優(yōu)化配網(wǎng)繼電保護(hù)配置及整定計(jì)算研究

曲麗敏

摘要：我國人口的基數(shù)龐大和工商業(yè)建設(shè)項(xiàng)目繁多決定了用電總量的數(shù)額龐大，而維持龐大的電力運(yùn)營和流通，則需要借助我國相對完善而規(guī)模龐大的基礎(chǔ)電力設(shè)施和電力配電網(wǎng)絡(luò)，也即是配網(wǎng)。配網(wǎng)全程中繼電保護(hù)配置及整定計(jì)算是兩塊比較重要的技術(shù)環(huán)節(jié)，這涉及到對龐大的電流資源進(jìn)行電流速斷保護(hù)、限時(shí)電流速斷保護(hù)和過電流保護(hù)，確保電流能夠順利從無序變得可控，從高壓轉(zhuǎn)向中壓。配網(wǎng)線路是我國電力資源供應(yīng)體系中相對重要和關(guān)鍵的一環(huán)，在電力資源的轉(zhuǎn)換和輸送系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，因此，對配網(wǎng)繼電保護(hù)配置及整定計(jì)算環(huán)節(jié)進(jìn)行不斷的創(chuàng)新優(yōu)化和升級，是我國電力工程事業(yè)的一項(xiàng)重要工作。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng);繼電保護(hù);整定計(jì)算

近幾年來，隨著電能需求地不斷增加和用電負(fù)荷地不斷變化，電力系統(tǒng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，特別是城市的供、配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)都進(jìn)行了較大的調(diào)整，并變得更加復(fù)雜。為保證配電網(wǎng)絡(luò)的可靠性供電和設(shè)備的安全運(yùn)行，系統(tǒng)對城市配網(wǎng)保護(hù)性能的要求也不斷提高，如何在接地、短路故障時(shí)能夠快速、有效地切除故障是電力系統(tǒng)急需探討的話題。

1 配網(wǎng)的功能內(nèi)涵

配網(wǎng)即指配電網(wǎng)，是指從發(fā)電廠等電力資源產(chǎn)生端接受電能，然后通過配電設(shè)施（配電站）進(jìn)行就地分配處理，或按實(shí)際的電壓等級進(jìn)行逐級分配，輸送給電力用戶的電力網(wǎng)絡(luò)。其組成部分包括架空線路、電纜、桿塔、配電變壓器、隔離開關(guān)、無功補(bǔ)償器及一些附屬設(shè)施等，在我國電力運(yùn)營工作中起到分配電能的重要作用。

配網(wǎng)具有電壓等級多，形式復(fù)雜多樣，設(shè)備類型較多，作業(yè)安全環(huán)境相對較差等特點(diǎn)，因此配電網(wǎng)的安全風(fēng)險(xiǎn)因素也相對較多。此外，由于配網(wǎng)的本質(zhì)是為各類電力資源用戶提供更優(yōu)質(zhì)的電力資源服務(wù)，這就使得配網(wǎng)的安全可靠性顯得更為重要了。

配電線路導(dǎo)線線徑比輸電線路的小，且“主線段與分歧線”以及“上、下相鄰線路”導(dǎo)線型號(hào)規(guī)格差異大，導(dǎo)致配電線的線路短路阻抗角φ較小，即R/X較大。不僅使得在輸電網(wǎng)中所采用的潮流計(jì)算常規(guī)算法難以在配網(wǎng)潮流計(jì)算時(shí)得到收斂，還會(huì)因不同點(diǎn)故障的短路阻抗角不一致，對保護(hù)動(dòng)作靈敏度和可靠性產(chǎn)生一定影響。

