35kV電網(wǎng)相間短路線路保護的配置及整定計算

張欽　朱洪廣

摘要：本文根據(jù)對工程實際問題的分析，針對35kV電網(wǎng)相間短路，進行了線路保護的配置及整定計算，在滿足可靠性，選擇性，速動性，靈活性的四性的要求下，最終選擇出一套完整的保護方案。方案采用方向電流保護作為35kV單側(cè)電源單回線路保護的配置，采用橫聯(lián)差動電流方向保護作為35kV單側(cè)電源平行雙回線保護的配置，采用三段式電流保護作為35kV單側(cè)電源環(huán)網(wǎng)保護的配置，最后并對全網(wǎng)的保護作出評價。

關(guān)鍵詞：35kV電網(wǎng)，相間短路，保護配置，整定計算

1、概述

在學習電工技術(shù)等專業(yè)基礎(chǔ)課和電力系統(tǒng)分析等專業(yè)課的基礎(chǔ)上，通過所學理論知識的綜合運用，進行工程設(shè)計的基本技能、綜合計算以及編寫報告的鍛煉，提高發(fā)現(xiàn)、分析和解決電氣工程中存在的實際問題的能力。掌握電力系統(tǒng)繼電保護的基本原理、整定計算、繼電保護動作行為分析和試驗方法，為從事電氣工程領(lǐng)域的工作打下必要的理論知識和實際應(yīng)用的基礎(chǔ)。

本論文是為了完成35kV電網(wǎng)相間短路線路保護的配置及整定計算。主要內(nèi)容包括：35kV電網(wǎng)相間短路電流及殘壓計算;單側(cè)電源的單回線路的保護配置及整定計算;平行雙回線路的保護配置及整定計算;環(huán)網(wǎng)的保護配置及整定計算;以及對全網(wǎng)保護進行評價。

2、基本原理

2.1 系統(tǒng)運行方式

（1）最大運行方式

當線路發(fā)生短路故障，若此時流過保護裝置的電流為最大值，即為最大運行方式;

為了保證最大負荷對系統(tǒng)的需求，所有電源全部投入，環(huán)網(wǎng)開環(huán)運行;

本文為系統(tǒng)中所有的發(fā)電機和變壓器全部投入，并且環(huán)網(wǎng)為開環(huán)運行;

（2）最小運行方式

當線路發(fā)生短路故障，若此時流過保護裝置的電流為最小值，即為最小運行方式;

為了保證最小負荷對系統(tǒng)的需求，停一臺對短路電流影響最大的機組，環(huán)網(wǎng)閉環(huán)運行;

本文為系統(tǒng)中停一臺對流過保護的短路電流影響最大的發(fā)電機，并且環(huán)網(wǎng)為閉環(huán)運行;

（3）主要運行方式

在一年中的運行時間較長，若流過保護裝置的電流為長期正常工作電流，即為主要運行方式;

為了保證正常負荷對系統(tǒng)的需求，投入和它匹配的發(fā)電設(shè)備，環(huán)網(wǎng)為閉環(huán)運行;

本文為系統(tǒng)中所有的發(fā)電機和變壓器全部投入，并且環(huán)網(wǎng)為閉環(huán)運行。

2.2 短路電流計算

（1）短路點的選取：各條線路的首、中、末端。

（2）短路類型的確定：

最大運行方式下，為了算得整定值需要計算3個短路點的三相短路電流。

最小運行方式下，為了校驗靈敏度需要計算3個短路點的兩相短路電流。

主要運行方式下，為了電壓電流聯(lián)鎖保護需要計算3個短路點的三相短路電流。

2.3 殘壓

短路電流與短路阻抗的乘積所對應(yīng)的保護安裝（母線處）的電壓。

3、保護的配置、整定計算及校驗Ksen

3.1 單側(cè)電源的單回線路

I段：整定原則是按躲本條輸電線路末的最大短路電流（若線路出口有電抗器，則Ⅰ段的動作時限取0.5秒）。如果靈敏度不夠，則選擇電壓電流聯(lián)鎖速斷保護。

II段：整定原則是與下一條輸電線路的Ⅰ段相配合，且它的保護范圍不超過該Ⅰ段的保護范圍。若靈敏度不夠，則與下一條線路的Ⅱ段相配合。

III段：整定原則是按躲本條輸電線路末的最大負荷電流。若靈敏度不夠，則選擇低電壓啟動的過電流保護。如果是線路和變壓器的情況：需要配置I段、II段和III段，線路-變壓器組的情況：配置I段、III段即可。

