優化配網繼電保護配置及整定計算研究

曲麗敏

摘要：我國人口的基數龐大和工商業建設項目繁多決定了用電總量的數額龐大，而維持龐大的電力運營和流通，則需要借助我國相對完善而規模龐大的基礎電力設施和電力配電網絡，也即是配網。配網全程中繼電保護配置及整定計算是兩塊比較重要的技術環節，這涉及到對龐大的電流資源進行電流速斷保護、限時電流速斷保護和過電流保護，確保電流能夠順利從無序變得可控，從高壓轉向中壓。配網線路是我國電力資源供應體系中相對重要和關鍵的一環，在電力資源的轉換和輸送系統中發揮著重要的作用，因此，對配網繼電保護配置及整定計算環節進行不斷的創新優化和升級，是我國電力工程事業的一項重要工作。

關鍵詞：配電網;繼電保護;整定計算

近幾年來，隨著電能需求地不斷增加和用電負荷地不斷變化，電力系統電網結構，特別是城市的供、配電網絡結構都進行了較大的調整，并變得更加復雜。為保證配電網絡的可靠性供電和設備的安全運行，系統對城市配網保護性能的要求也不斷提高，如何在接地、短路故障時能夠快速、有效地切除故障是電力系統急需探討的話題。

1 配網的功能內涵

配網即指配電網，是指從發電廠等電力資源產生端接受電能，然后通過配電設施（配電站）進行就地分配處理，或按實際的電壓等級進行逐級分配，輸送給電力用戶的電力網絡。其組成部分包括架空線路、電纜、桿塔、配電變壓器、隔離開關、無功補償器及一些附屬設施等，在我國電力運營工作中起到分配電能的重要作用。

配網具有電壓等級多，形式復雜多樣，設備類型較多，作業安全環境相對較差等特點，因此配電網的安全風險因素也相對較多。此外，由于配網的本質是為各類電力資源用戶提供更優質的電力資源服務，這就使得配網的安全可靠性顯得更為重要了。

配電線路導線線徑比輸電線路的小，且“主線段與分歧線”以及“上、下相鄰線路”導線型號規格差異大，導致配電線的線路短路阻抗角φ較小，即R/X較大。不僅使得在輸電網中所采用的潮流計算常規算法難以在配網潮流計算時得到收斂，還會因不同點故障的短路阻抗角不一致，對保護動作靈敏度和可靠性產生一定影響。

2 配網中的繼電保護配置的內涵

配網中的繼電保護配置，是根據電力系統的電壓特性、整體結構和電力系統的異常類型，來進行設計、安裝、配置技術性能符合要求和相互協調的保護和安全自動裝置，繼電保護配置同時包含對電流進行保護的設置，利用變壓器來保護設置和對母線的保護設置。

3 優化配網繼電保護配置的措施

按照我國的政府電力資源運營與管理部門的統一標準，我國目前運營和使用的電網中的電流，按照電壓的等級通常可劃分為：特高壓（10 0 0kV交流及以上和±800kV直流）、超高壓（330kV及以上～1000kV以下）、高壓（35～220kV）、中壓（6～20kV）、低壓（0.4kV）五類，其中特高壓電流包括1000kV級以上的交流電和800kV左右的直流電兩種形式;超高壓電流的范圍則從330kV～1000kV不等;高壓電流的范圍從35kV～20kV;中壓電流的范圍從6kV～20kV不等;低壓電流的范圍均在0.4kV以下。

我國配電系統的電壓等級，根據《城市電網規劃設計導則（Q/GDW 156-2006）》的規定，把35kV、63kV、110kV等劃為高壓配電系統;把6～20kV劃為中壓配電系統;380V以下則統統劃為低壓配電系統。這樣既方便于統一管理，又可以實現專線專用，避免電流管線間的沖突。配電網的分類如下：

