论文部分内容阅读
在文中,所确定的220kV及以上电网继电保护研究范围主要指的是220kV、330kV、及500 kV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220kV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。
1220kV及以上电网继电保护原则
由于220kV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。
220kV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300～500kV电网和联系不强的220kV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220kV电网,重点应保证继电保护装置的可靠快速动作。
2220kV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99.75%,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。
从中可以看出,220kv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。
(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:①单相接地故障时只跳故障相断路器,然后进行单相重合。②相间故障时跳三相断路器,然后进行三相重合。③选相元件拒动时,应能跳开三相并进行三相重合。④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。⑤一相跳闸后重合闸拒动时,应能自动断开其它两相。⑥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。⑦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。⑧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。⑨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,220kV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。
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,I2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、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ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Ⅱ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Ⅱ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Ⅱ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Ⅲ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Ⅲ段定值配合整定。若配合有困难,可与相邻线路零序电流Ⅲ段定值配合整定。零序电流Ⅳ段定值(最末一段)应不大于300A,按与相邻线路在非全相运行中不退出工作的零序电流Ⅲ段或Ⅳ段配合整定。对采用重合闸时间大于1.0s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Ⅳ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Ⅳ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Ⅳ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
220kV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,2005.
[2]王梅义.电网继电保护应用[M].北京:中国电力出版社,1999.
1220kV及以上电网继电保护原则
由于220kV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。
220kV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300～500kV电网和联系不强的220kV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220kV电网,重点应保证继电保护装置的可靠快速动作。
2220kV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99.75%,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。
从中可以看出,220kv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。
(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:①单相接地故障时只跳故障相断路器,然后进行单相重合。②相间故障时跳三相断路器,然后进行三相重合。③选相元件拒动时,应能跳开三相并进行三相重合。④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。⑤一相跳闸后重合闸拒动时,应能自动断开其它两相。⑥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。⑦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。⑧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。⑨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,220kV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。
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,I2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、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ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Ⅱ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Ⅱ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Ⅱ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Ⅲ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Ⅲ段定值配合整定。若配合有困难,可与相邻线路零序电流Ⅲ段定值配合整定。零序电流Ⅳ段定值(最末一段)应不大于300A,按与相邻线路在非全相运行中不退出工作的零序电流Ⅲ段或Ⅳ段配合整定。对采用重合闸时间大于1.0s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Ⅳ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Ⅳ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Ⅳ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
220kV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,2005.
[2]王梅义.电网继电保护应用[M].北京:中国电力出版社,1999.