220kV电网继电保护在双配置方式下有关问题

第35卷 增刊 继电器 Vol.35 Suppl. 2007年12月1日 RELAY Dec. 1, 2007

220 kV电网继电保护在双配置方式下有关问题探讨

邱升孝，栾国军

（山东潍坊供电公司，山东 潍坊 261041）

摘要：本文分析了国内地区电网以220 kV环网运行为主网架的情况下，220 kV电网继电保护整定的基本原则及存在的矛盾，以及元件保护误动和拒动时对电网的不同影响，进一步说明了220 kV系统元件保护双套配置的必要性，同时提出不同电网设备在双配置继电保护情况下,双套继电保护装置运行方式的安排面临的问题及对策，从而在继电保护防误动和防拒动方面取得最优化，使得继电保护装置发挥最好的效果。

关键词: 元件保护双配置；防误动和拒动；主保护不停用；母线保护单套运行

A studty of some issues about double relay protections in 220kV high voltage power grid

QIU Sheng-xiao, LUAN Guo-jun

(Shandong Weifang Electrical Power Supply Company, Weifang 261041, China)

Abstract: In this essay,the base principle about the set calculating of relay protections and the contradiction existed in the match of relay protections in electrical power system were analyzed, the different influence to the power grid when the relay protections of different types of equipment acted error or refused to act were described,too,where the 220kV power line operated in circle mode as the main regional power grid in China. Take a step forward, It described the necessity of double relay protections in the 220kV high voltage system.At the same time,the essay pointed out some problems and countermeasures faced by arranging the operating mode of relay protections when they were double equiped for the power grid equipments, so that we could get the optimization of the relay protections in avoiding act-error or act-refused,then the relay protections could offer the best effects in the electrical power system. Key words: Double relay protection of the power device; Avoiding act-error or act-refused; Never stop the main relay protection; The bus differential protection operates in single.

中图分类号： TM77 文献标识码： A 文章编号： 1003-4897(2007)S-0237-03　

0 引言

合理的电网结构和继电保护配置是电力系统稳定运行的基础，继电保护装置能否发挥积极作用，与二次设备的运行方式是否合理有密切关系，必须把他们作为一个有机整体，统筹考虑，全面安排；在地区电网中，220 kV系统是电力输送主网架，220 kV线路多数都是环网运行，经过近几年大规模的电网改造， 220 kV变电站布点日趋紧密，造成220 kV线路越来越短，220 kV系统电网结构进一步加强，电能潮流分布更加合理，但这对电网继电保护性能带来新的问题，继电保护的不正确动作会严重破坏原本合理、坚强的电网结构，甚至使电网瓦解，因此对继电保护配置与运行方案进行深入分析，合理地安排继电保护设备的运行方式，对电网的安全稳定运行有重要意义。

1 高压电网继电保护配置的一般原则

220 kV及以上的电网继电保护，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、装置本身的技术性能和质量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、接地故障的速动段保护及电流速断保护取得保证；通过继电保护运行整定，由相间和接地故障的延时段后备保护实现选择性、灵敏性的要求；对联系不强的220 kV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；对于联系紧密的220 kV电网，重点应保证继电保护装置的可靠动作。

为了保证继电保护的可靠性，任何电力设备（线路、母线、变压器等）都不允许在无继电保护状态下运行；所有运行设备都必须由两套交、直流输入

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输出回路独立，并分别控制不同断路器的继电保护装置进行保护。当任一组保护装置或任一组断路器拒动时，能由另一套继电保护装置操作另一组断路器切除故障；为满足上述要求，220 kV系统的主要元件线路、母线、变压器都配置双套纵联主保护。

2 各元件保护整定的一般原则及配合基本

矛盾

220 kV线路后备保护，保护速动段由于选择性要求只能保护线路的很少一部分，线路的其他大部分靠保护的延时段；延时段的整定一方面必须保证本线末故障灵敏度，另一方面应保证被保护范围外部故障时可靠不动，就距离保护单环单方向配合的延时段而言，为保证本线末1.4倍的灵敏度，保护范围将伸出本线40％长度，如果本线较长而下级线路较短，假设下级线路短于本线长度的40％，则本线延时段保护范围将跨过下级线路进入更下级线路，在本线保护范围跨越过程中至少经过了两级母线，至少覆盖到两级母差和两级出线速动段保护，由于本线的本延时段保护要承担切除本线末故障的重要作用，时限仅比速动段慢一个级差，因此该保护覆盖到的下级速动保护任何一个拒动，它都要越级动作。

图1

如上图所示，P2纵差保护或M3母差拒动都会引起P12延时段保护的越级动作；可见在较短的220kV线路电网结构下，线路末端灵敏度与选择性成为一对矛盾，为保证线路末端灵敏度，线路延时段后备保护的整定配合几乎完全依赖于下级纵联保护，如果某一元件故障时其纵联保护拒动会造成相临的多条线路后备保护越级跳闸，虽然通过重复配置保护装置可以解决保护拒动问题，但复杂化的二次接线，这又会带来保护装置误动率提高的新问题，电网中关键元件保护不正确动作都会使预定的潮流分布严重偏移，线路异常超载过流保护动作进一步加速潮流分布的不平衡，从而带来电网瓦解的灾难性后果。

