110 kV環網運行繼電保護整定存在的問題及對策

潘仁軍，彭俊勇，唐怡密

(湖南省電力公司永州電業局，湖南永州425000)

地區110 kV網絡一般以環網設計、開環運行，在這樣的地區電網中，多級串供現象普遍存在。若環網配置的110 kV環網線路 (含并列雙回線，下同)開環運行，不能滿足電網可靠性的要求，為實現對用戶可靠供電且又不形成220/110 kV電磁環網，可將220 kV變電站的110 kV環網線路接于不同母線。但當前的繼電保護整定原則不適用于以上110 kV環網運行網絡。

文中將分析110 kV環網運行網絡繼電保護整定存在的問題，并提出相關的整定建議。

1 環網運行保護整定配合問題

1.1 220 kV主變及110 kV線路保護整定計算原則簡介

在文獻〔3〕中對湖南電網220 kV三圈降壓變壓器繼電保護整定計算原則有詳細規定:即220 kV變壓器中壓側復壓閉鎖方向過流第2時限與第1時限配合整定，中壓側零序方向過流保護第2時限與第1時限配合整定，配合保護間均設一個時間級差。110 kV線路保護整定計算方案中一般選擇220 kV變電站110 kV環網線路對側相間、接地距離Ⅱ，Ⅲ段分別與相鄰線路相間、接地距離Ⅰ，Ⅱ段配合整定。以上整定計算原則一般能滿足速動性及選擇性要求，但正常方式下，相間、接地距離Ⅲ段以及零序電流Ⅳ段對相鄰線路靈敏度不能滿足要求，在環網運行方式下存在保護整定計算配合問題。

1.2 環網線路相間距離Ⅲ段對線末主變低壓側無靈敏度

受大電源側助增作用影響，110 kV環網線路測量阻抗增大。若保護裝置為阻抗圓特性距離繼電器又無負荷電阻線時，該線路相間距離Ⅲ段定值必須躲過事故過負荷最小阻抗，因此對線末主變低壓側故障不能滿足規定的靈敏度要求。

1.3 環網外線路出口故障影響環網供電可靠性

當220 kV變電站存在110 kV環網運行方式時，110 kV環網外線路出口故障，相應保護拒動時，將由與之配合的110 kV環網線路相應保護動作隔離故障，從而導致環網解列或環網所供變電站失壓。

以永州地區曲河片電網正常結線方式為例(如圖1所示)，若曲河變電站的曲拱Ⅰ線出口處C點故障，曲拱Ⅰ線曲河側Ⅰ段保護拒動時，將由宋家洲變曲宋線或瀟湘電站瀟曲線Ⅱ段動作隔離故障，從而導致環網解列或瀟湘電站、宋家洲變失壓。

圖1 永州曲河供電區網絡接線示意圖

1.4 環網外線末故障保護或斷路器拒動有可能擴大電網事故

按文獻〔4〕的整定原則，220 kV變電站110 kV環網出線對側相間、接地距離Ⅲ段以及零序Ⅳ段對相鄰線路靈敏度通常不夠，當環網運行方式下，相鄰線末故障相應保護或斷路器拒動，在220 kV變電站有2臺主變的情況下，由220 kV主變110 kV側方向后備保護第1時限跳110 kV母聯斷路器后，110 kV母線仍經環網線路并列運行，由于故障仍然存在，再由第2時限跳本側以隔離故障，從而造成事故擴大。

以如圖1所示的曲河供電區為例，竹塘變曲竹線及瀟湘電站瀟曲線相間、接地距離Ⅲ段以及零序Ⅳ段對曲紙線末端故障靈敏度不夠，當A點發生故障，曲紙線曲河側保護或斷路器拒動時，曲河主變110 kV側方向后備保護第1時限跳500斷路器，但故障點仍沒有隔離，再由第2時限跳本側隔離故障，從而造成曲河變110 kV母線失壓。

從1.2—1.4分析可知，當環網運行110 kV網絡以外線路發生故障，而相應線路保護裝置或斷路器拒動時，220 kV變壓器、110 kV線路保護整定計算原則適用于110 kV輻射式網絡，用于110 kV環網將可能會造成局部電網解列或電網事故擴大。

