電力系統(tǒng)繼電保護簡易整定值計算方法解析

周源龍

摘 ? 要：繼電保護整定值的計算分析，關(guān)系到繼電保護方案科學性和保護裝置之間的靈敏性和可靠性。基于這種認識，本文針對220kV變電站10kV出線的繼電保護常規(guī)整定問題，提出了簡易整定值計算方法，能夠在緩解人員整定壓力的同時，加強保護配合，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行具有積極作用。因此，還應(yīng)加強繼電保護簡易整定值計算方法的分析，以便推動電力事業(yè)的健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng) ?繼電保護 ?簡易整定值計算

中圖分類號：TM744 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）07（c）-0092-02

1 ?電力系統(tǒng)繼電保護常規(guī)整定分析

在電力系統(tǒng)繼電保護整定過程中，需要結(jié)合地區(qū)電力系統(tǒng)特點和運行狀況進行保護功能模塊的選擇，然后對裝置間的配合關(guān)系進行調(diào)整，通過短路電流計算使相近保護裝置保持靈敏度與動作時間匹配。采取該種措施，在系統(tǒng)發(fā)生故障后，可以利用多級保護模塊間的相互協(xié)調(diào)，為繼電保護功能的有效性、及時性得到保證。針對220kV變電站，在電力系統(tǒng)繼電保護方面一般遵循近后備原則，確保上、下級繼電保護整定能夠?qū)崿F(xiàn)逐級配合，提供多種選擇。實際在220kV變電站10kV出線保護方面，按照常規(guī)整定方法需要完成三段式電流保護設(shè)置。針對過流I段，設(shè)置速斷保護，響應(yīng)時間為0s。整定值計算時，需要在大方式下針對線路最短分支末，需要躲開最大短路電流，確保被保護線路故障靈敏度系數(shù)至少達到1。針對過流II段，采用限時速斷保護裝置，需要與高壓開關(guān)配合整定，結(jié)合線路長度，規(guī)定靈敏度進行整定值計算。具體來講，就是后備一級靈敏度至少為1.5，采用二級后備靈敏度至少1.2[1]。應(yīng)確保下級電流保護能夠與電壓保護相互配合，針對雙電源線路應(yīng)與兩側(cè)線路配合整定。針對過流III段實施過流保護，需達到規(guī)定靈敏度，結(jié)合最大負荷電流進行整定值計算。

2 ?電力系統(tǒng)繼電保護簡易整定值的計算方法

2.1 簡易整定方法提出需求

按照常規(guī)方法進行電力系統(tǒng)繼電保護整定，需要完成復雜計算。針對采用復合電壓閉鎖元件的電力系統(tǒng)，故障需要利用正序低電壓和負序過電壓進行反映。按照要求，低電壓整定值應(yīng)不超過母線正常運行期間最低工作電壓，因此將整定為0.6～0.7倍母線額定電壓。針對負序電壓，為提高閉鎖靈敏度，需要按正常運行最大不平衡電壓進行整定值計算。在企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大的過程中，電力需求量不斷增多，作為保證供電可靠性的重要設(shè)備，需要安裝大量出線開關(guān)保護裝置。針對這些裝置一一進行繼電保護整定值計算，工作量不小。就目前來看，10kV線路大部分由架空線和埋地電纜兩部分組成，故障幾率較高，線路保護裝置故障或斷路器拒動，都可能造成主變越級跳閘或故障，引起大面積停電。部分10kV線路過長，末端故障短路電流較小，在電壓值設(shè)置靈敏度不足的情況下，容易出現(xiàn)變壓器高、低壓側(cè)復壓過流保護閉鎖難以順利解除的問題，繼而造成故障點無法得到及時切除，給電力系統(tǒng)運行安全帶來威脅。在現(xiàn)代高壓電網(wǎng)建設(shè)過程中，提出了需要保護裝置不誤動和不拒動的要求，在繼電保護整定計算上也應(yīng)當實現(xiàn)方法創(chuàng)新，以適應(yīng)繼電保護發(fā)展需要[2]。

