110kV電網(wǎng)故障分析與繼電保護(hù)整定計(jì)算

楊德印

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，無(wú)論是日常生活還是社會(huì)生產(chǎn)，都離不開電力資源的支持與幫助。在我國(guó)的快速發(fā)展中，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性是至關(guān)重要的。實(shí)際表明，繼電保護(hù)裝置故障不僅大幅度限制了人們的生活，還嚴(yán)重影響著生產(chǎn)工作。因此，如何處理好電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置問(wèn)題，也是目前電力系統(tǒng)發(fā)展中最亟待解決的問(wèn)題。本文以110kV電網(wǎng)為研究對(duì)象，對(duì)其電網(wǎng)故障以及繼電保護(hù)整定計(jì)算進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：110kV電網(wǎng);故障;繼電保護(hù);整定計(jì)算

現(xiàn)階段我國(guó)大部分地區(qū)都是用的是110kV電網(wǎng)線路。從其結(jié)構(gòu)來(lái)看，包括同一個(gè)電源以及不同電源同桿并排架設(shè)下的各種單線、雙線以及長(zhǎng)線，由此可見(jiàn)，110kV電網(wǎng)線路是非常復(fù)雜的，無(wú)論是電網(wǎng)故障分析，還是系統(tǒng)繼電保護(hù)整定環(huán)合理設(shè)置，難度都比較大。基于此，學(xué)術(shù)界對(duì)其復(fù)雜的故障計(jì)算過(guò)程，提出了“故障修正導(dǎo)納矩陣”的概念，直觀來(lái)講就是將故障環(huán)境之中所造成的互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改，然后再以矩陣進(jìn)行表示。對(duì)于故障情況存在著一定區(qū)別時(shí)，只需要將其中的一些元素進(jìn)行更改，并經(jīng)過(guò)程序?qū)嵤┙y(tǒng)一化處理。但是，在對(duì)斷線狀況進(jìn)行處理時(shí)，修正導(dǎo)納矩陣難度就很大。基于此，為了能夠讓求解過(guò)程與計(jì)算機(jī)特征相吻合，在深入研究之后，提出了很多與計(jì)算機(jī)條件相吻合的110kV電網(wǎng)故障計(jì)算方法，而“任一故障均可被視為一類互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的更高”是各種故障計(jì)算方法的核心，本文將著重分析繼電保護(hù)整定計(jì)算。

一、110kV電網(wǎng)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(shè)與運(yùn)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(lái)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(shè)破壞，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，配電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的同時(shí)城市建設(shè)也正不斷推進(jìn)，無(wú)論是市政道路施工還是建筑工程施工，其規(guī)模都是比較大的，一旦在施工中出現(xiàn)失誤或是未能對(duì)配電線路加以注意，施工機(jī)械與材料就很可能會(huì)對(duì)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(dòng)也都會(huì)給配電線路帶來(lái)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(wǎng)絡(luò)要想在城鄉(xiāng)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)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(qū)域的配電線路周圍發(fā)生交通事故，自然也就會(huì)對(duì)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(wǎng)絡(luò)中的線路與配電設(shè)備都具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因而很多不法分子會(huì)為了蠅頭小利而偷竊配電線路與設(shè)備，此類事件雖然近年來(lái)相對(duì)較少，但所造成的危害卻是非常嚴(yán)重地。

（二）自然災(zāi)害

自然災(zāi)害是指因氣候、動(dòng)植物等自然界因素所造成的破壞，常見(jiàn)的有雷擊事故、暴雨、大風(fēng)、動(dòng)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(dá)建筑物或樹木而遭到雷擊，從而造成配電線路或設(shè)備的損毀，這類事故是自然災(zāi)害破壞中最為常見(jiàn)的一種。而在暴雨天氣下，雨水的沖刷不僅容易導(dǎo)致塔桿傾斜或倒塌，同時(shí)由于水具有導(dǎo)電的屬性，因此也很可能造成金屬配電設(shè)備間的短路。大風(fēng)天氣容易刮起各種雜物，一旦撞倒配電線路就很可能對(duì)其造成破壞，另外當(dāng)風(fēng)力過(guò)大時(shí)，也可能會(huì)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(huì)遭到一些動(dòng)物的破壞，如貓、蛇等動(dòng)物在配電變壓器上導(dǎo)致相間短路，以及鼠、蟻等巢穴導(dǎo)致塔桿松動(dòng)并倒塌等等。

（三）管理疏忽

從目前來(lái)看，配電線路在使用階段的故障是很難避免的，但通過(guò)運(yùn)維管理工作，則能夠?qū)⑦@類故障的發(fā)生概率大大降低，然而由于很多區(qū)域的配電線路運(yùn)行管理工作經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)疏漏或失誤，因而配電線路故障問(wèn)題仍然是比較常見(jiàn)的。例如配電線路在使用過(guò)程中必然會(huì)造成磨損，當(dāng)線路磨損或老化過(guò)于嚴(yán)重時(shí)，就必須要及時(shí)進(jìn)行更換，以免引發(fā)短路等故障，但如果運(yùn)維管理人員在巡檢工作中不認(rèn)真，未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)老化、磨損嚴(yán)重地線路并進(jìn)行更換，配電線路的性能自然就會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重地缺陷，最終導(dǎo)致故障的發(fā)生。

