地級電網(wǎng)110kV微機線路保護整定計算原則的優(yōu)化實踐

1、地級電網(wǎng)110kV微機線路保護整定計算原則的優(yōu)化實踐<電氣開關(2011.No.1)23文章編號:1004289X(2011)O1002304地級電網(wǎng)llOkV微機線路保護整定計算原則的優(yōu)化實踐一徐恨林(湖北電網(wǎng)成寧供電公司,湖北成寧437100)摘要:從地級電網(wǎng)實際情況出發(fā),介紹整定計算所遵循的原則以及整定計算中所遇到的一些特殊問題的處理辦法,分析并提出了110kV微機線路保護的簡化原則和優(yōu)化方案.為繼電保護工作者在整定計算環(huán)節(jié)中通過分析規(guī)程并結合保護特性研究簡化計算方法提供了策略性的建議,對確保電網(wǎng)運行安全可靠,減少誤整定,提高工作效率具有實際意義.關鍵詞:1lOkV線路保護

2、;整定計算;簡化與優(yōu)化中圖分類號:TM773文獻標識碼:BOptimizationandPredigestingoftheSettingCalculationPrincipleof110kVMicrocomputerProtectioninXianningAreauHen(XianningPowerSupplyCompany,HubeiPowerGrid,Xianning431100,China)Abstract:Accordingtotherealconditionsofareapowergrid,thecalculationprinciplesandthemethodsofsolvings

3、omespecialproblemsinrelayprotectionsettingareintroduced.Analyzeandadvancetheoptimizationandpredigestingofthesettingcalculationprincipleof110kVmicrocomputerprotection.Itwillbeastrategicadvicef0rtherelayprotectionoperatorstopredigestthecalculationmethodpassingthroughanalysisoftheregulationsandthestudy

4、ofprotectionchar-acteristicinthesettingcalculationteach.Ithaspracticalmeaningoninsureingpowernetworkoperationonthesafeside,reducingmistakecalculationsandincreasingworkefficiency.Keywords:110kV;powerlineprotection;settingcalculation;simplificationandoptimization1引言繼電保護及安全自動裝置的整定值是繼電保護及安全自動裝置準確,可靠,合理地

5、切除故障元件的重要保證.根據(jù)3110kV電網(wǎng)繼電保護裝置運行整定規(guī)程(DL/T一2007),結合地級電網(wǎng)的實際情況,經(jīng)過實踐摸索總結了以下整定原則及一些特殊問題的處理方法,并對部分整定計算原則進行了優(yōu)化修正和簡化,以符合當前的技術標準.對提高工作效率,減少誤整定,確保電網(wǎng)運行安全可靠有著實際的意義.2110kV線路運行方式及保護配置地級地區(qū)110kV線路主要采用環(huán)網(wǎng)布置,開環(huán)輻射形運行的方式;根據(jù)線路供電方式可區(qū)分為終端線和聯(lián)絡線兩種類型.110kV線路微機保護選型已規(guī)范化,基本功能配置為:電流差動保護全線速動;三段相間距離和接地距離;四段零序方向過流;二段TV斷線過流;三相一次重合閘.3l1

6、0kV線路保護整定計算及簡化原則3.1差動保護定值整定(1)突變量啟動定值:保證線路末端故障有足夠靈敏度.一般推薦為0.2倍裝置二次額定電流值.(2)零序電流啟動定值:按躲過最大零序不平衡電流整定,其整定范圍為0.52.5A,按省公司限制值配合,通常取一次電流值不超過300A,建議取200<電氣開關)(2011.No.1)240A.(3)分相差動動作電流:按內(nèi)部故障有靈敏度,取0.10.5倍額定電流.(4)零序差動動作電流:按線路經(jīng)高阻接地時零序差動繼電器可以動作靈敏度整定,通常取一次電流值不超過300A,建議取240A整定,時間為0.3s.(5)靜穩(wěn)態(tài)破壞電流定值:按過負荷電流