2 環網運行保護整定計算原則探討

2.1 220 kV變電站變壓器及110 kV出線保護整定計算原則建議

湖南電網110 kV線路接地故障的整定計算方案將接地距離保護作為主要保護，零序Ⅳ段保護作為高阻接地的后備保護，因此當220 kV變電站110 kV環網外線末故障相應保護或斷路器拒動而導致110 kV母聯斷路器跳開后，110 kV環網線路對側相間、接地距離Ⅱ段對相鄰線路的靈敏度通常能滿足規程要求。

為確保靈敏度的要求，對文獻〔4〕中的整定計算原則提出如下建議:

220 kV主變110 kV側復壓閉鎖方向過流及零序方向過流保護第2時限與第1時限配合級差均由1個調至2個，若上一級220 kV線路相間距離Ⅲ段保護范圍沒伸出本站110 kV母線，則只需修改220 kV主變110 kV、220 kV側后備保護動作時限;若上一級220 kV線路相間距離Ⅲ段保護范圍已伸出本站110 kV母線時，還需對220 kV變電站110 kV線路后備保護動作時限進行相應調整。

按上述整定計算原則進行修改，可通過保護相繼動作來提高220 kV變電站110 kV環網線路對側Ⅱ段的靈敏度，即可防止220 kV變電站非110 kV環網線路故障相應保護或斷路器拒動導致220 kV主變110 kV側相應方向保護第1時限動作跳開110 kV母聯斷路器，實現由110 kV環網線路對側相應Ⅱ段動作來隔離故障，將停電范圍影響降到最小。

2.2 220 kV變電站110 kV環網線路對側距離保護整定計算原則建議

即使110 kV母聯斷路器不動作，由220 kV變電站110 kV環網線路對側相應Ⅱ段動作來隔離故障過程中，若該保護仍不能可靠動作，將無法達到不擴大停電范圍的目的，因此220 kV變電站110 kV環網線路對側整定計算原則也需做相應調整。

(1)110 kV線路相間距離保護整定

當220 kV變電站有2臺及以上主變時，環網線路對側相間距離Ⅱ段按2臺主變運行，110 kV環網合環運行且110 kV母聯斷路器斷開運行方式下，相鄰線路末端金屬性相間故障有1.2的靈敏度整定，且必須校核110 kV環網線路接于不同母線的2種運行方式。

當相間距離保護整定配合與靈敏度原則發生矛盾時，必須確保保護裝置的靈敏度。若相鄰為單供線路，相鄰線路相間距離I段按伸入線末主變內部整定;若相鄰為串供線路且已配置縱聯保護，按與縱聯保護配合整定，否則按失配處理，110 kV環網內線路均需配置縱聯保護，否則不能合環運行。

(2)110 kV線路接地距離保護整定

220 kV變電站110 kV環網線路對側接地距離Ⅱ，Ⅲ段分別與相鄰線路接地距離Ⅰ，Ⅱ段配合整定。

當220 kV變電站有2臺主變時，接地距離Ⅱ段按2臺主變運行、110 kV環網合環、110 kV母聯斷路器斷開方式下有1.2的靈敏度整定，且必須校核110 kV環網線路接于不同母線的2種運行方式。

當接地距離保護整定配合與靈敏度原則發生矛盾時，必須確保保護裝置的靈敏度。

當220 kV變電站只有1臺主變時，也應該按220 kV變電站配置2臺主變的情況來調整220 kV變壓器的整定原則;220 kV變電站110 kV環網線路對側保護整定原則基本與2臺主變的情況相同，但無需校核110 kV環網線路與主變110 kV側斷路器接于同一段母線的運行方式。

3 結論

文中提出的適合110 kV環網運行的繼電保護整定原則，可避免環網外線路故障導致相應保護或斷路器拒動而引發的故障擴大事故，提高110 kV環網的供電可靠性。

〔1〕催家佩，孟慶炎.電力系統繼電保護與安全自動裝置整定計算〔M〕.北京:中國電力出版社，1993.

〔2〕湖南電網220 kV線路保護整定計算簡化原則〔S〕.湘電調生〔2007〕255號 (附件)，2007，7.

〔3〕220 kV三圈降壓變壓器整定計算原則〔S〕.湘電調生〔2010〕42號 (附件)，2010，2.

〔4〕湖南電網110 kV線路保護整定計算原則〔S〕.湘電調生〔2011〕180號 (附件)，2011，4.