網(wǎng)繼電保護(hù)的整定計(jì)算探討

唐國華

摘 要：電能是當(dāng)今世界應(yīng)用最為廣泛的重要能源，其安全穩(wěn)定運(yùn)行對國民經(jīng)濟(jì)、人民生活乃至社會(huì)穩(wěn)定都有著極為重大的影響。繼電保護(hù)裝置能快速及時(shí)地采取故障切除、隔離或告警等措施，以求最大限度地維持系統(tǒng)穩(wěn)定、保證供電連續(xù)性、保障人身安全、防止或減輕設(shè)備的損壞。本文將就電網(wǎng)繼電保護(hù)的整定計(jì)算問題進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)；繼電保護(hù)；整定計(jì)算；安全；效率；

中圖分類號：TM744 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-3520（2015）-06-00-01

一、整定計(jì)算的概況

（一）繼電保護(hù)整定計(jì)算：針對具體的電力系統(tǒng)，分析計(jì)算繼電保護(hù)裝置定值以滿足電力系統(tǒng)的運(yùn)行要求。

（二）繼電保護(hù)整定計(jì)算的主要內(nèi)容包括：繪制電力系統(tǒng)接線圖；計(jì)算電力系統(tǒng)中各元件的電氣參數(shù)；確定整定計(jì)算需要的電力系統(tǒng)規(guī)模及運(yùn)行方式變化限度；各點(diǎn)的短路計(jì)算；各種繼電保護(hù)的整定計(jì)算；整定計(jì)算結(jié)果分析評價(jià)；對存在問題的分析及采取的措施。

（三）整定計(jì)算是保障電網(wǎng)安全運(yùn)行的基礎(chǔ)性工作，其研究具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。提高保護(hù)運(yùn)行的性能具有重要作用，保護(hù)裝置的快速、準(zhǔn)確動(dòng)作是由合理的定值來保證的。

（四）保護(hù)整定計(jì)算一體化系統(tǒng)由各子系統(tǒng)構(gòu)成，系統(tǒng)管理子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)一、二次參數(shù)的建立和管理功能。 階段式保護(hù)整定計(jì)算子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)面向線路保護(hù)裝置的零序電流保護(hù)、相間距離保護(hù)和接地距離保護(hù)的整定計(jì)算功能。

（五）一套線路保護(hù)裝置通常有多種不同原理的保護(hù)和保護(hù)裝置運(yùn)行所需的其他量需要進(jìn)行整定計(jì)算。整定計(jì)算比較復(fù)雜，必須對電網(wǎng)的多種運(yùn)行方式和故障情況進(jìn)行周密的計(jì)算。線路保護(hù)整定計(jì)算一體化系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)緊密結(jié)合，完全由軟件自動(dòng)建立和保持保護(hù)參數(shù)、階段式保護(hù)整定，實(shí)現(xiàn)了線路保護(hù)整定計(jì)算全過程的自動(dòng)化，能夠大幅度地提高整定計(jì)算的準(zhǔn)確性和效率。

二、整定計(jì)算的過程

（一）整定計(jì)算的步驟：1、確定整定方案所適應(yīng)的系統(tǒng)情況。2、確定系統(tǒng)的各種運(yùn)行方式（包括系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式），并選擇短路類型、選擇分支系數(shù)的計(jì)算條件等。3、收集必要的參數(shù)與資料。4、結(jié)合系統(tǒng)情況，確定整定計(jì)算的具體原則5、根據(jù)需要進(jìn)行短路計(jì)算，得到短路電流計(jì)算結(jié)果表。6、按同一功能的保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算，并計(jì)算出保護(hù)裝置的二次定值。7、對整定結(jié)果分析比較，選出最佳方案，最后應(yīng)歸納出存在的問題，并提出運(yùn)行的要求。

（二）運(yùn)行方式的選擇：在整定計(jì)算中，傳統(tǒng)選擇運(yùn)行方式的原則是比較簡單的，正常運(yùn)行方式是系統(tǒng)經(jīng)常所處的運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)的線路、變壓器等設(shè)備全部投入運(yùn)行，發(fā)電設(shè)備則按照系統(tǒng)正常負(fù)荷的要求全部或部分投入。要充分發(fā)揮保護(hù)的作用，首先應(yīng)改善正常運(yùn)行情況下的保護(hù)性能。因此，整定保護(hù)定值時(shí)，應(yīng)著眼于正常運(yùn)行方式，保護(hù)有較好的工作性能。

