特高压交流系统继电保护配置与整定

杨宝林马昌建王耘

摘要：特高压电网是我国电力系统中的重要组成部分，具有良好的技术优势和经济效益，其运行状态对于整个电网的安全可靠性有着直接的影响。

关键词：特高压；变压器；继电保护；配制；整定

1前言

在特高压系统的运行过程中，继电保护能够很好的维护系统的正常运行，保证电网的稳定供应。

2特高压变压器的特殊结构

2.1特高压分体调压式特殊结构

1000kV交流特高压变压器结构特殊，其调压方式为中性点调压。分为两个器身，分别为主体变压器及调压补偿变压器。主体变压器为普通的自耦变压器，调压变压器的调压绕组串接于主体变压器的公共绕组实现调压。调压变压器的励磁绕组并联于主体变压器的低压绕组。补偿变压器的励磁绕组并联于调压变压器的调压绕组，补偿绕组串联于主体变压器的低压绕组侧，实现调压过程中对低压侧电压的补偿。

2.2调压变压器及补偿变压器原副边的定义

对于特高压变压器的调压变压器及补偿变压器，其原边应该是对应于各自的励磁绕组。也就是说，对于调压变压器的原边或一次侧应为与主变压器低压绕组并联相连接的绕组，而副边或二次侧应为调压绕组。而对于补偿变压器而言，其原边（一次侧）应为与调压变压器的调压绕组并联的补偿变压器励磁绕组，副边（二次侧）应为与主变压器低压绕组相串联连接的三角环内的补偿绕组。也就是说，调压变压器的副边与补偿变压器的原边并联连接关系，调压变压器和补偿变压器均为降压变压器。而在实际应用中，有些变压器保护装置的定值清单中定义的调压变压器与补偿变压器原边均为星形连接侧绕组，即与主变压器中性点侧相连接的绕组。这样，就容易使用户在整定过程中混淆，在概念上也不合理。原副边名称定义的统一，有利于实际运行中用户对于保护装置定值整定的统一及一次设备运行本质的理解。

3特高压输电线路的保护配置

在满足灵敏性、速动性、可靠性、选择性要求的基础上，实现性能互补和动作协调，是高压输电线路继电保护配置的基本要求。和高压与超高压线路比较，各种保护要存在更大的独立性和冗余度，保护装置要保证在所有运行状态下的被保护线路上发生故障都存在一套快速保护机制，可以从线路的两端同时迅速切除故障，从而避免产生过电压和系统稳定性受损以及设备损坏等意外。

为确保过电压小于允许值，特高压输电线路可以一端投入、使两端保护相继动作切除故障的时间远大于一端断开时间。所以，特高压输电线路上发生任何故障时一定要以最短时间在两端同时切除故障，决不允许两端保护非同步动作切除故障。两套主保护一定要从电流互感器、直流电源、电压互感器交流输入、保护屏到跳闸线圈都完全独立。如果没有配置通过通道的传送跳闸信号后备保护，也可以配置按相测量的过电压继电器。过电压继电器动作之后，延时跳闸而且发送远方跳闸信号，从而使线路两侧断路器跳闸，两侧断路器的切除时间差都应限制在安全范围内。