3.2 單側(cè)電源的平行雙回線

（1）橫聯(lián)差動保護（在雙回線都投入運行時采用）：

橫差電流保護：一般用在靠近電源一側(cè);

橫差方向保護：可用來近、遠電源兩側(cè)。

（2）三段式電流保護（在雙回線退出一回運行時采用）

單側(cè)有電源時，整定方法同單側(cè)電源單回線路;

雙側(cè)都有電源時，整定的方法同環(huán)網(wǎng)輸電線路。

3.3 單側(cè)電源的環(huán)網(wǎng)

電流保護Ⅰ段

（1）若Ⅰ段不加功率方向元件KW，則按躲正向和反向的最大短路電流來整定;

（2）若按躲反向的最大短路電流來整定后，靈敏度不滿足要求，則加裝KW;

（3）若按只躲正向的最大短路電流整定后，靈敏度還不滿足要求，則選擇電壓電流聯(lián)鎖速斷的保護方式。

電流保護Ⅱ段

（1）與相鄰輸電線路的I段相配合;

（2）若靈敏度不夠，考慮相繼動作;

（3）若（2）靈敏度不夠，則與下一級Ⅱ段配合;

（4）若（3）靈敏度不夠，則按照靈敏度反推;

（5）若（4）靈敏度不夠，則用低電壓啟動的Ⅱ段。

電流保護Ⅲ段

（1）躲正反兩個方向的最大負荷電流;

（2）若靈敏度不夠，只躲正方向負荷電流，由動作時間判斷是否加KW;

（3）若（2）靈敏度不夠，則用低電壓啟動的Ⅲ段。

4、全網(wǎng)評價

三段式電流保護，它的優(yōu)點是接線簡單而且動作快速可靠，缺點受到系統(tǒng)運行方式變化的限制，而且不能夠保護線路的全長，所以這三個保護必須根據(jù)實際需要來選擇，往往為了達到保護的要求將Ⅰ段、Ⅱ段和Ⅲ段相互配合著使用。

功率方向保護，它不會因為電流互感器變比和計算轉(zhuǎn)換比不同而產(chǎn)生的不平衡電流而引發(fā)保護的誤動，同時無需復雜的整定值的計算，減少了繼電保護工作人員的工作量，也不會因為整定計算錯誤而引起保護誤動。當接通功率方向繼電器時，必須注意電流、電壓端子的極性，以免引起電力系統(tǒng)繼電保護的大規(guī)模誤動或拒動。

電壓電流聯(lián)鎖速斷保護，它的構(gòu)成包括低電壓測量元件和過電流測量元件，保護動作的前提是當兩個測量元件同時動作。如果只有一個測量元件滿足要求，保護不會動作，所以保護具有選擇性;同時聯(lián)鎖速斷保護中電流的整定值比Ⅰ段電流的整定值小，因而具有較高的靈敏度，但這種保護裝置的接線比較復雜，存在更多組件。

相繼動作保護，利用靠近一端母線一定范圍內(nèi)短路時，首先對端保護動作，故障線路對端的斷路器斷開后，本端斷路器才跳閘將故障線路切除，即利用兩端開關(guān)相繼動作的辦法來進行雙端電源網(wǎng)的保護整定，可縮短切除故障時間，有利于系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。因為整定值沒有改變，所以保護動作的時間沒有改變，會增加整個系統(tǒng)切除故障的時間。

橫聯(lián)差動保護，它是一種應(yīng)用于平行雙回線的保護，由雙回線路之間是否存在電流的不平衡分布來決定保護是否動作。橫向差動保護和平衡保護均具有接線簡單、動作快速和動作連續(xù)的特點，主要是用于主保護，不可用于后備保護。同時橫向差動保護存在死區(qū)，平衡保護沒有死區(qū)。如果雙回線路單獨運行時，必須停止兩側(cè)的橫向差動保護和平衡保護。

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