110kV電網故障分析與繼電保護整定計算

楊德印

摘 要：隨著我國經濟水平的不斷提高，無論是日常生活還是社會生產，都離不開電力資源的支持與幫助。在我國的快速發展中，電力系統的穩定性與安全性是至關重要的。實際表明，繼電保護裝置故障不僅大幅度限制了人們的生活，還嚴重影響著生產工作。因此，如何處理好電力系統繼電保護裝置問題，也是目前電力系統發展中最亟待解決的問題。本文以110kV電網為研究對象，對其電網故障以及繼電保護整定計算進行探討。

關鍵詞：110kV電網;故障;繼電保護;整定計算

現階段我國大部分地區都是用的是110kV電網線路。從其結構來看，包括同一個電源以及不同電源同桿并排架設下的各種單線、雙線以及長線，由此可見，110kV電網線路是非常復雜的，無論是電網故障分析，還是系統繼電保護整定環合理設置，難度都比較大。基于此，學術界對其復雜的故障計算過程，提出了“故障修正導納矩陣”的概念，直觀來講就是將故障環境之中所造成的互聯網結構進行更改，然后再以矩陣進行表示。對于故障情況存在著一定區別時，只需要將其中的一些元素進行更改，并經過程序實施統一化處理。但是，在對斷線狀況進行處理時，修正導納矩陣難度就很大。基于此，為了能夠讓求解過程與計算機特征相吻合，在深入研究之后，提出了很多與計算機條件相吻合的110kV電網故障計算方法，而“任一故障均可被視為一類互聯網結構的更高”是各種故障計算方法的核心，本文將著重分析繼電保護整定計算。

一、110kV電網故障分析

（一）外力破壞

110kV配電線路具有極廣的覆蓋面，在建設與運行階段，很容易因外力因素的影響而受到破壞，而從總體上來看，這些外力破壞原因又可以具體分為三種。首先，是城市建設破壞，隨著社會經濟的發展，配電網絡建設的同時城市建設也正不斷推進，無論是市政道路施工還是建筑工程施工，其規模都是比較大的，一旦在施工中出現失誤或是未能對配電線路加以注意，施工機械與材料就很可能會對線路、塔桿造成破壞。除大型施工外，城市居民生活以及各種活動也都會給配電線路帶來威脅，如高空墜物、禮炮、彩帶纏繞、展示牌觸碰等等。其次是交通事故，配電網絡要想在城鄉區域實現全范圍覆蓋，就不可避免的需要跨越公路、鐵路等交通線路，一旦這些區域的配電線路周圍發生交通事故，自然也就會對配電線路造成破壞，如重型卡車因高度超限而掛斷線路、車輛撞倒塔桿等等。最后，是盜竊行為，配電網絡中的線路與配電設備都具有一定的經濟價值，因而很多不法分子會為了蠅頭小利而偷竊配電線路與設備，此類事件雖然近年來相對較少，但所造成的危害卻是非常嚴重地。

（二）自然災害

自然災害是指因氣候、動植物等自然界因素所造成的破壞，常見的有雷擊事故、暴雨、大風、動物破壞等等。其中雷擊事故是指雷雨天氣下配電線路或塔桿因周圍缺少高達建筑物或樹木而遭到雷擊，從而造成配電線路或設備的損毀，這類事故是自然災害破壞中最為常見的一種。而在暴雨天氣下，雨水的沖刷不僅容易導致塔桿傾斜或倒塌，同時由于水具有導電的屬性，因此也很可能造成金屬配電設備間的短路。大風天氣容易刮起各種雜物，一旦撞倒配電線路就很可能對其造成破壞，另外當風力過大時，也可能會使周圍樹木或廣告牌等其他物體倒塌，并壓在配電線路上。另外，由于配電線路有很大一部分位于野外，因而也可能會遭到一些動物的破壞，如貓、蛇等動物在配電變壓器上導致相間短路，以及鼠、蟻等巢穴導致塔桿松動并倒塌等等。

（三）管理疏忽

從目前來看，配電線路在使用階段的故障是很難避免的，但通過運維管理工作，則能夠將這類故障的發生概率大大降低，然而由于很多區域的配電線路運行管理工作經常會出現疏漏或失誤，因而配電線路故障問題仍然是比較常見的。例如配電線路在使用過程中必然會造成磨損，當線路磨損或老化過于嚴重時，就必須要及時進行更換，以免引發短路等故障，但如果運維管理人員在巡檢工作中不認真，未能及時發現老化、磨損嚴重地線路并進行更換，配電線路的性能自然就會產生較為嚴重地缺陷，最終導致故障的發生。

二、110kV電網繼電保護整定計算分析

（一）關于線路主保護的整定計算分析

在110kV電網繼電保護過程中，例如，對分相電流差進行保護時，通常來講，分相電流差的最低一級最高值需要經過一次相電流，同時還需要將電流折算成二次值，并充分考慮對電阻的各種影響，這樣能夠提升110kV電網繼電保護的靈活性。從線路末端的性質來看，具有一定的靈敏度，倘若實現這個過程，建議采用縱聯序信元件。對于線路主保護的整定計算中，一般需要將480A進行折算，得出對應的二次值之后，再進行整定計算;同時，基于“任一故障均可被視為一類互聯網結構的更高”，因此，要以靈敏度計算為標準，從而獲得最合適的取值。然而在保護縱聯序信元件的過程中，通常要折算720A，之后再完成整定計算，且末端靈敏度應該高于2。

（二）關于接地距離保護的整定計算分析

關于接地距離保護的整定計算，具體從這些方面入手：第一，接地距離保護Ⅰ段：在對側母線接地故障進行整定時，則應當按照可靠躲過本線路，其可靠系數取值為0.7，動作時間為0.0秒。第二，接地距離保護Ⅱ段：如果相鄰的線有縱差保護，并與相鄰縱差保護進行配合，但是不與相鄰線接地距離Ⅰ、Ⅱ段進行配合，則按照本線末端所發生的金屬故障有沒有足夠的靈敏度對阻抗定值進行整定;基于相關規程的規定，動作時限應當按照“接地保護的第二段動作時間應比斷路器拒動時的全部故障切除時間大0.25～0.3s”，因此，1.0S就是接地距離保護Ⅱ段的動作時間。第三，按地距離保護Ⅲ段：整定依據是按照躲過本線路最大負荷下的最小阻抗值，同時還需要與相鄰線接地距離保護Ⅰ、Ⅱ段或者Ⅲ段保護配合。倘若靈敏度要求達不到，則根據靈敏度開展整定計算。倘若時限有死循環的情況，需要對應的設置解列點，且要最大限度避免變電站失壓。

（三）關于元件保護的整定計算分析

需要對110kV電網主變支路、線路斷路器的失靈情況進行整定計算的情況主要是電氣小方式運行狀況之下。母線一旦超出“n-1”段線路的范圍時，在整定計算的過程中，主變低壓側以及被保護線路末端最小值的兩個將作為取值。倘若最小單相電流出現了問題，整定計算所檢測出來的靈敏度通常會≥1.3。在實際操作的過程中，要盡量避免復雜的計算方式，例如，當時機工作過程中出現故障時，建議將110A折成二次值，然后進行整定計算。

三、結束語

綜上所述，110kV電網故障與繼電保護整定計算，需要緊緊圍繞實際情況以及具體要求，對供電網絡進行整改，最大限度減少線路之中的串供線路，并對應的設置線路保護裝置，提升繼電保護的有效性，從而確保110kV電網能夠穩定運轉。

參考文獻：

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