2 配網(wǎng)中的繼電保護(hù)配置的內(nèi)涵

配網(wǎng)中的繼電保護(hù)配置，是根據(jù)電力系統(tǒng)的電壓特性、整體結(jié)構(gòu)和電力系統(tǒng)的異常類型，來進(jìn)行設(shè)計(jì)、安裝、配置技術(shù)性能符合要求和相互協(xié)調(diào)的保護(hù)和安全自動(dòng)裝置，繼電保護(hù)配置同時(shí)包含對電流進(jìn)行保護(hù)的設(shè)置，利用變壓器來保護(hù)設(shè)置和對母線的保護(hù)設(shè)置。

3 優(yōu)化配網(wǎng)繼電保護(hù)配置的措施

按照我國的政府電力資源運(yùn)營與管理部門的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，我國目前運(yùn)營和使用的電網(wǎng)中的電流，按照電壓的等級通?？蓜澐譃椋禾馗邏海?0 0 0kV交流及以上和±800kV直流）、超高壓（330kV及以上～1000kV以下）、高壓（35～220kV）、中壓（6～20kV）、低壓（0.4kV）五類，其中特高壓電流包括1000kV級以上的交流電和800kV左右的直流電兩種形式;超高壓電流的范圍則從330kV～1000kV不等;高壓電流的范圍從35kV～20kV;中壓電流的范圍從6kV～20kV不等;低壓電流的范圍均在0.4kV以下。

我國配電系統(tǒng)的電壓等級，根據(jù)《城市電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則（Q/GDW 156-2006）》的規(guī)定，把35kV、63kV、110kV等劃為高壓配電系統(tǒng);把6～20kV劃為中壓配電系統(tǒng);380V以下則統(tǒng)統(tǒng)劃為低壓配電系統(tǒng)。這樣既方便于統(tǒng)一管理，又可以實(shí)現(xiàn)專線專用，避免電流管線間的沖突。配電網(wǎng)的分類如下：

（1）按電壓等級分類，配電網(wǎng)可分為：高壓配電網(wǎng)（6～110kV）;低壓配電配電網(wǎng)網(wǎng)（0.4kV）。

（2）按供電區(qū)域分類，配電網(wǎng)可分為：城市配電網(wǎng);農(nóng)村配電網(wǎng);工廠配電網(wǎng)。

（3）按電網(wǎng)功能分類，配電網(wǎng)可分為：主網(wǎng)（66kV及以上）;配網(wǎng)（35kV及以下）。

其中，電壓等級位10kV及以上的高壓電用戶則直接由供電（農(nóng)電）變電站高壓配電裝置以及高壓用戶專用線提供電源。以下為10kV電壓線路的繼電保護(hù)裝置的各項(xiàng)措施：

對于10kV繼電線路的繼電保護(hù)，其主保護(hù)措施是電流速斷保護(hù)、限時(shí)電流速斷保護(hù)，后備保護(hù)措施是過電流保護(hù)，其中，限時(shí)電流速斷也可作為相鄰下級線路的后備保護(hù)。此外還有變壓器投差動(dòng)保護(hù)、瓦斯保護(hù)、非電量保護(hù)、高（低）后備保護(hù)以及過負(fù)荷保護(hù)（動(dòng)作于信號(hào)）。

B，D線路保護(hù)：I段：按躲線路末端最大三相短路電流整定，并進(jìn)行靈敏度校驗(yàn)，不滿足靈敏度整定;II段：與下級線路的電流速斷配合，并進(jìn)行靈敏度校驗(yàn)，不滿足靈敏度同樣要按照滿足靈敏度整定;III段：按躲過線路最大負(fù)荷電流整定。

4 整定計(jì)算

整定計(jì)算是為了保證繼電保護(hù)裝置能夠達(dá)到正確安全處置電力事故，保證電力系統(tǒng)安穩(wěn)運(yùn)行的目的，需要做到的一系列工作，而使用的具備較強(qiáng)綜合性的測算方法。

在繼電保護(hù)過程中，要涉及的技術(shù)工作環(huán)節(jié)包括對繼電裝置的設(shè)計(jì)、初裝、調(diào)試、整定以及后續(xù)的日常運(yùn)行和維護(hù)等，而整定計(jì)算則是其中的一部分工作，并且還是較為重要的那一部分。

