末端電網繼電保護常見問題探析

熊浩

【摘要】隨著各級部門對電網二次設備要求地不斷提高，對繼電保護工作各流程精細化要求的不斷提升，繼電保護工作者面臨的壓力隨之增大。因此，研究末端電網繼電保護常見問題，對繼電保護專業來說具有重要意義。

【關鍵詞】繼電保護；常見問題；模型設計

1.繼電保護一般性配置

10kV線路配置為階段式一段瞬時速斷與三段定時限過流；主變主保護為瓦斯保護、速斷或差動保護。容量低于6300kVA為電流速斷，單主變10000kVA、雙主變并列6300kVA或2000kVA以上速斷靈敏度不夠配置差動保護，后備保護為過電流保護與過負荷保護；電容器保護為過壓與失壓、速斷與過流、不平衡保護（根據接線方式而定）。無母線保護與零序電流保護。

2.繼電保護工作點分析

等值電路模型建立困難，由于農網配電線路分支較多及線路架設、改造后資料統計等原因，繼電保護工作者在收集線路線型（架空、電纜）及長度花費大量時間整理；繼電保護工作是隨電網運行方式變化而變化的，在電源點短路容量及綜合阻抗發生變化、城網負荷轉移、農網夏季迎峰、春節迎峰等變化時，會重新進行保護整定計算及試驗。

3.縣級電網典型問題分析

（1）負荷高峰繼電保護整定計算要點

根據實際工作經驗，最大負荷電流的確定有五點：線路載流量、線路所帶配變總容量、調度自動化采集相對規律性的最大負荷電流、線路末端靈敏度、電流互感器一次額定值。可供選擇的有三種方案：1、以調度自動化系統中線路春節最大負荷電流來考慮，配合供電所提供具備"季節、地域"特點的負荷預測，這種是最穩定的，動作正確率也最高，也不用頻繁更改定值，降低繼電保護試驗班的工作強度，但是對調度自動化數據準確性與繼電保護整定專責的工作經驗要求較高，負荷預測稍有不準就會造成保護動作。2、以線路載流量來計算。根據上述表格數據分析，在線路較長時，線路短路電流降低，靈敏度下降，顯然，載流量計算的定值是不能滿足靈敏度要求的，簡言之，線路的一次設備是不能脫離電力系統潮流來考慮的，如果實際允許，可以在分支線路較長線路配以熔斷器以提高線路靈敏度。3、以電流互感器一次額定值的1.5～2倍來計算。能有效地保證負荷高峰期間繼電保護動作的正確性，當然不足之處與第二種同理，且犧牲了部分選擇性，因速斷保護不能保護線路全長，定時限過流保護作為電流速斷的后備保護，必須具有保護線路全長的作用，而根據變比來計算，在離主干線較遠點發生短路時，繼電保護自動裝置不能動作，另外，靈敏度也沒達到要求。為了彌補上述不足，此方案只能短時運行，負荷高峰后須盡快調整過來。

（2）定時限過電流保護如何整定？

問題描述：末端10kV線路保護一般配置速斷保護和定時限過電流保護，定時限過電流保護按線路最大負荷電流來整定。不少繼電保護專業人員在實際整定計算過程中將第三段定時限過電流保護應按線路載流量來整定，這樣的好處在于避免在負荷高峰波動時頻繁調整定值。

（圖1）

分析：速斷保護不能保護線路全長，定時限過電流保護作為主保護速斷保護的后備保護，必須起著保護線路全長的作用。如果按照線路載流量來整定，試想，一條相當長的線型為LGJ-185的導線，載流量為515A，線路末端短路電流趨近于零，如果仍按515 A的載流量來計算，勢必很長的一段末端線路都是無保護運行的。

總結：過電流保護的條件為保護線路全長，在線路不太長的情況下，可以按載流量或配變容量來估算，若是要把過電流定值整定到比較準確，仍需按最大負荷電流計算，并保證一定靈敏度。當然，如果按最大負荷電流來整定，那么對設備參數提出的要求較高。

（3）保護連跳問題如何避免？

問題描述：對于末端電網來講，最難點，是保證主變高壓側和饋線出口繼電保護定值上的選擇性，由于繼電保護參數收集上的問題，可能計算出的定值在上下級上會發生動作重合區，使上下級保護區重疊，導致繼電保護連跳的發生。

