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摘要：电网继电保护和安全自动装置是电力系统的重要组成部分，继电保护的装设应符合可靠性、安全性、选择性和速动性四个基本要求。设计应满足《继电保护和安全自动装置技术规程》（GB14285-2016），针对110kV变电站其自身的特点，应根据输电线路的特点制定合理的保护方案，力求做到可靠、简单、经济并适当考虑电网的发展。
关键词：输电线路；继电保护；电流三段
1 引言
电力工业的发展水平已成为衡量一个国家综合国力和现代化水平的重要标志。鉴于此，我国已经形成东北、华北、华东、华中、西北和西南联营等跨省（区）的联合电力系统。已经投入运营的三峡水电站，更促使了全国电力系统的形成，成为全国电力系统的枢纽。根据我国社会经济发展的需求，目前已形成新的发展战略：“西电东输，南北互供，全国性联网”的发展战略。为了能更好地合理开发一次能源，减少电力系统的总装机容量，提高供电的可靠性及电能质量，进而形成强大的联合电力系统，更好地为工农业和人民生活服务，就需要建设各种枢纽变电站和区域性供配电站。其中，电网继电保护和安全自动装置是电力系统的重要组成部分，本文在110kV线路保护方面具有一定的研究意义。
2 110kV线路保护概述
110kV输电线路应有主保护和后备保护以及必要的辅助保护。
主保护——能快速并有选择的切除被保护区域内的故障。
后备保护——在主保护或断路器拒动时，切除故障。后备保护又分为近后备保护和远后备保护两种形式：
远后备保护是指当主保护拒动时，由相邻设备或线路保护实现后备。
近后备是指当主保护拒动时，由本设备后线路的另一套保护实现后备，当断路器拒动时由断路器失灵保护实现后备。
辅助保护——当需要另外切除线路故障后消除方向功率死区时可采用由电流速断保护构成的辅助保护。
2.1保护装置的设置原则
1）当被保护元件发生短路或是破坏系统正常运行的情况，保护装置应动作于跳闸，当发生不正常动作时，保护装置应动作于信号。
2）为保障系统非故障部分的正常供电，保护装置应以足够小的动作时限去切除故障。
3）系统故障时保护装置应有选择地动作于跳闸，在必须加速时，可无选择性的跳闸而由自动重合闸装置来纠正保护的无选择性动作。
4）满足上述第二条原则后用做后备保护时，保护装置容许带有一定的时限去切除故障。
5）保护装置所用的继电器越少越好，并使其接线可靠简单。
6）保护装置电压回路断线时，如可能造成保护装置的误动作则应装设电压回路断线监视或闭锁装置。
7）在表示保护装置动作的出口上应装设信号继电器，以利于运行人员分析和统计保护的动作情况。
8）主保护装置除了完成主保护任务外，如有可能还应作为相邻元件的后备保护。
9）当保护装置因动作原因不能引起相邻元件的后备保护作用时，应在所有或部分断路器上装设单独的后备保护。
10）为了起到相邻元件后备保护的作用而使保护装置复杂化，或不能达到完全的后备保护作用时，允许缩短后备保护范围。
在实际可能出现最不利的运行方式和故障类型下，保护装置应有足够的灵敏系数；
11）保护装置的灵敏性还应与相邻设备后的线路配合。
12）保护装置所用电流互感器在最不利的条件下其误差应不小于10%。
2.2 电力系统继电保护的任务
1）当被保护的电力系统元件发生故障时，应由该元件的继电保护装置迅速准确的给脱离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度的减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，并满足电力系统的某些特定要求（如保持电力系统的暂态稳定性等）。
2）反应电气设备的不正常运行情况，并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同（如有无经常值班人员）发出信号，以便于值班人员进行处理，或由装置自动地进行调整，或将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。反应不正常工作情况的继电保护装置允许带一定的延时动作。
2.3 对继电保护的基本要求
继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求：这四个性质之间紧密连接，矛盾统一。
1）可靠性是指保护该动体时应可靠动作。不该动作时应可靠不动作。可靠性是对继电保护装置性能的最根本的要求。
2）选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备保护、线路保护或断路器失灵保护切除故障。为保证对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两元件（如启动与跳闸元件或闭锁与动作元件）的选择性，其灵敏系数及动作时间，在一般情况下应相互配合。