（1）按電壓等級分類，配電網可分為：高壓配電網（6～110kV）;低壓配電配電網網（0.4kV）。

（2）按供電區域分類，配電網可分為：城市配電網;農村配電網;工廠配電網。

（3）按電網功能分類，配電網可分為：主網（66kV及以上）;配網（35kV及以下）。

其中，電壓等級位10kV及以上的高壓電用戶則直接由供電（農電）變電站高壓配電裝置以及高壓用戶專用線提供電源。以下為10kV電壓線路的繼電保護裝置的各項措施：

對于10kV繼電線路的繼電保護，其主保護措施是電流速斷保護、限時電流速斷保護，后備保護措施是過電流保護，其中，限時電流速斷也可作為相鄰下級線路的后備保護。此外還有變壓器投差動保護、瓦斯保護、非電量保護、高（低）后備保護以及過負荷保護（動作于信號）。

B，D線路保護：I段：按躲線路末端最大三相短路電流整定，并進行靈敏度校驗，不滿足靈敏度整定;II段：與下級線路的電流速斷配合，并進行靈敏度校驗，不滿足靈敏度同樣要按照滿足靈敏度整定;III段：按躲過線路最大負荷電流整定。

4 整定計算

整定計算是為了保證繼電保護裝置能夠達到正確安全處置電力事故，保證電力系統安穩運行的目的，需要做到的一系列工作，而使用的具備較強綜合性的測算方法。

在繼電保護過程中，要涉及的技術工作環節包括對繼電裝置的設計、初裝、調試、整定以及后續的日常運行和維護等，而整定計算則是其中的一部分工作，并且還是較為重要的那一部分。

整定計算要對整個電力系統進行分析、測算、整定，以確定所選的繼電保護配置方式、選型、整定值是否符合運行使用的實際需求。

整定計算的重要性在于：在設定繼電保護之初，必須經過嚴謹的整定計算來確定和檢測保護方式;在電力系統的日常運行和維護工作中，整定計算可以幫助確定各種保護的定值和使用方式，并及時協調保護與電力系統運行方式的配合;無論是設計還是運行，保護方式都與一次系統接線和運行方式有密切關系。在多數情況下是涉及全局性的問題，要綜合平衡，做出決斷。

目前在我國的電力資源網絡運行和維護工作中，通常使用電子計算機來完成設定延時動作來代替人工進行的繼電保護Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ段運用調諧核算方式，具體來說也就是把分支因數引進到核算過程中，使得電力系統運行所對應的最大短路電流模式和最小分支電力系統的運行模式不對應的問題導致相間電流保護延遲的動作值增大。

5 過電流保護

按下列三種情況整定，取較小值。

（1） 按躲過線路最大負荷電流整定。隨著調度自動化水平的提高，精確掌握每條線路的最大負荷電流成為可能，也變得方便。此方法應考慮負荷的自啟動系數、保護可靠系數及繼電器的返回系數。

（2） 按躲過線路的熱穩定電流整定。10k V農配網線路線型復雜多變，往往一條線路上有著多種線路型號并存。為了保障線路不長時間過載運行，我們在計算過電流保護時應考慮線路的熱穩定電流。

（1） 小線型在線路末端且配變容量不大的，可以按較大一級線型熱穩定電流取值。因為此時小線型在線路末端且配變容量不大，發生故障時流過小線型的故障電流不會很大。

（2） 小線型在首段或者中段且配變容量較大的，則按小線型熱穩定電流取值。此時整條線路的過電流保護定值將會很小。

（3） 當遠后備靈敏度不夠時 （如配變為5～10k VA，或線路極長） ，由于每臺配變高壓側均有跌落式熔斷器，因此可不予考慮。

（3） 按TA變比整定。對于很多農網線路，TA變比可能比線路熱穩電流還小，為了不造成TA過載，我們在計算過流時按TA變比取一次電流。

6 結語

基于以上分析和探討可以得知，在我國配網運行過程中，繼電保護配置可以有效地確保電力網絡系統的自動運行保護，可以通過標準參數反映電路是否在正常運行，而阻抗的數值大小變化則可以準確反映電力異常的發生地點的遠近;繼電保護配置之中的整定計算則可以幫助配網管理人員維護好電力網絡系統的安全穩定運行，降低其勞動量和計算量，提高其工作效率。

參考文獻

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