7、考慮,并應留有一定裕度.建議取1.2倍最大負荷電流.(6)TA斷線后分相差動定值:按躲過正常運行的最大負荷電流整定.3.2110kV微機線路零序電流保護整定原則的優(yōu)化和簡化階段式零序電流保護和接地距離保護都可以作為接地故障的后備保護,這兩種不同動作原理的保護在功能上存在這一定的冗余.功能的冗余并不一定使得保護系統(tǒng)更可靠,相反,它使得階段式零序電流保護和接地距離保護的整定計算變得更加復雜,也在一定程度上為系統(tǒng)的穩(wěn)定運行埋下了隱患.因而,在接地距離保護得到廣泛應用的同時,階段式零序電流保護可以進行一定的簡化.對于線路上發(fā)生的接地故障,接地距離保護基本都可以正確的動作來切除故障,但接地距離保護有一個

8、固有的缺陷,就是無法正確處理經(jīng)大過渡電阻短路的接地故障.階段式零序保護僅通過流過保護的零序電流來判斷是否存在接地故障,而不會判斷故障有沒有經(jīng)過渡電阻.鑒于零序電流保護處理經(jīng)過渡電阻接地故障的優(yōu)點,它可以彌補接地距離保護在切除經(jīng)過渡電阻故障能力的不足,充分發(fā)揮其輔助保護的作用.3.2.1零序電流I段根據(jù)部頒3110kV電網(wǎng)繼電保護裝置運行整定規(guī)程的規(guī)定,零序電流I段定值按躲本線路末端接地故障最大三倍零序電流整定,線路附近有其他零序互感較大的平行線路時,需要考慮互感的影響.在實際運行中,采用該原則存在以下一些問題.(1)雖然該規(guī)程規(guī)定:66kV及以上線路必須使用實測值,但在基建或改造時線路實測參數(shù)

9、往往不易及時得到而采用了理論計算值.運行經(jīng)驗表明,線路的正序阻抗參數(shù)與實測參數(shù)誤差較小,零序阻抗參數(shù)與實測值誤差較大,由于零序I段不帶延時,據(jù)此所得計算結果可能導致零序I段誤動.(2)零序I段保護范圍受系統(tǒng)方式變化較大,最嚴重的情況下,在保護出口故障時,零序I段無靈敏度,從根本上失去保護的作用.由于微機保護引入了接地距離保護,則對于上述問題,可以得到較好的解決方法.和零序電流保護相比,接地距離保護在整定計算時有如下特點:接地距離保護計算采用的是+X3Io,零序參數(shù)對其影響主要體現(xiàn)在補償系數(shù)K上,而K=(一Z)/(3Z),因此零序參數(shù)的誤差對接地距離保護的計算較零序電流保護的影響要小得多.接地距

10、離保護I段可以保護線路全長的70%,此范圍較穩(wěn)定,基本不受系統(tǒng)方式變化的影響.微機線路保護對接地距離保護有特殊考慮,如采用四邊形特性或在R方向上有一定的補償度,當在I段范圍內(nèi)發(fā)生經(jīng)過渡電阻的接地故障時,接地距離在R方向上的動作范圍要明顯大于僅反映電流的零序電流保護,故接地距離I段的抗過渡電阻的性能比零序電流I段好.對于各類型故障而言,零序電流保護對相問非接地及三相故障不能正確反映,接地距離保護僅對兩相故障不能正確反映.綜上所述,對于聯(lián)絡線及并列雙回線,在有主保護的時候,可以將零序I段退出運行,投入接地距離I段.采用該原則后,系統(tǒng)保護的整體性能有所提高.零序電流I段保護,按躲線末故障計算;直配線

