電力系統繼電保護簡易整定值計算方法解析

周源龍

摘 ? 要：繼電保護整定值的計算分析，關系到繼電保護方案科學性和保護裝置之間的靈敏性和可靠性。基于這種認識，本文針對220kV變電站10kV出線的繼電保護常規整定問題，提出了簡易整定值計算方法，能夠在緩解人員整定壓力的同時，加強保護配合，對電力系統穩定運行具有積極作用。因此，還應加強繼電保護簡易整定值計算方法的分析，以便推動電力事業的健康發展。

關鍵詞：電力系統 ?繼電保護 ?簡易整定值計算

中圖分類號：TM744 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）07（c）-0092-02

1 ?電力系統繼電保護常規整定分析

在電力系統繼電保護整定過程中，需要結合地區電力系統特點和運行狀況進行保護功能模塊的選擇，然后對裝置間的配合關系進行調整，通過短路電流計算使相近保護裝置保持靈敏度與動作時間匹配。采取該種措施，在系統發生故障后，可以利用多級保護模塊間的相互協調，為繼電保護功能的有效性、及時性得到保證。針對220kV變電站，在電力系統繼電保護方面一般遵循近后備原則，確保上、下級繼電保護整定能夠實現逐級配合，提供多種選擇。實際在220kV變電站10kV出線保護方面，按照常規整定方法需要完成三段式電流保護設置。針對過流I段，設置速斷保護，響應時間為0s。整定值計算時，需要在大方式下針對線路最短分支末，需要躲開最大短路電流，確保被保護線路故障靈敏度系數至少達到1。針對過流II段，采用限時速斷保護裝置，需要與高壓開關配合整定，結合線路長度，規定靈敏度進行整定值計算。具體來講，就是后備一級靈敏度至少為1.5，采用二級后備靈敏度至少1.2[1]。應確保下級電流保護能夠與電壓保護相互配合，針對雙電源線路應與兩側線路配合整定。針對過流III段實施過流保護，需達到規定靈敏度，結合最大負荷電流進行整定值計算。

2 ?電力系統繼電保護簡易整定值的計算方法

2.1 簡易整定方法提出需求

按照常規方法進行電力系統繼電保護整定，需要完成復雜計算。針對采用復合電壓閉鎖元件的電力系統，故障需要利用正序低電壓和負序過電壓進行反映。按照要求，低電壓整定值應不超過母線正常運行期間最低工作電壓，因此將整定為0.6～0.7倍母線額定電壓。針對負序電壓，為提高閉鎖靈敏度，需要按正常運行最大不平衡電壓進行整定值計算。在企業生產規模不斷擴大的過程中，電力需求量不斷增多，作為保證供電可靠性的重要設備，需要安裝大量出線開關保護裝置。針對這些裝置一一進行繼電保護整定值計算，工作量不小。就目前來看，10kV線路大部分由架空線和埋地電纜兩部分組成，故障幾率較高，線路保護裝置故障或斷路器拒動，都可能造成主變越級跳閘或故障，引起大面積停電。部分10kV線路過長，末端故障短路電流較小，在電壓值設置靈敏度不足的情況下，容易出現變壓器高、低壓側復壓過流保護閉鎖難以順利解除的問題，繼而造成故障點無法得到及時切除，給電力系統運行安全帶來威脅。在現代高壓電網建設過程中，提出了需要保護裝置不誤動和不拒動的要求，在繼電保護整定計算上也應當實現方法創新，以適應繼電保護發展需要[2]。