分析：假定在繼電保護參數不夠準確的情況下，對于末端線路的速斷保護，可以適當的降低繼電保護定值以提高靈敏性，靠后備保護保證動作的準確性。對于主變的高壓側保護，可給把無時限的速斷保護改成時限很短的限時速斷保護，或者增設限時速斷保護，再提高速斷保護動作值，以保證選擇性，即配全三段式過流保護，然后總體綜合配置作為主保護的差動保護（差動保護能較靈敏地反應主變故障，是較大容量主變的主保護），以保證動作準確性。

總結：對于繼電保護參數不夠準確的電網來講，上述方法可以起到較好補充效果。當然，如果能準確劃分繼電保護動作區域，使上下級之間不發生保護區重疊，繼電保護選擇性得以滿足，可不需增設第二段保護。

（4）串供較多的變電站不帶方向的輸電線路保護如何配置？

問題描述：對于串供較多的變電站，繼電保護配置上存在兩點問題：一是時間階梯不能確定（上級電網時限已有限額要求），二是既可作為進線電源又可作出線電源的同一點保護，既可能帶一座、兩座或者更多變電站的情況，保護配置較為復雜。

分析：串供變電站的運行方式變化較復雜，繼電保護定值調整也會隨之增加。在繼電保護裝置未滿足要求或者繼電保護試驗裝置不滿足方向性的情況下，可按該繼電保護裝置最大運行方式（即承擔最多變電站）來整定計算，按最小運行方式（即承擔最少變電站）來進行靈敏度校驗。通過該變電站或其他變電站自身保護來補充輸電線路繼電保護選擇性的不足。

（5）自動重合閘

設備可靠性與供電可靠性的比較，是自動重合閘投與不投的關鍵砝碼，輸電線路多為瞬時性故障，自動重合閘成功率可達80%以上，所以10kV線路可投入重合閘前加速的三相一次重合閘。投入重合閘有四點問題，1.斷路器遮斷容量不足，造成斷路器抗二次沖擊的絕緣強度降低；2.對線路的二次傷害引起故障擴大；3.因電容器電壓不能突變造成殘壓與重合電壓疊加而增大合閘涌流；4.高壓電機在立停立起時受到的啟動電流沖擊。解決這四個問題方法，1.統計斷路器投切次數，定期做好試驗；2.整定自動重合閘速動性；3.增設時間繼電器讓電容器延時放電；4、高壓電機增設失壓保護；自動重合閘對提高供電可靠性、經濟效益是顯而易見的，但對設備的傷害與增大檢修人員維護量也不可忽視。小電流接地選線 目前，通過母線零序電壓和相電壓能判斷是否接地及接地相，接地線的判斷仍采用試拉排除法判斷，如果10kV出線較多或涉及到重要電力客戶，這將增加調度員工作量與降低電網供電可靠性。由于故障量與正常量的對比性較小，小電流接地選線的靈敏性是研發選線裝置的瓶頸問題。

4.35kV變電站繼電保護典型模型設計

因35kV變電站模型基本一致，可通過對繼電保護工作原理及計算要求的熟悉，以實際的各類參數為基礎，建立符合繼電保護工作標準要求的應用程序，使整定計算工作得到最大限度簡化。

繼電保護整定計算表格的應用，大大降低了整定計算工作的工作量，每一點的短路容量及短路電流一目了然，便于繼電保護整定計算人員進行短路點分析，能輔助不需要懂太多電力系統分析、潮流計算、繼電保護整定計算的工作者較快速地掌握計算保護整定計算原理，快速適應繼電保護崗位，對于"標準化"縣級35kV電網來說，具有"典型性"軟件的推廣意義。

5 結語

綜上所述，由于縣級電網處在電網的最末端，人員力量配備不足，且繼電保護對人員專業水平要求非常高，所以要滿足作為"電網第一道防線"的繼電保護工作的專業水平要求，繼電保護專業性強，工作人員應嚴謹、細致，具備豐富的理論與實踐經驗，同時應不斷掌握新知識，新技術，新設備，以適應繼電保護的不斷發展。