（三）參數(shù)計(jì)算：1、忽略發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)、變壓器、架空線路、電纜線路等阻抗參數(shù)的電阻部分，并假定旋轉(zhuǎn)電機(jī)的負(fù)序電抗等于正序電抗。2、發(fā)電機(jī)及調(diào)相機(jī)的正序電抗可采用t=0時(shí)的瞬態(tài)值Xd'' 的飽和值和暫態(tài)電抗 Xd'值。3、發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢可以假定等于1標(biāo)幺，且相位一致。只有在計(jì)算線路非全相運(yùn)行電流和全相振蕩電流時(shí)，才考慮線路兩側(cè)發(fā)電機(jī)綜合電動(dòng)勢間有一定的相角差。4、不考慮短路電流的衰減。5、各級電壓可采用標(biāo)稱電壓值或平均電壓值，不考慮變壓器電壓分接頭實(shí)際位置的變動(dòng)。6、不計(jì)線路電容和負(fù)荷電流的影響。7、不計(jì)故障點(diǎn)的相間電阻和接地電阻。8、不計(jì)短路暫態(tài)電流中的非周期分量，但具體整定時(shí)應(yīng)考慮其影響。

（四）詳細(xì)參數(shù)應(yīng)使用實(shí)測值：1、三相三柱式變壓器的零序電抗。2、架空線路和電纜線路的正序和零序阻抗、正序和零序電容。3、平行線之間的零序互感阻抗。4、對其他繼電保護(hù)影響較大的有關(guān)參數(shù)。5、變壓器參數(shù)和線路參數(shù)。

三、整定計(jì)算的配合方法

階段式保護(hù)的基本配合方法，反應(yīng)單端電氣量變化構(gòu)成的各種保護(hù)均應(yīng)采用階段式保護(hù)配置，如電流電壓保護(hù)、零序電流保護(hù)、距離保護(hù)等。

（一）按照躲開本線路末端最大短路故障整定。適用情況：相鄰元件為線路。實(shí)例如上圖：保護(hù)1的選擇本線路L1末端的F3點(diǎn)，計(jì)算在最大運(yùn)行方式下時(shí)的三相短路電流值 Id.max，然后乘以可靠系數(shù)Kk 作為保護(hù)1的速斷動(dòng)作定值。

（二）按照躲開線路兩側(cè)最大短路故障整定。適用情況：多電源中保護(hù)不帶方向時(shí)考慮。對保護(hù)3而言，如果對側(cè)沒有電源 EN，其整定同第一種情況，僅需考慮故障點(diǎn)F1時(shí)的短路電流Id1。當(dāng)對側(cè)有電源時(shí)，需要考慮線路L4在QF2出口短路時(shí)流過的短路電流Id2 的影響，如果 Id2超過速斷電流定值，則保護(hù)3動(dòng)作，失去了選擇性。實(shí)際選擇計(jì)算故障點(diǎn)時(shí)選在背側(cè)母線上。

（三）按照躲開線路變壓器組其他側(cè)短路故障整定。適用情況：終端線路，且其相鄰元件為一臺變壓器。當(dāng)變壓器裝設(shè)差動(dòng)保護(hù)時(shí)，其保護(hù)范圍不會(huì)超過其他側(cè)母線，按照變壓器組其他側(cè)短路故障整定即可。以保護(hù)2的電流速斷保護(hù)為例，計(jì)算在最大方式下故障點(diǎn)F4的最大故障電流，然后乘以可靠系數(shù)便得到速斷電流定值。

四、整定計(jì)算的注意事項(xiàng)

（一）整定計(jì)算要求有全面的系統(tǒng)觀點(diǎn)。對于繼電保護(hù)的技術(shù)要求，可靠性、選擇性、靈敏性、速動(dòng)性，要全面考慮，在某些情況下，“四性”的要求會(huì)有矛盾，不能兼顧，應(yīng)有所側(cè)重。

（二）整定保護(hù)定值時(shí)，要注意相鄰上下保護(hù)間的配合。不但在正常方式下考慮，而且方式改變時(shí)也要考慮，特別是采取臨時(shí)性的改變措施更要慎重，要安全可靠。

（三）當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式發(fā)生變化，超出了原整定計(jì)算方案中的運(yùn)行方式要求，應(yīng)當(dāng)對相關(guān)保護(hù)進(jìn)行重新計(jì)算或校驗(yàn)，以確定是否滿足新運(yùn)行方式的需求。

（四）主保護(hù)和后備保護(hù)應(yīng)有所側(cè)重，保護(hù)整定應(yīng)以改善和保證主保護(hù)為主，兼顧后備性。

（五）大接地電流系統(tǒng)中，變壓器中性點(diǎn)接地的分布，應(yīng)按保證設(shè)備安全和零序電抗變化小，對保護(hù)效果有利的原則考慮，接地點(diǎn)不宜過多。

（六）制定保護(hù)整定方案要盡可能地適應(yīng)較多的運(yùn)行方式，提高保護(hù)的適應(yīng)性。

（七）對于臨時(shí)性的改變定值要盡量減少。在主保護(hù)保證靈敏度的前提下，可適當(dāng)提高后備段的后備靈敏度，用以解決常見的臨時(shí)方式。