电力系统继电保护简易整定值计算方法解析
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作者:周源龙
摘 要：继电保护整定值的计算分析，关系到继电保护方案科学性和保护装置之间的灵敏性和可靠性。基于这种认识，本文针对220kV变电站10kV出线的继电保护常规整定问题，提出了简易整定值计算方法，能够在缓解人员整定压力的同时，加强保护配合，对电力系统稳定运行具有积极作用。因此，还应加强继电保护简易整定值计算方法的分析，以便推动电力事业的健康发展。
关键词：电力系统 继电保护 简易整定值计算
中图分类号：TM744 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）07（c）-0092-02
1 电力系统继电保护常规整定分析
在电力系统继电保护整定过程中，需要结合地区电力系统特点和运行状况进行保护功能模块的选择，然后对装置间的配合关系进行调整，通过短路电流计算使相近保护装置保持灵敏度与动作时间匹配。采取该种措施，在系统发生故障后，可以利用多级保护模块间的相互协调，为继电保护功能的有效性、及时性得到保证。针对220kV变电站，在电力系统继电保护方面一般遵循近后备原则，确保上、下级继电保护整定能够实现逐级配合，提供多种选择。实际在220kV变电站10kV出线保护方面，按照常规整定方法需要完成三段式电流保护设置。针对过流I段，设置速断保护，响应时间为0s。整定值计算时，需要在大方式下针对线路最短分支末，需要躲开最大短路电流，确保被保护线路故障灵敏度系数至少达到1。针对过流II段，采用限时速断保护装置，需要与高压开关配合整定，结合线路长度，规定灵敏度进行整定值计算。具体来讲，就是后备一级灵敏度至少为1.5，采用二级后备灵敏度至少1.2[1]。应确保下级电流保护能够与电压保护相互配合，针对双电源线路应与两侧线路配合整定。针对过流III段实施过流保护，需达到规定灵敏度，结合最大负荷电流进行整定值计算。
2 电力系统继电保护简易整定值的计算方法
2.1 简易整定方法提出需求
按照常规方法进行电力系统继电保护整定，需要完成复杂计算。针对采用复合电压闭锁元件的电力系统，故障需要利用正序低电压和负序过电压进行反映。按照要求，低电压整定值应不超过母线正常运行期间最低工作电压，因此将整定为0.6～0.7倍母线额定电压。针对负序电压，为提高闭锁灵敏度，需要按正常运行最大不平衡电压进行整定值计算。在企业生产规模不断扩大的过程中，电力需求量不断增多，作为保证供电可靠性的重要设备，需要安装大量出线开关保护装置。针对这些装置一一进行继电保护整定值计算，工作量不小。就目前来看，10kV线路大部分由架空线和埋地电缆两部分组成，故障几率较高，线路保护装置故障或断路器拒动，都可能造成主变越级跳闸或故障，引起大面积停电。部分10kV线路过长，末端故障短路电流较小，在电压值设置灵敏度不足的情况下，容易出现变压器高、低压侧复压过流保护闭锁难以顺利解除的问题，继而造成故障点无法得到及时切除，给电力系统运行安全带来威胁。在现代高压电网建设过程中，提出了需要保护装置不误动和不拒动的要求，在继电保护整定计算上也应当实现方法创新，以适应继电保护发展需要[2]。
2.2 简易整定值的计算分析
考虑到长线路的首端母线难以达到复压整定值，还需将闭锁定值设定为70V低压，负序电压设定为6.5V。例：线路导线型号为LGJ-240，在整定计算时需要确定距离10kV母线故障位置，然后确定电压能否达到复压整定值。在线间距为0.7m时，正序阻抗应为0.132+j0.357=0.381Ω/km，表么阻抗为0.381×100/10.52=0.3455。在实际分析计算时，线路大方式为0.3359，小方式为1.044，由系统和主变阻抗确定等值阻抗，设定母线到线路故障点的线路阻抗为X*。忽视系统阻抗与线路阻抗间的相角差，在最大方式下产生三相短路故障，可知母线位置二次电压将达到70V以下，得到式（1），可以得到X*=0.784，确定线路启动闭锁的短路点距离母线距离最大为0.784/0.3455=2.3km。由这一数值可知，在短路点距离母线超出这一距离时，母线残压将超出整定值，闭锁无法放开。在实际计算过程中，采用该方法能够同时进行低压和负序线路继电保护整定值计算，保证继电保护装置能够正确动作，为电力系统供电提供可靠性保障。
（1）
2.3 整定值计算方法的解析
运用上述方法，可以确定故障点位置距离10kV出线母线最大距离。在主变压器继电保护方面，复合电压闭锁包含低压和负序电压两部分。而针对负序电压，采用同样方法可以轻松完成电压启动值线路距离的计算，从而达到简化继电保护整定的目标。在母线二次负序比设定电压大的情况下，线路出现不对称两相短路故障，设线路阻抗为X*2，需要保证母线负压达到6.5V整定值。如果故障点位置拥有最高电压，电源位置电压将为0。在最大方式下，母线二次负序电压想要达到整定值，需要满足式（2），能够分析得到线路阻抗为4.832，因此故障点距离母线最大为13.98km，在该距离内能够保证母线负序电压达到整定值，变压器低压侧能够将过流保护放开。超出这一距离，主变过流将闭锁。针对常规10kV线路，可以按照相同方法迅速完成继电保护整定值计算，结合低压和负压值及线路长度对线路每公里阻抗值进行计算。从分析结果来看，线径越小其等效阻抗越大，在复压闭锁开放时保护距离越短，需要同时对两相短路和三相短路进行兼顾，加强低压线路保护整定配合，以便使保护装置能够进行正确动作。
（2）
2.4 简易整定保护配合策略
针对变电站主变低压侧进行整定，需要分两种情况，一种为无出线情况，在整定时可以不配置母联和取消后备保护复压闭锁，然后按规定对低压侧负压值进行整定，即利用低压侧后备保护控制规定完成整定[3]。针对低压侧存在出线的情况下，还应针对低压侧实施母联分段运行，以降低短路电流。按照阶梯整定原则，需要结合线路参数进行整定，即使低压侧与配电出线柱开关定值进行配合，使装置动作可靠性得到保证。在低压侧装设备投装置条件下，还应将主变后备闭锁备投条件去除，利用备投解决低压侧失压问题，使电力系统供电可靠性得到保证。此外，在与配电出线开关进行整定配合时，还应实施阶梯整定，结合线路参数进行开关距离电源点长度的合理选择。采取该种措施，能够使保护装置进行可靠动作，确保线路故障点能夠被尽快切除，达到缩小线路停电范围的目标，因此能够为电力希望安全、稳定运行提供保障。
3 结语
综上所述，在电力系统继电保护管理方面，保护整定值计算属于核心环节，关系到系统能否维持稳定运行。220kV变电站的10kV出线具有一定特殊性，采用常规整定方法计算过程复杂，同时难以实现保护配合协调。采用简易整定值计算方法，能够为线路提供足够灵敏度，解决保护装置配合问题，因此能够为线路提供可靠继电保护。
参考文献
[1] 王华卫.发电厂400V厂用电系统继电保护定值的整定计算方法[J].发电技术，2000，28（6）：1-3.
[2] 乔妮，田振华.基于配电网自动化系统的10kV线路继电保护整定计算[J].内蒙古电力技术，2014（1）：39-42.
[3] 李品远.县级电网35kV变电站10kV出线继电保护简易整定[J].通讯世界，2017（6）：201-202.
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