2.2 簡易整定值的計算分析

考慮到長線路的首端母線難以達到復壓整定值，還需將閉鎖定值設(shè)定為70V低壓，負序電壓設(shè)定為6.5V。例：線路導線型號為LGJ-240，在整定計算時需要確定距離10kV母線故障位置，然后確定電壓能否達到復壓整定值。在線間距為0.7m時，正序阻抗應(yīng)為0.132+j0.357=0.381Ω/km，表么阻抗為0.381×100/10.52=0.3455。在實際分析計算時，線路大方式為0.3359，小方式為1.044，由系統(tǒng)和主變阻抗確定等值阻抗，設(shè)定母線到線路故障點的線路阻抗為X*。忽視系統(tǒng)阻抗與線路阻抗間的相角差，在最大方式下產(chǎn)生三相短路故障，可知母線位置二次電壓將達到70V以下，得到式（1），可以得到X*=0.784，確定線路啟動閉鎖的短路點距離母線距離最大為0.784/0.3455=2.3km。由這一數(shù)值可知，在短路點距離母線超出這一距離時，母線殘壓將超出整定值，閉鎖無法放開。在實際計算過程中，采用該方法能夠同時進行低壓和負序線路繼電保護整定值計算，保證繼電保護裝置能夠正確動作，為電力系統(tǒng)供電提供可靠性保障。

（1）

2.3 整定值計算方法的解析

運用上述方法，可以確定故障點位置距離10kV出線母線最大距離。在主變壓器繼電保護方面，復合電壓閉鎖包含低壓和負序電壓兩部分。而針對負序電壓，采用同樣方法可以輕松完成電壓啟動值線路距離的計算，從而達到簡化繼電保護整定的目標。在母線二次負序比設(shè)定電壓大的情況下，線路出現(xiàn)不對稱兩相短路故障，設(shè)線路阻抗為X*2，需要保證母線負壓達到6.5V整定值。如果故障點位置擁有最高電壓，電源位置電壓將為0。在最大方式下，母線二次負序電壓想要達到整定值，需要滿足式（2），能夠分析得到線路阻抗為4.832，因此故障點距離母線最大為13.98km，在該距離內(nèi)能夠保證母線負序電壓達到整定值，變壓器低壓側(cè)能夠?qū)⑦^流保護放開。超出這一距離，主變過流將閉鎖。針對常規(guī)10kV線路，可以按照相同方法迅速完成繼電保護整定值計算，結(jié)合低壓和負壓值及線路長度對線路每公里阻抗值進行計算。從分析結(jié)果來看，線徑越小其等效阻抗越大，在復壓閉鎖開放時保護距離越短，需要同時對兩相短路和三相短路進行兼顧，加強低壓線路保護整定配合，以便使保護裝置能夠進行正確動作。

（2）

2.4 簡易整定保護配合策略

針對變電站主變低壓側(cè)進行整定，需要分兩種情況，一種為無出線情況，在整定時可以不配置母聯(lián)和取消后備保護復壓閉鎖，然后按規(guī)定對低壓側(cè)負壓值進行整定，即利用低壓側(cè)后備保護控制規(guī)定完成整定[3]。針對低壓側(cè)存在出線的情況下，還應(yīng)針對低壓側(cè)實施母聯(lián)分段運行，以降低短路電流。按照階梯整定原則，需要結(jié)合線路參數(shù)進行整定，即使低壓側(cè)與配電出線柱開關(guān)定值進行配合，使裝置動作可靠性得到保證。在低壓側(cè)裝設(shè)備投裝置條件下，還應(yīng)將主變后備閉鎖備投條件去除，利用備投解決低壓側(cè)失壓問題，使電力系統(tǒng)供電可靠性得到保證。此外，在與配電出線開關(guān)進行整定配合時，還應(yīng)實施階梯整定，結(jié)合線路參數(shù)進行開關(guān)距離電源點長度的合理選擇。采取該種措施，能夠使保護裝置進行可靠動作，確保線路故障點能夠被盡快切除，達到縮小線路停電范圍的目標，因此能夠為電力希望安全、穩(wěn)定運行提供保障。

3 ?結(jié)語

綜上所述，在電力系統(tǒng)繼電保護管理方面，保護整定值計算屬于核心環(huán)節(jié)，關(guān)系到系統(tǒng)能否維持穩(wěn)定運行。220kV變電站的10kV出線具有一定特殊性，采用常規(guī)整定方法計算過程復雜，同時難以實現(xiàn)保護配合協(xié)調(diào)。采用簡易整定值計算方法，能夠為線路提供足夠靈敏度，解決保護裝置配合問題，因此能夠為線路提供可靠繼電保護。

參考文獻

[1] 王華衛(wèi).發(fā)電廠400V廠用電系統(tǒng)繼電保護定值的整定計算方法[J].發(fā)電技術(shù)，2000，28（6）：1-3.

[2] 喬妮，田振華.基于配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的10kV線路繼電保護整定計算[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2014（1）：39-42.

[3] 李品遠.縣級電網(wǎng)35kV變電站10kV出線繼電保護簡易整定[J].通訊世界，2017（6）：201-202.