110kV變電所的線路電流保護設計

訾君 胡欣然 龐帥

摘?要：本文結合電力系統發生故障時電壓和電流參數會發生變化的特點，提出了110kV變電所的線路電流保護設計，介紹了輸電線路電流保護原理及方法，提出了原始數據及保護方案的選擇，并進行線路保護整定計算，研究結果表明，本方案能夠促進110kV變電所輸電系統的正常運行。

關鍵詞：變電所;線路電流保護;整定計算

1 緒論

當電力系統有故障發生時，常出現的現象有：電壓降低、電流增大，電壓和電流之間的相位變化，因此必須利用繼電保護裝置對電力系統工作狀態進行檢測，通過監測系統中的電流、電壓、相位等電氣量的變化，及時判斷、發現電力系統的工作狀態。繼電保護的原理就是利用不同物理量的變化特征，進行繼電保護裝置的設計，從而實現對電力系統的繼電保護，本文主要介紹110kV變電所的線路電流的保護設計。

2 輸電線路電流保護原理

2.1 輸電線路電流保護方法[1]

輸出線路在進行電流保護時，常采用階段式電流保護，具體為利用三套電流保護裝置共同來實現三段式電流保護，三段保護如下：

1）電流ⅰ段保護：又稱無時限電流速斷保護，其保護線路的范圍約占線路全長的85%。

2）電流ⅱ段保護：又稱限時電流速斷保護，其作用范圍是整條線路，或者是下一回線路的15%。

3）電流ⅲ段保護：又稱定時限過電流保護，從被保護線路起直至下一回線路的全部都是該保護的作用范圍。

三段保護在選擇時是根據電流的不同來選擇的，若要躲開某一區域的最大短路電流，則需要采用速斷或限時速斷的保護方式，若要躲開負載的最大負荷電流，則需要采用過流保護，實際使用時，要具體問題具體分析，可以采用其中的一種，如只采用限時速斷加過流保護或速斷加過流保護，或三種同時采用。

2.2 三段式電流保護工作原理

簡單、可靠，是階段式電流保護的主要優點，如只使用I段、II段或III段，這樣在發生故障時，能夠完成快速切除故障，但也存在著受電力系統運行方式和電網接線方式的影響的缺點。如電網的最大運行方式決定了整定值的取值，電網的最小運行方式決定了靈敏性的校驗，這樣會造成如何兼顧靈敏度與保護范圍兩者之間的均衡問題。本文用圖1來介紹一下三段式電流保護的原理，圖1中三段式電流保護由無時限電流速斷、限時電流速斷和定時限過電流保護構成[2]。其中第一段保護由繼電器KA1、KA2、KA3、KCO和1KS構成，第II段保護由KA4、KA5、KA6、KT1和2KS構成，第II段保護由KA7、KA8、KA9、KA10、2KT和3KS構成，三個部分的電流保護整定閥值不同，包括動作電流不同、動作時間也不同，因此電流繼電器和時間繼電器的選型也不同。圖中I、II、III段的動作信號則分別由而信號繼電器1KS、2KS和3KS發出，根據電路的構成情況，在第III段采用10KA的電流繼電器，來提高該段保護的靈敏性。圖1為三段式電流保護的接線原理圖。

3 110kV變電所的線路保護設計方案

3.1 原始數據及保護方案的選擇

3.1.1 原始數據

上圖主變型號為SFL-2000/110，電流互感器為LMC-10型變比2000/5。

3.1.2 保護方案的選擇

選三段式電流保護作為線路AB的保護方案而10kV出線端采用無時限電流速斷保護和過電流保護。

3.2 保護整定計算

3.2.1 線路AB的保護計算

所以限時電流保護的靈敏度滿足要求。

3）定時限過電流保護的整定計算。

由上知定時限過電流保護的靈敏系數均滿足要求。

3.2.2 出線端線路保護

1）無時限電流保護的整定計算。

2）定時限過電流保護的整定計算。

最大負荷電流：

4 結語

本文根據電力系統發生故障時參數變化的特點，提出了110kV變電所的線路電流保護設計，主要包括原始數據及保護方案的選擇，并進行線路保護的整定計算。通過實例計算分析，三段式保護有著相應的優缺點，分別如下：

優點：保護系統的構建簡單、可靠，在發生一般故障時，能夠快速切除，基于這一優點，階段式電流保護已廣泛應用于中、低壓網絡中。

缺點：受電力系統運行方式和電網接線方式的影響，如電網的最大運行方式決定了整定值的取值，電網的最小運行方式決定了靈敏性的校驗，這樣會造成如何兼顧靈敏度與保護范圍兩者之間的均衡問題。

參考文獻：

[1]閆石，鐘素梅.地鐵35kV供電系統繼電保護分析[J].電氣技術，2019，20（12）：79-82+87.

[2]范強.論煤礦地面變電所10kV饋電線路繼電保護裝置的設置及整定[J].價值工程，2018，37（14）：272-273.