘裝置。一般的，“前加速”方式只適用于35kV及以下的網(wǎng)絡(luò)；“后加速”方式適用于35kV以上的高壓網(wǎng)絡(luò)中。

4.4 自動重合閘的選擇及整定計算

4.5 自動重合閘的配置辦法

（1）1kV及以上架空線路及電纜與架空混合線路，在具有斷路器的條件下，當(dāng)用電設(shè)備允許且無備用電源自動投入時，應(yīng)裝設(shè)自動重合閘裝置；（2）旁路斷路器和兼作旁路的母聯(lián)斷路器或分段斷路器，應(yīng)裝設(shè)自動重合閘裝置；（3）低壓側(cè)不帶電源的降壓變壓器，可裝設(shè)自動重合閘裝置；（4）必要時，母線故障也可采用自動重合閘裝置。