對110KV變電開關保護的探討

摘要：合理配置繼電保護，充分利用二次保護，提高繼電保護運行管理水平，是保障電網安全運行的重要條件。本文所述問題，是筆者從事多年繼電保護整定計算工作的經驗，結合寧夏銀北110kV 系統電網存在的電磁環網狀況而提出的，希望能為加強繼電保護專業管理和提高繼電保護設備運行維護水平做出一些貢獻。

關鍵詞：電力 開關保護 潮流計算

1、110kV 電磁環網可行性潮流計算分析

1.1 常勝變-吉宏變-大南變-大武口電廠合環運行方式分析計算。

正常方式下，常勝變為220kV 變電站，吉宏變由常勝變110kV 出線36112（常吉線）供電，大南變由大武口電廠供電，其110kV 出線110 （南吉線）作為吉宏變的備用電源開關在“合閘”狀態，對側吉宏變111（南吉線）開關為熱備用，即開環點設為吉宏變111（南吉線）開關。一次接線圖如圖1所示。

1.2 運行方式及計算結果

方式1（常吉線運行）：為輻射形電網的運行方式，計算結果見表1。

方式2（南吉線運行）：為輻射形電網的運行方式，計算結果見表1。

方式3（正常電磁環網方式）：計算環網過程中（常勝變-吉宏變-大南變合環運行）潮流分布，計算結果見表1。合吉宏變111（南吉線）開關，電磁環網后，潮流由大南變流向吉宏變及常勝變，常吉線負荷由5.39 兆瓦增加至13.26 兆瓦，南吉線負荷由0 兆瓦增加至18.52 兆瓦。合環后常勝變、吉宏變、大南變110kV 母線電壓均在規定范圍內。

1.3 結論

正常方式下，電磁環網可以進行，但合環前應考慮將常勝變和大南變兩側的110kV 電壓調至規定的范圍。由于合環時，潮流的流向受兩側電源電勢高低不同等因素的影響，是動態過程，當合111（南吉線）開關時，潮流由大南變流向吉宏變及常勝變，應考慮南吉線的保護整定和校核。

2、合環點處開關保護的應用及整定原則

2.1 合環點處開關保護的應用

如圖1 所示，常勝變36112（常吉線）及大南變110（南吉線）為110kV 線路，所投保護均為距離、零序、重合閘功能。當供電線路由常吉線為南吉線供電時，待111（南吉線）開關合上后，吉宏變此時為常吉線和南吉線雙電源供電。此時如南吉線在圖中K1 點處發生短路故障，111（南吉線）開關如無保護，則大南變110（南吉線）開關保護、常勝變36112（常吉線）開關保護須全部動作跳閘，方能切除故障點，勢必造成吉宏變全所失壓的不良后果；如若111（南吉線） 開關投入保護功能，此時由南吉線兩側110、111 開關保護動作跳閘切除故障，而常吉線繼續正常供電，避免了受電側變電站全所失壓的事故。同等情況，在電磁合環期間，當常吉線在圖中K2 點處發生短路故障時，122（常吉線）開關如無保護，則常勝變36112（常吉線）、大南變110（南吉線）開關保護須全部動作跳閘以徹底切除故障點，亦造成受電側吉宏變全所失壓的事故；如若122（常吉線） 開關投入保護功能，該故障由常吉線兩側36112、122 開關保護動作跳閘切除，南吉線承擔送電任務。這樣，就避免了受電側吉宏變在倒電源線路時的電磁合環期間，由于電源線短路而引起的全所失壓事故。