二、110kV電網(wǎng)繼電保護(hù)整定計(jì)算分析

（一）關(guān)于線路主保護(hù)的整定計(jì)算分析

在110kV電網(wǎng)繼電保護(hù)過(guò)程中，例如，對(duì)分相電流差進(jìn)行保護(hù)時(shí)，通常來(lái)講，分相電流差的最低一級(jí)最高值需要經(jīng)過(guò)一次相電流，同時(shí)還需要將電流折算成二次值，并充分考慮對(duì)電阻的各種影響，這樣能夠提升110kV電網(wǎng)繼電保護(hù)的靈活性。從線路末端的性質(zhì)來(lái)看，具有一定的靈敏度，倘若實(shí)現(xiàn)這個(gè)過(guò)程，建議采用縱聯(lián)序信元件。對(duì)于線路主保護(hù)的整定計(jì)算中，一般需要將480A進(jìn)行折算，得出對(duì)應(yīng)的二次值之后，再進(jìn)行整定計(jì)算;同時(shí)，基于“任一故障均可被視為一類互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的更高”，因此，要以靈敏度計(jì)算為標(biāo)準(zhǔn)，從而獲得最合適的取值。然而在保護(hù)縱聯(lián)序信元件的過(guò)程中，通常要折算720A，之后再完成整定計(jì)算，且末端靈敏度應(yīng)該高于2。

（二）關(guān)于接地距離保護(hù)的整定計(jì)算分析

關(guān)于接地距離保護(hù)的整定計(jì)算，具體從這些方面入手：第一，接地距離保護(hù)Ⅰ段：在對(duì)側(cè)母線接地故障進(jìn)行整定時(shí)，則應(yīng)當(dāng)按照可靠躲過(guò)本線路，其可靠系數(shù)取值為0.7，動(dòng)作時(shí)間為0.0秒。第二，接地距離保護(hù)Ⅱ段：如果相鄰的線有縱差保護(hù)，并與相鄰縱差保護(hù)進(jìn)行配合，但是不與相鄰線接地距離Ⅰ、Ⅱ段進(jìn)行配合，則按照本線末端所發(fā)生的金屬故障有沒(méi)有足夠的靈敏度對(duì)阻抗定值進(jìn)行整定;基于相關(guān)規(guī)程的規(guī)定，動(dòng)作時(shí)限應(yīng)當(dāng)按照“接地保護(hù)的第二段動(dòng)作時(shí)間應(yīng)比斷路器拒動(dòng)時(shí)的全部故障切除時(shí)間大0.25～0.3s”，因此，1.0S就是接地距離保護(hù)Ⅱ段的動(dòng)作時(shí)間。第三，按地距離保護(hù)Ⅲ段：整定依據(jù)是按照躲過(guò)本線路最大負(fù)荷下的最小阻抗值，同時(shí)還需要與相鄰線接地距離保護(hù)Ⅰ、Ⅱ段或者Ⅲ段保護(hù)配合。倘若靈敏度要求達(dá)不到，則根據(jù)靈敏度開展整定計(jì)算。倘若時(shí)限有死循環(huán)的情況，需要對(duì)應(yīng)的設(shè)置解列點(diǎn)，且要最大限度避免變電站失壓。

（三）關(guān)于元件保護(hù)的整定計(jì)算分析

需要對(duì)110kV電網(wǎng)主變支路、線路斷路器的失靈情況進(jìn)行整定計(jì)算的情況主要是電氣小方式運(yùn)行狀況之下。母線一旦超出“n-1”段線路的范圍時(shí)，在整定計(jì)算的過(guò)程中，主變低壓側(cè)以及被保護(hù)線路末端最小值的兩個(gè)將作為取值。倘若最小單相電流出現(xiàn)了問(wèn)題，整定計(jì)算所檢測(cè)出來(lái)的靈敏度通常會(huì)≥1.3。在實(shí)際操作的過(guò)程中，要盡量避免復(fù)雜的計(jì)算方式，例如，當(dāng)時(shí)機(jī)工作過(guò)程中出現(xiàn)故障時(shí)，建議將110A折成二次值，然后進(jìn)行整定計(jì)算。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，110kV電網(wǎng)故障與繼電保護(hù)整定計(jì)算，需要緊緊圍繞實(shí)際情況以及具體要求，對(duì)供電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行整改，最大限度減少線路之中的串供線路，并對(duì)應(yīng)的設(shè)置線路保護(hù)裝置，提升繼電保護(hù)的有效性，從而確保110kV電網(wǎng)能夠穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張麗娟.繼電保護(hù)整定計(jì)算方法的探究及改善措施[J].電氣時(shí)代，2018（09）：63-64.

[2]王慧芳，陳夢(mèng)驍，沈紹斐，何奔騰.繼電保護(hù)整定計(jì)算電源運(yùn)行方式優(yōu)化選擇方法[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2018，52（09）：1753-1761.