特高压输电线路的距离很长，因此分布电容比较大，为了吸纳容性无功功率和防止过电压，必须加装容量较大的并联电抗器或者可调节的无功补偿装置，产生故障时电压和电流数值以及波形在较大范围内变化，因而所有保护原理都存在弱点，运用同种原理的两套主保护很可能在某种运行方式以及故障情况中都不能动作。为了克服这些缺点，特高压输电线路要有两套不同原理用来快速切除所有故障的主保护，下面介绍几种较为成熟而且在我国存在运行经验的几种主保护。工频变化量方向的纵联保护可以反应全相和非全相状态的各种故障，不受系统振荡、负荷电流的影响，而且速度快，在500kV与220kV输电线路上取得了成功的运行经验。它的主要缺点是只能反应故障产生的初始瞬间，不能反应故障全过程；其次，其灵敏度和系统的运行方式存在关系具有不确定性，但作为方向元件灵敏度一定能够保证。所以，该保护原理可以成为特高压输电线的主保护。负序方向纵联保护的负序分量存在于故障的全过程，所以负序方向纵联保护可以可靠地反应不对称故障的全过程，并不受振荡和平行线零序互感的影响，然而其灵敏度受系统方式与线路换位方式影响。其缺点是不能反应三相故障，在全相的运行状态下发生故障时不能可靠动作。分相电流差动成为一种传统的保护方式，具有必然的选择性，并不受系统振荡以及运行方式影响，过渡电阻对其影响小，本身具有选相功能。想要运用分相电流差动保护原理，必须补偿电容电流，在不补偿电容电流的情况下，分相电流差动保护法只能运用在200km以下的线路，那么电容电流是自然功率的20%左右。纵联距离保护存在诸多优点，它的主要优点是能够兼做主保护与下一级线路的保护，保护范围大致固定，不会受系统运行方式变化的影响，如果需要还可以欠范围和超范围整定，从而实现闭索式、允许式、远跳式等各种纵联保护方式。缺点是系统振荡对其影响很大，必须运用复杂的影响保护可靠性的振荡闭锁措施，过渡电阻对其影响大，快速的动作范围因线路有串补而大大缩短，电压回路断线引起误动等。根据距离保护的特点，可以配合远跳信号为特高压输电线路的独立后备。

4变压器继电保护整定

4.1主体变保护整定

变压器差动保护按变压器内部故障能快速切除，区外故障可靠不误动的原则整定。差动保护启动电流一般取0.2～0.6倍的特高压主变高压侧额定电流。距离保护为变压器部分绕组的后备保护，不作为变压器低压侧故障的后备保护。带偏移特性的阻抗保护，指向变压器的阻抗不伸出对侧母线，可靠系数宜取70%;指向母线侧的定值按保证母线金属性故障有足够灵敏度整定。高压侧按指向变压器侧阻抗的10%整定;中压侧按指向变压器侧阻抗的20%整定。时间定值应躲过系统振荡周期并满足主变热过负荷的要求，一般取2s。变压器高、中压侧零序Ⅱ段电流保护按本侧母线经100Ω高阻接地故障有灵敏度整定，时间定值与本侧出线反时限方向零序电流保护配合。同一变电站2台及以上变压器并列运行的零序Ⅱ段电流保护动作时间可以按不同时限整定，时间级差取0.3s。变压器低压侧套管三相过流保护整定值按可靠躲过低压侧额定电流整定，按变压器低压侧相间故障有灵敏度校核;变压器低压侧分支三相过流保护整定值按可靠躲过低压分支额定电流整定，按变压器低压侧相间故障有灵敏度校核;过激磁保护告警定值取1.06倍过激磁倍数;1.1倍过激磁倍数启动反时限跳闸曲线，跳闸时间和主变厂家的过激磁能力曲线相配合。

4.2调压补偿变保护整定

调压变灵敏差动和补偿变差动按各变压器内部故障能快速切除，区外故障可靠不误动的原则整定。调压变和补偿变差动保护启动电流一般为0.5倍的由主体变额定电流和公共绕组额定电流确定的110kV侧额定电流。补偿变差动保护所有档位定值均按照最大档整定。调压变差动保护每档定值按照每一档的额定电流整定，每个运行档位均有对应的一组定值区。其中中性档(额定档、中间档位)按照最大档整定。有载调压变不灵敏差动仅取调压绕组中间分接头位置对应档位的额定电流、电压。

结束语

综上所述，要做好特高压系统的继电保护，我们要结合特高压电网系统的特点，研究和开发适合特高压电网运行要求的保护系统，不断提高特高压电网继电保护技术水平。

参考文献：

[1]梁国艳.特高压电网继电保护技术发展的探讨[J].大众用电,2016,05:19-20.

[2]张轶.特高压电网继电保护的运行方式及优化方案的探讨[J].中国电业(技术版),2016,07:64-67.