2.2 簡易整定值的計算分析

考慮到長線路的首端母線難以達到復壓整定值，還需將閉鎖定值設定為70V低壓，負序電壓設定為6.5V。例：線路導線型號為LGJ-240，在整定計算時需要確定距離10kV母線故障位置，然后確定電壓能否達到復壓整定值。在線間距為0.7m時，正序阻抗應為0.132+j0.357=0.381Ω/km，表么阻抗為0.381×100/10.52=0.3455。在實際分析計算時，線路大方式為0.3359，小方式為1.044，由系統和主變阻抗確定等值阻抗，設定母線到線路故障點的線路阻抗為X*。忽視系統阻抗與線路阻抗間的相角差，在最大方式下產生三相短路故障，可知母線位置二次電壓將達到70V以下，得到式（1），可以得到X*=0.784，確定線路啟動閉鎖的短路點距離母線距離最大為0.784/0.3455=2.3km。由這一數值可知，在短路點距離母線超出這一距離時，母線殘壓將超出整定值，閉鎖無法放開。在實際計算過程中，采用該方法能夠同時進行低壓和負序線路繼電保護整定值計算，保證繼電保護裝置能夠正確動作，為電力系統供電提供可靠性保障。

（1）

2.3 整定值計算方法的解析

運用上述方法，可以確定故障點位置距離10kV出線母線最大距離。在主變壓器繼電保護方面，復合電壓閉鎖包含低壓和負序電壓兩部分。而針對負序電壓，采用同樣方法可以輕松完成電壓啟動值線路距離的計算，從而達到簡化繼電保護整定的目標。在母線二次負序比設定電壓大的情況下，線路出現不對稱兩相短路故障，設線路阻抗為X*2，需要保證母線負壓達到6.5V整定值。如果故障點位置擁有最高電壓，電源位置電壓將為0。在最大方式下，母線二次負序電壓想要達到整定值，需要滿足式（2），能夠分析得到線路阻抗為4.832，因此故障點距離母線最大為13.98km，在該距離內能夠保證母線負序電壓達到整定值，變壓器低壓側能夠將過流保護放開。超出這一距離，主變過流將閉鎖。針對常規10kV線路，可以按照相同方法迅速完成繼電保護整定值計算，結合低壓和負壓值及線路長度對線路每公里阻抗值進行計算。從分析結果來看，線徑越小其等效阻抗越大，在復壓閉鎖開放時保護距離越短，需要同時對兩相短路和三相短路進行兼顧，加強低壓線路保護整定配合，以便使保護裝置能夠進行正確動作。

（2）

2.4 簡易整定保護配合策略

針對變電站主變低壓側進行整定，需要分兩種情況，一種為無出線情況，在整定時可以不配置母聯和取消后備保護復壓閉鎖，然后按規定對低壓側負壓值進行整定，即利用低壓側后備保護控制規定完成整定[3]。針對低壓側存在出線的情況下，還應針對低壓側實施母聯分段運行，以降低短路電流。按照階梯整定原則，需要結合線路參數進行整定，即使低壓側與配電出線柱開關定值進行配合，使裝置動作可靠性得到保證。在低壓側裝設備投裝置條件下，還應將主變后備閉鎖備投條件去除，利用備投解決低壓側失壓問題，使電力系統供電可靠性得到保證。此外，在與配電出線開關進行整定配合時，還應實施階梯整定，結合線路參數進行開關距離電源點長度的合理選擇。采取該種措施，能夠使保護裝置進行可靠動作，確保線路故障點能夠被盡快切除，達到縮小線路停電范圍的目標，因此能夠為電力希望安全、穩定運行提供保障。

3 ?結語

綜上所述，在電力系統繼電保護管理方面，保護整定值計算屬于核心環節，關系到系統能否維持穩定運行。220kV變電站的10kV出線具有一定特殊性，采用常規整定方法計算過程復雜，同時難以實現保護配合協調。采用簡易整定值計算方法，能夠為線路提供足夠靈敏度，解決保護裝置配合問題，因此能夠為線路提供可靠繼電保護。

參考文獻

[1] 王華衛.發電廠400V廠用電系統繼電保護定值的整定計算方法[J].發電技術，2000，28（6）：1-3.

[2] 喬妮，田振華.基于配電網自動化系統的10kV線路繼電保護整定計算[J].內蒙古電力技術，2014（1）：39-42.

[3] 李品遠.縣級電網35kV變電站10kV出線繼電保護簡易整定[J].通訊世界，2017（6）：201-202.