110kV线路保护配置

110kV线路保护配置
摘要本文从距离保护,零序方向电流保护,重合闸,低频保护和过负荷告警4个方面对110kV线路保护配置进行了论述。

关键词110kV线路;保护配置;继电保护
0 引言
对于110kV及以下电网,应当尽可能以辐射状网络方式运行,地区电源也应当以辐射线路接入联络变电所实行环状或双回线布置,但应当遵循以开环或线路变压器组方式运行的原则。

根据规程要求,110kV线路保护包括完整的三段相间距离保护、三段接地距离保护、三段零序方向过流保护和低频率保护,并配有三相一次重合闸功能、过负荷告警功能,跳合闸操作回路。

众所周知,输电线的故障有单相短路接地故障、两相短路接地故障、两相短路不接地故障及三相短路故障10种。

我国110kV及以上电压等级电网中单相短路故障的几率最多,其次是两相接地短路,两者合计约占输电线路故障总数的90%。

接地故障用零序电流保护、接地距离保护可以满足要求。

两相短路不接地故障的几率很小,约占2%~3%,其原因多半是由于两导线受风吹而摆动的频率不等造成的,三相短路基本都是不接地的,相间距离保护可以有效切除故障。

输电线路故障不外是绝缘下降、雷害和外力破坏造成的。

在我国110kV线路上通常有避雷线,所以故障时接地电阻一般小于5Ω,单相经高电阻接地往往发生在树枝生长导致导线经树枝对地放电时,接地电阻往往很大,这时由零序过流后备保护切除故障。

远后备保护的关键在于避开负荷状态。

对于接地故障用零序电流保护可以取得满意的结果,对于相间故障都用阻抗继电器实现。

1 距离保护
距离保护根据测量阻抗的大小,反应故障点的远近,故称距离保护。

同时,由于它是反应阻抗参数而工作的,又称为阻抗保护。

距离保护在任何复杂形式的电网中都可有选择性的切除故障,而且具有足够的灵敏性和快速性,因此在高压及超高压线路中获得了最广泛的应用。

该装置设置了完整的三段相间距离保护和三段接地距离保护。

距离继电器是距离保护的主要测量元件,应满足以下要求:
1)在被保护线路上发生直接短路时继电器的测量阻抗应正比于母线与短路点间的距离;
2)在正方向区外故障时不应超越动作。

超越有暂态超越和稳态超越两种。

暂态超越是由短路的暂态分量引起的,继电器仅短时动作,一旦暂态分量衰减继电器就返回。

稳态超越是由短路处的过渡电阻引起的;
3)应有明确的方向性。

正方向出口短路时无死区,反方向短路时不应误动作;
4)在区内经大过渡电阻短路时应仍能灵敏的动作(又称动作特性能覆盖大过渡电阻),但这主要是接地距离继电器要考虑的问题;
5)在最小负荷阻抗下不动作,此由负荷限制电抗继电器来实现;
6)不受系统振荡的影响,此项由振荡闭锁功能得以实现;
相间距离保护反应三相短路和各种两相短路故障而动作,由于距离保护I段保护范围不受系统运行方式变化的影响,Ⅱ、Ⅲ段也只在有助增电源或汲出电流时才受系统运行方式变化的影响,但比电流、电压保护所受影响小,因此110kV电压等级以上线路保护均须装三段式相间距离保护,I、Ⅱ段为主保护,Ⅲ段为后备保护。

接地距离保护反应接地故障也具有相间距离保护的优越性,加之能和相间距离保护共用硬件,只是算法不同,因此该装置配置了三段接地距离保护,I、Ⅱ段为主保护,Ⅲ段为后备保护。

2 零序方向电流保护
110kV电网都采用中性点直接接地方式。

在这类电网中发生接地短路(单相接地短路或两相接地短路)时,将产生很大的零序电流,而正常运行时零序电流很小,即使经大电阻接地短路时,零序电流保护也可以有足够的灵敏度。

因为系统振荡时没有零序电流,所以零序电流保护不受系统振荡的影响。

阶段式零序电流保护能准确、有效地切除故障几率占到90%的接地故障,因此在110kV线路中零序方向电流保护得到广泛应用。

但其受系统运行方式的影响较大,系统变压器中性点接地数量的改变将改变它的保护范围。

接地距离保护反应接地故障受系统运行方式变化影响较小,但受故障点电弧电阻和接地电阻的影响较大,加之线路发生接地故障的机率高,故线路保护应配置方向零序电流保护作接地距离的后备保护。

本保护配置了灵敏的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段方向零序电流保护。

3 重合闸
在电力系统中,输电线路是发生故障最多的设备,而且它发生的故障大都属于暂时性的,如大风引起的碰线、线路通过线下树木对地放电或异物落在导线上引起的短路等,这类故障在线路跳开后,电弧可自行熄灭,故障点的绝缘基本恢复到正常水平,这时合上电源就能够恢复正常供电。

因此,自动重合闸装置在高压输电
线路上得到极其广泛的应用。

在高压输电线路上装设自动重合闸,对于提高供电的可靠性意义非凡,即在输电线路发生瞬时性故障时,可迅速恢复供电,从而提高供电可靠性;对于双侧电源的高压输电线路,可以提高系统并列运行稳定性,从而提高线路输送容量;可以纠正由于断路器或继电保护误动作引起的误跳闸。

根据生产需要,同时考虑我国的运行经验,对输电线路的自动重合闸装置(ZCH),提出如下要求:
1)动作迅速。

在满足故障点去游离所需要的时间和断路器消弧室与断路器的传动机构准备好再次动作所必需的时间条件下,ZCH的动作时间应尽可能短。

2)不容许任意多次重合。

如果重合闸多次重合于永久性故障,将使系统多次遭受冲击,同时还可能损坏断路器,从而扩大事故。

3)动作后应能自动复归。

当ZCH成功动作一次后,应能自动复归,准备好再次动作。

对于受雷击机会较多的线路,这是必须的。

4)手动跳闸时不应重合。

当运行人员手动操作或遥控操作使断路器断开时,ZCH不应重合。

5)手动合闸于故障线路时不重合。

当手动合闸于故障线路时,继电保护动作使断路器跳闸后,装置应不重合,因为手动合闸前,线路上还没有电压,如合闸后即已有故障,则故障多属于永久性故障,重合定不成功。

本装置重合闸为三相一次重合闸方式,可根据故障的严重程度引入闭锁重合闸的方式。

重合闸可采用检线路无压重合闸、检母线无压重合闸或检同期重合闸,也可采用快速直接重合闸方式。

检无压时,检查线路电压或母线电压小于30V;检同期时,检查线路电压和母线电压都大于40V,且线路和母线电压间相位差在整定范围内。

4 低频保护和过负荷告警
当系统频率低于整定值,且无低电压闭锁和滑差闭锁时,经整定延时,低频率保护动作。

电力系统是按照一定容量来设计的,当系统过负荷时,首先伴随的是电流的增大。

如果线路长时间处于过负荷状态,将导致绝缘温度升高,绝缘材料老化,引起短路故障,因此系统应配置过负荷告警功能。

由于过负荷多数是在对称负荷情况下发生的,因此检测到任一相电流超出过负荷定值时,延时发出告警信号,提醒值班员进行相应的处理。

参考文献
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