整定計(jì)算要對整個(gè)電力系統(tǒng)進(jìn)行分析、測算、整定，以確定所選的繼電保護(hù)配置方式、選型、整定值是否符合運(yùn)行使用的實(shí)際需求。

整定計(jì)算的重要性在于：在設(shè)定繼電保護(hù)之初，必須經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼ㄓ?jì)算來確定和檢測保護(hù)方式;在電力系統(tǒng)的日常運(yùn)行和維護(hù)工作中，整定計(jì)算可以幫助確定各種保護(hù)的定值和使用方式，并及時(shí)協(xié)調(diào)保護(hù)與電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的配合;無論是設(shè)計(jì)還是運(yùn)行，保護(hù)方式都與一次系統(tǒng)接線和運(yùn)行方式有密切關(guān)系。在多數(shù)情況下是涉及全局性的問題，要綜合平衡，做出決斷。

目前在我國的電力資源網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行和維護(hù)工作中，通常使用電子計(jì)算機(jī)來完成設(shè)定延時(shí)動(dòng)作來代替人工進(jìn)行的繼電保護(hù)Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ段運(yùn)用調(diào)諧核算方式，具體來說也就是把分支因數(shù)引進(jìn)到核算過程中，使得電力系統(tǒng)運(yùn)行所對應(yīng)的最大短路電流模式和最小分支電力系統(tǒng)的運(yùn)行模式不對應(yīng)的問題導(dǎo)致相間電流保護(hù)延遲的動(dòng)作值增大。

5 過電流保護(hù)

按下列三種情況整定，取較小值。

（1） 按躲過線路最大負(fù)荷電流整定。隨著調(diào)度自動(dòng)化水平的提高，精確掌握每條線路的最大負(fù)荷電流成為可能，也變得方便。此方法應(yīng)考慮負(fù)荷的自啟動(dòng)系數(shù)、保護(hù)可靠系數(shù)及繼電器的返回系數(shù)。

（2） 按躲過線路的熱穩(wěn)定電流整定。10k V農(nóng)配網(wǎng)線路線型復(fù)雜多變，往往一條線路上有著多種線路型號(hào)并存。為了保障線路不長時(shí)間過載運(yùn)行，我們在計(jì)算過電流保護(hù)時(shí)應(yīng)考慮線路的熱穩(wěn)定電流。

（1） 小線型在線路末端且配變?nèi)萘坎淮蟮?，可以按較大一級線型熱穩(wěn)定電流取值。因?yàn)榇藭r(shí)小線型在線路末端且配變?nèi)萘坎淮?，發(fā)生故障時(shí)流過小線型的故障電流不會(huì)很大。

（2） 小線型在首段或者中段且配變?nèi)萘枯^大的，則按小線型熱穩(wěn)定電流取值。此時(shí)整條線路的過電流保護(hù)定值將會(huì)很小。

（3） 當(dāng)遠(yuǎn)后備靈敏度不夠時(shí) （如配變?yōu)?～10k VA，或線路極長） ，由于每臺(tái)配變高壓側(cè)均有跌落式熔斷器，因此可不予考慮。

（3） 按TA變比整定。對于很多農(nóng)網(wǎng)線路，TA變比可能比線路熱穩(wěn)電流還小，為了不造成TA過載，我們在計(jì)算過流時(shí)按TA變比取一次電流。

6 結(jié)語

基于以上分析和探討可以得知，在我國配網(wǎng)運(yùn)行過程中，繼電保護(hù)配置可以有效地確保電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行保護(hù)，可以通過標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)反映電路是否在正常運(yùn)行，而阻抗的數(shù)值大小變化則可以準(zhǔn)確反映電力異常的發(fā)生地點(diǎn)的遠(yuǎn)近;繼電保護(hù)配置之中的整定計(jì)算則可以幫助配網(wǎng)管理人員維護(hù)好電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，降低其勞動(dòng)量和計(jì)算量，提高其工作效率。

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