11、零序一段按保護全線且躲過變壓器中低壓側故障的最大不平衡電流計算.即IoI=Kk31o./NcT式中:一可靠系數(shù),1.3,宜取1.31.5;,0一本線路末端故障最大零序電流.3.2.2零序電流段,段基本原則及簡化零序電流段,段基本原則.零序過流段,按本線路末端故障有足夠靈敏度且躲過T接變電站變壓器中低壓側故障的最大不平衡電流整定,且供電變壓器110kV零序一段,與相鄰線路零序逐級配合.即Io=31o/cT/式中:Kl一靈敏系數(shù),取1.5;,0一本線路末端故障最小零序電流.按相關規(guī)程,零序保護最末一段作本線路經(jīng)電阻接地故障和相鄰元件接地故障的后備保護,其電流定值一般不應大于300A,在本線路末端故

12、障時靈敏系數(shù)力爭不小于1.2.即IoI=300A/1.2/NcT(電氣開關(2011.No.iJ25對于并列雙回線,由于零序I段退出運行,本線路零序電流段只考慮和相鄰線路零序電流段配合,而零序電流H段按保全線靈敏度的原則整定,因此可不考慮互感對零序電流保護的影響.考慮到系統(tǒng)穩(wěn)定的要求,零序電流段動作時間均不大于0.6s.對于220kV站之間的110kV聯(lián)絡線,零序,除了需要保全線靈敏度外,還要考慮可能轉供相鄰220kV站負荷,計算出能與,d抑,砷m配合的下級線路保護的,0,0Jli.其中,.,0/(:1.1),d2.,./(Kp=1.1).按此原則整定后,當轉供線路U,段零序定值發(fā)生改變時,聯(lián)

13、絡線定值不會隨著改變,只需校核二者的配合關系,便于定值的管理和統(tǒng)一.3.2.3零序電流保護中零序電壓閉鎖所有110kV線路零序電流保護I段,段都不經(jīng)零序電壓閉鎖,有A3Uo(零序電壓突變量)閉鎖的保護宜投A3Vo閉鎖;零序電流保護段不經(jīng)任何電壓閉鎖.3.2.4零序電流保護方向閉鎖所有110kV線路零序電流保護l段,段都經(jīng)方向閉鎖.220kV變電站所有110kV出線開關零序電流段都不經(jīng)方向閉鎖.()220kV變電站110kV聯(lián)絡線,環(huán)網(wǎng)運行線路,以及環(huán)網(wǎng)布置開環(huán)運行的線路,中間同一變電站背靠背兩開關零序電流段經(jīng)方向閉鎖.對于中性點接地的110kV變壓器,其所在變電站110kV線路開關零序電流保護

14、I段,段,段必須經(jīng)方向閉鎖.3.3微機線路距離保護整定原則的優(yōu)化和簡化目前在湖北咸寧地區(qū)電網(wǎng)投入運行的110kV微機線路保護主要有北京四方的CSLI60B,CSC161和CSCI63系列,許繼電氣的WXH810系列和WXH801,國電南自的PSL620C,東方3220系列等.這些數(shù)字式線路保護的投運極大改善了咸寧地區(qū)電網(wǎng)的運行水平,提高了可靠性.但是由于整定規(guī)程的落后,裝置原理各異,給參數(shù)配合整定帶來困難.北京四方,東方電氣裝置相間和接地距離均采用偏移四邊形動作特性,需要整定電阻分量和電抗分量;許繼電氣裝置接地距離采用偏移四邊形特性的綜合阻抗元件,整定電抗分量,相間距離采用圓特性,整定阻抗分量

15、;國電南自裝置相問和接地距離采用多邊形特性元件,需要整定阻抗值,裝置內(nèi)部程序自動轉換為電抗值.(1)距離保護電阻分量的整定若配置的保護裝置中有零序保護,帶過渡電阻短路可依靠零序保護跳閘,的整定則不必精確計算,以可靠躲過負荷為宜.建議按不超過相間段一半整定.(2)相問距離保護和接地距離保護簡化目前的微機保護均配有相間距離,接地距離保護,且定值都是獨立整定的,在相同計算條件下,接地距離保護定值小于相間距離保護定值.因此可考慮用接地距離保護定值代替相問保護定值,即將兩者定值統(tǒng)一.咸寧地區(qū)電網(wǎng)110kV線路保護裝置保護的配置都有三段相間距離,三段接地距離和四段零序電流保護,對于地區(qū)電網(wǎng),一般開環(huán)運行,