2.2 對合環點處開關保護的要求

在倒閘操作期間，雖然電磁合環狀態短暫，但存在3.1 中所述供電線路發生短路故障而致的受電側變電站全所失壓的可能。從保護配置的功能而言，電磁合環狀態下，應考慮完善合環點處開關的保護配置，以保證供電的安全可靠運行。圖1 所示的吉宏變122、111 開關，在該變電站兩條供電線路相互更替運行的過程中，倒閘操作時都會被作為電磁合環點的開關使用。在電磁合環倒閘操作時，122、111 開關應投入保護，待解環后，退出該保護。對于銀北110kV 電網中的10 個電磁環網點，筆者認為，合環點處開關如果配有保護，應當充分利用，以提高運行方式倒換時系統供電的可靠性；如合環點處開關無保護配置，建議完善。鑒于電磁合環狀態短暫，保護配置應考慮簡單可靠。合環點處開關的保護須配置距離保護、零序方向電流保護。距離保護和零序方向電流保護用以切除供電線路上的相間或接地保護，此處零序電流保護必須配置方向，以保證動作的選擇性，否則，在電磁合環中如一條供電線路發生故障，另一條供電線路末段開關所投運的零序電流保護后備段很可能起動而使保護誤動，導致前面所述的失壓事故。合環點開關的重合閘功能應供電需求而定，建議此種情況下發生故障應永久跳閘，退出重合閘功能。

2.3 合環點處開關保護的整定原則

在非正常運行方式下，保護的整定原則可考慮特殊因素。本文中所述的電磁合環點開關保護，如圖中吉宏變122、111 開關，在短時投運中，僅考慮保護本線路，該開關保護定值亦不考慮與常勝變或大南變110kV 出線保護定值配合。電磁合環時，距離保護投入接地距離I 段，按保本線路70％的范圍整定；投入相間距離I 段，按保本線路85％的范圍整定；投入相間距離II 段，按保全線路故障至線末有1.2-1.5 的靈敏度整定，時限比另一條電源線電源側開關的相間距離II 段保護低一個級差（特殊方式下△t 可取0.15s）。零序電流保護投入零序方向電流I 段作為速動段按躲線末最大整定；投入零序方向電流II 段，按保全線路故障至線末有1.5 的靈敏度整定，時限比另一條電源線電源側開關的零序電流II 段保護低一個級差（特殊方式下△t 可取0.15s）；投入零序方向電流IV 段，作為防止經高阻接地時的后備保護，定值不大于300A，時限可取高于另一條電源線電源側開關的零序電流II 段保護時限一個級差，且應低于其零序III 段保護時限。零序電流保護方向均投為由母線指向線路。

2.4 供電線路電源側開關保護的整定原則

電源側開關保護的定值，除應滿足正常運行方式下的要求，作為電磁合環時的上級保護，整定定值時還應考慮與另一條電源線末端合環點開關保護定值的配合。整定相間距離III 段保護定值時，應按躲過電磁合環時流過電源側開關的最大穿越負荷電流下的最小負荷阻抗考慮。

3、結束語

隨著國家電網規模的不斷擴大，華南地區110kV 電網的網架趨于穩固可靠，110kV 變電站均能實現有兩條電源通道為其供電，一般為一條運行一條熱備用的運行狀態。目前，華南地區電網的110kV 電壓等級電磁環網共有10 個，當運行方式要求一條電源線路檢修或停運，則須進行供電電源倒換的操作，期間會存有短時的電磁合環狀態。在此合環狀態中，如待投運電源線路發生短路故障，則該線路電源側開關保護應動作切除故障，其線末開關（即合環點開關）保護也應動作，以切除合環狀態中另一條電源線向故障點提供的短路電流。如果，該合環點開關無保護投運，則運行中的另一條供電線路電源側開關保護將會動作跳閘，以徹底切除故障，結果導致受電側變電站全所失壓的后果。為此，筆者根據潮流分布的計算結果，將合環點的保護投運利弊進行分析，并探討電磁環網狀態下，上下級保護配合的整定原則。

參考文獻：

［1］催家佩，孟慶炎，陳永芳，熊炳耀. 電力系統繼電保護與安全自動裝置整定計算（第一版）［M］. 北京：水利電力出版社，1993.

［2］國家電力調度通信中心. 電力系統繼電保護規定匯編（第二版）［M］. 北京：中國電力出版社，2000.

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