继电保护在配置上的防误动或防拒动措施是一对矛盾，某个元件保护应选择什么倾向，取决于该元件的故障率及其保护装置不正确动作对电网的影响大小，以下是对220kV系统各元件故障率及纵联

保护装置不正确动作时对电网影响的分析。

2.1 220 kV线路保护分析

220kV线路运行环境恶劣，故障率最高，纵联保护依赖于通道，线路故障其纵联保护拒动时，靠后备保护切除故障，切除时间长，对本线路会造成严重烧损，如果后备保护之间存在失配，相临线路后备保护可能越级跳闸，破坏电网结构，严重影响电网潮流分布，在电网联系薄弱处会因线路过流而跳闸，最后使电网瓦解，对整个电网结构影响巨大；本线路纵联保护误动时只会跳掉本线路，由于电网从结构上一般都考虑满足N-1，因此对整个电网影响较小。

2.2 220 kV变压器保护分析

220 kV变压器位于变电站内，运行环境好，故障率较低，由于220kV线路短，220 kV线路延时段后备保护一般都伸到变压器内部，变压器内部故障其纵联保护拒动时，会引起部分短220 kV线路对侧后备保护越级跳闸，破坏电网结构，较严重影响电网潮流分布，有可能在电网联系薄弱处引起线路过流跳闸，但与线路纵联保护不同，变压器纵联保护不依赖于通道，属于直接纵联，纵联保护运行可靠，上述变压器纵联保护拒动概率极低，可以不考虑；变压器纵联保护误动时只会跳掉本变压器，对整个电网结构没影响，变压器保护的双配置主要是考虑保护定检时不停止供电。 2.3 220 kV母线保护分析

220 kV母线位于变电站内，连接有电压互感器、刀闸、避雷器、绝缘子等，元件数量、种类繁多，尤其当母线上元件有操作时，故障率更高，由于220 kV线路短，220 kV线路延时段后备保护整定一般都要求与母差保护0秒切除故障配合，母线故障其纵联保护拒动时，对本母线设备会造成严重烧损，所联线路对侧后备保护会越级跳闸，跳开母线上全部所连线路，造成大面积停电，破坏电网结构，严重影响电网潮流分布，在电网联系薄弱处会因线路过流而跳闸，最后使电网瓦解，对整个电网结构影响巨大，母线保护误动时会跳掉全部所联线路，后果跟母线保护拒动一样严重；母差保护在结构上跟变压器保护一样，不依赖于通道，属于直接纵联，纵联保护运行可靠，双套配置应主要是考虑保护定检时，母线不失去纵差，从而确保其他线路保护的选择性。

综合上述，对220 kV线路保护、变压器保护在防误动或防拒动方面的倾向性取舍是明确的，那就是侧重防拒动，220 kV线路、变压器保护不能失去纵差保护运行，配置的双套保护应全部投跳闸，但对于母线保护误动或拒动都会对电网造成同样的严重影

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响，防误动或防拒动倾向性的取舍就需具体分析。

3 具体分析母线保护配置与运行方案

母线差动保护属于被配合保护，它不需与其他保护配合，即他的整定不受外部其他保护动作行为的影响，通过降低母线保护复杂性可以减小母线保护装置误动几率，另外只要保证母线保护永不退出，就可以将母线故障时外部保护越级动作几率降到最低，通过以上分析，结合母线保护装置有正常运行与检修两种状态的实际情况，母线保护的配置与运行可以采取以下方案：所有的220 kV母线保护都按双套配置，正常运行只有一套投跳闸并随母线运行方式而切换方式，另一套不投跳闸只运行于信号，只有在投跳闸的母差定检或装置故障需停用时，投入另一套备用的母差保护，两套母差保护的定检与测试均按运行设备对待，从而兼顾母线保护的防误动或防拒动，使双套母线保护达到最佳使用效果。

二次系统配置也应更加强化，220 kV系统继电保护双配置也是近几年二次反措的主要内容，但反措并未规定如何运行，继电保护装置全部投入既有优点也有缺点，保护误动和拒动对电网都是灾难性的，强化保护配置，只有根据元件在电网中的不同作用采取不同的运行方式，才能真正发挥继电保护的作用。 参考文献

[1] 崔家佩,孟庆炎,陈永芳,熊炳耀.电力系统继电保护与

安全自动装置整定计算.

[2] 国家电力调通中心.电网调度运行实用技术问答. [3] 国家电力调通中心.电力系统继电保护规定汇编. 作者简介：

邱升孝（1963-），男，高级工程师，副总工程师，从事供电生产技术管理与安全生产工作; E-mail: qshengxiao@ http://www.77cn.com.cn

栾国军（1968-），男，高级工程师，从事过电网继电保护装置制造、调试、运行、整定、管理等工作。

4 结语

220 kV系统元件在电网中有重要作用，相应的