16、零序互感線路比較少,助增系數(shù)的計算相對簡單,因此接地距離保護的加用是可行的.雖然接地距離的準確整定算比較復雜,但在不影響保護效果的前提下可以進行簡化整定,即在110kV系統(tǒng)應用中近似整定.相間距離I段,接地距離I段定值按可靠躲過本線路末端接地故障整定,系數(shù)分別取0.85和0.7;相間距離段定值與接地距離段定值取相同值;接地距離段定值取相間距離段定值的0.78倍;時問的取值與相問距離一致.當線路保護接地距離都加用后,不用考慮接地距離與零序保護的配合關系,相鄰線路接地距離的配合等同相間距離的配合關系.按上述原則整定的接地距離保護計算簡單,功能實用,在地區(qū)l10kV系統(tǒng)線路保護整定中有很好的效果.4

17、輔助整定項說明針對不同型號保護裝置,統(tǒng)一相應的輔助整定值在整定計算中,有不少常見的輔助整定項,將其統(tǒng)一后,不僅可節(jié)省整定計算的時間,而且便于定值的規(guī)范.例舉如下:(1)距離保護:I,段振蕩閉鎖退出;瞬時加速段;I,段按躲變低整定時線路阻抗角統(tǒng)一取72.;同一條線路兩側IjW(靜穩(wěn)破壞檢測電流)一次取值相同;旁路代主變時,Ijw統(tǒng)一取5A.(2)零序電流保護:0.1S延時加速段;TV斷線時退出方向;手合重合閘后零序I段lOOms延時投入;(下轉第28頁)28<電氣開關>(2011.No.1)表2不同故障點的電流值故障距離(km)51O2050消弧線敞障相電流16916

18、9l7O】8O圈接地非故障相電流889092100數(shù)據(jù)分析表明,在一段固定長度的電纜線路內(nèi),單相接地故障時的故障相電容電流和非故障相電容電流都比正常工況下高.在中性點經(jīng)消弧線圈接地情況下,隨著故障點與首端距離的增大,故障相電流和非故障相電流變化不大,略有上升.4.2故障點確定.線路長度不同時在單相接地故障發(fā)生的情況下,中性點經(jīng)消弧線圈接地方式,故障點距離首端5km,分別在供電臂電纜長度為lOkm,20km,40km,60km處發(fā)生A相金屬性接地的單相接地故障,仿真故障情況下電容電流的變化計算結果如圖811所示.0.3750.2500.12500.125-0.2500.375:03=0鰳0,37

19、50.2500.12500.1250.2500.375l圖8lOkm電纜短路電流圖920km電纜短路電流圖1040km電纜短路電流圖1160km電纜短路電流根據(jù)仿真圖形可以得出各種情況下的電流值,將以上仿真結果繪制為表3:表3供電臂長(km)1O204060消弧線故障相電流3555l15170圈接地菲故障相電流17356092由表3可以看出,在故障位置固定情況下,在消弧線圈接地方式下,故障電流和非故障相電流都是增加的.5結論降低接地電流,減少因暫態(tài)故障引起的跳閘事故,在貫通線路中被普遍使用,但是這種接地方式不容易發(fā)現(xiàn)故障,會導致故障的持續(xù)發(fā)展,而且不易判斷故障線路,這些是在實際應用中應該注意的問題.參考文獻1廖宇,全電纜貫通線低電阻接地系統(tǒng)的設計研究J.鐵道工程學報.2009.【2馮寶明.電網(wǎng)中性點接地方式的研究D.山東大學,2006.【3夏道止.電力系統(tǒng)分析上,下冊M.中國電力出版社,2000.4孫福金.鐵路10kV配電網(wǎng)絡電容電流的分