3）灵敏性是指在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应具有必要的灵敏系数，各类保护的最小灵敏系数在规程中有具体规定。选择性和灵敏性的要求，通过继电保护的整定实现。
4）速动性是指保护装置应尽快地切除短路故障，其目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等。一般从装设速动保护（如高频保护、差动保护）、充分发挥零序接地瞬时段保护及相间速断保护的作用、减少继电器固有动作时间和断路器跳闸时间等方面入手来提高速动性。
3 输电线路保护
3.1 110kV侧线路的保护装设原则
距离保护是根据故障点距离保护装置处的距离来确定其动作电流的，较少受运行方式的影响，在110—220kV电网中得到广泛的应用。
在110kV输电线路保护中，采用三段式阶梯时限特性的电流保护。电流保护的第一段保护范围为本线路长度的80％--85％，T1约为0.1S，第二段的保护范围为本线路全长并延伸至下一线路的一部分，T11约为0.5—0.6S，电流第一段和第二段构成线路的主保护。电流保护的第三段作为相邻线路保护和断路器拒动的远后备保护，和本线路第一段和第二断保护的近后备。
110kV以上电压等级的电网通常均为中性点直接接地电网，在中性点直接接地电网中，当线路发生单相接地故障时，形成单相接地短路，将出现很大的短路电流，所以要装设接地保护。
3.2 35kV、10kV侧线路的保护装设原则
从《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》中查得，在35kV、10kV侧无时限和带时限电流速断保护配合，可作为本线路的主保护，但它不能起远后备保护的作用，为了能对线路起到近后备和对相邻线路起到远后备作用，还必须装设第三套电流保护，即定时限过电流保护。
3.3 110kV输电线路电流三段的配置原则
1）瞬时电流速断保护的保护范围及整定原则
瞬时电流速断保护的整定原则是，其整定电流应躲过变压器低压侧母线的最大短路电流。电流速断保护的保护范围，电流速断保护作为变压器的主保护，以无时限动作，切除故障点，减少了事故持续时间，防止了事故扩大。为了实现保护的选择性，电流速断不能保护变压器全部，只能保护变压器一次侧高压设备。换句话说，电流速断保护对被保护元件有保护死区。过电流保护启动电流是按照大于最大负荷电流的原则整定的，为了保证选择性，采取了逐级增加的阶梯形时限的特征，这样靠近电源端的保护装置动作时限将很长，这在许多情况下是不允许的。为了克服这一缺点也采用提高整定值，以限制动作范围的办法，这样就不必增加时限可以瞬时动作，其动作是按躲过最大运行方式下短路电流来考虑的，所以不能保护线路全长，它只能保护线路的一部分，系统运行方式的变化影响电流速断的保护范围。
2）限时电流速断的保护及整定原则
保护范围，保护本端线路全长。整定原则，为了实现过电流保护的选择性，应将线路各段的保护动作时间按阶梯原则来整定，即离电源端越近时限越长。每段时限级差一般为0.5秒。继电器的动作时间和短路电流的大小无关。
3）定时限过电流保护的保护范围及整定原则
保护范围，过电流保护作为变压器电流速断保护的近后备保护；能保护变压器全部；还应作为变压器低压侧低压出线的远后备保护。整定原则，过电流保护的整定原则是：整定电流应躲过变压器的最大负荷电流（包括电动机的自起动电流）。
4）电流继电器的三种接线方式的应用范围
（1）三相三继电器接线方式不仅能反应各种类型的相间短路，也能反应单相接地短路，所以这种接线方式用于中性点直接接地系统中作为相间短路保护和单相接地短路的保护。
（2）二相双继电器接线方式能反应相间短路，但不能完全反应单相接地短路，所以不能作单相接地保护。这种接线方式用于中性点不接地系统或经消弧线圈接地系统作相间短路保护。
（3）两相单继电器电流差接线方式具有接线简单，投资少的优点，能反应各种相间短路，但故障形式不同时，其灵敏度不同。这种接线方式常用于10kV及以下的配电网作相间短路保护。
4 结语
本文围绕110kV线路保护应用，结合自身曾从事继电保护工作的工作经验，重点探析了电力系统线路保护基本常识以及线路的继电保护配置等，通过比较确定了变电站中电气设备的保护和自动装置的初步设计方案和配置需求，对现场的保护设计工作有一定的参考和借鉴作用。
参考文献：
[1]范锡普.发电厂电气部分.水利电力出版社.
[2]高电压配电装置设计技术规程.中国电力出版社.
[3]电力系统分析.张炜.中国水利电力出版社.
[4]供配电技术.江文.许慧中主编.机械工业出版社
论文作者:劳大实,朴明军
论文发表刊物:《河南电力》2018年3期
论文发表时间:2018/6/28
标签：电流论文; 线路论文; 保护装置论文; 动作论文; 故障论文; 时限论文; 电力系统论文; 《河南电力》2018年3期论文;