地級(jí)電網(wǎng)110kV微機(jī)線路保護(hù)整定計(jì)算原則的優(yōu)化實(shí)踐

1、地級(jí)電網(wǎng)110kV微機(jī)線路保護(hù)整定計(jì)算原則的優(yōu)化實(shí)踐<電氣開(kāi)關(guān)(2011.No.1)23文章編號(hào):1004289X(2011)O1002304地級(jí)電網(wǎng)llOkV微機(jī)線路保護(hù)整定計(jì)算原則的優(yōu)化實(shí)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(jí)電網(wǎng)實(shí)際情況出發(fā),介紹整定計(jì)算所遵循的原則以及整定計(jì)算中所遇到的一些特殊問(wèn)題的處理辦法,分析并提出了110kV微機(jī)線路保護(hù)的簡(jiǎn)化原則和優(yōu)化方案.為繼電保護(hù)工作者在整定計(jì)算環(huán)節(jié)中通過(guò)分析規(guī)程并結(jié)合保護(hù)特性研究簡(jiǎn)化計(jì)算方法提供了策略性的建議,對(duì)確保電網(wǎng)運(yùn)行安全可靠,減少誤整定,提高工作效率具有實(shí)際意義.關(guān)鍵詞:1lOkV線路保護(hù)

2、;整定計(jì)算;簡(jiǎn)化與優(yōu)化中圖分類號(hào):TM773文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(hù)及安全自動(dòng)裝置的整定值是繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置準(zhǔn)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(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)程(DL/T一2007),結(jié)合地級(jí)電網(wǎng)的實(shí)際情況,經(jīng)過(guò)實(shí)踐摸索總結(jié)了以下整定原則及一些特殊問(wèn)題的處理方法,并對(duì)部分整定計(jì)算原則進(jìn)行了優(yōu)化修正和簡(jiǎn)化,以符合當(dāng)前的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).對(duì)提高工作效率,減少誤整定,確保電網(wǎng)運(yùn)行安全可靠有著實(shí)際的意義.2110kV線路運(yùn)行方式及保護(hù)配置地級(jí)地區(qū)110kV線路主要采用環(huán)網(wǎng)布置,開(kāi)環(huán)輻射形運(yùn)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(luò)線兩種類型.110kV線路微機(jī)保護(hù)選型已規(guī)范化,基本功能配置為:電流差動(dòng)保護(hù)全線速動(dòng);三段相間距離和接地距離;四段零序方向過(guò)流;二段TV斷線過(guò)流;三相一次重合閘.3l1

6、0kV線路保護(hù)整定計(jì)算及簡(jiǎn)化原則3.1差動(dòng)保護(hù)定值整定(1)突變量啟動(dòng)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(dòng)定值:按躲過(guò)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(guò)300A,建議取200<電氣開(kāi)關(guān))(2011.No.1)240A.(3)分相差動(dòng)動(dòng)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(dòng)動(dòng)作電流:按線路經(jīng)高阻接地時(shí)零序差動(dòng)繼電器可以動(dòng)作靈敏度整定,通常取一次電流值不超過(guò)300A,建議取240A整定,時(shí)間為0.3s.(5)靜穩(wěn)態(tài)破壞電流定值:按過(guò)負(fù)荷電流

7、考慮,并應(yīng)留有一定裕度.建議取1.2倍最大負(fù)荷電流.(6)TA斷線后分相差動(dòng)定值:按躲過(guò)正常運(yùn)行的最大負(fù)荷電流整定.3.2110kV微機(jī)線路零序電流保護(hù)整定原則的優(yōu)化和簡(jiǎn)化階段式零序電流保護(hù)和接地距離保護(hù)都可以作為接地故障的后備保護(hù),這兩種不同動(dòng)作原理的保護(hù)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(hù)系統(tǒng)更可靠,相反,它使得階段式零序電流保護(hù)和接地距離保護(hù)的整定計(jì)算變得更加復(fù)雜,也在一定程度上為系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行埋下了隱患.因而,在接地距離保護(hù)得到廣泛應(yīng)用的同時(shí),階段式零序電流保護(hù)可以進(jìn)行一定的簡(jiǎn)化.對(duì)于線路上發(fā)生的接地故障,接地距離保護(hù)基本都可以正確的動(dòng)作來(lái)切除故障,但接地距離保護(hù)有一個(gè)

8、固有的缺陷,就是無(wú)法正確處理經(jīng)大過(guò)渡電阻短路的接地故障.階段式零序保護(hù)僅通過(guò)流過(guò)保護(hù)的零序電流來(lái)判斷是否存在接地故障,而不會(huì)判斷故障有沒(méi)有經(jīng)過(guò)渡電阻.鑒于零序電流保護(hù)處理經(jīng)過(guò)渡電阻接地故障的優(yōu)點(diǎn),它可以彌補(bǔ)接地距離保護(hù)在切除經(jīng)過(guò)渡電阻故障能力的不足,充分發(fā)揮其輔助保護(hù)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(hù)裝置運(yùn)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(shí),需要考慮互感的影響.在實(shí)際運(yùn)行中,采用該原則存在以下一些問(wèn)題.(1)雖然該規(guī)程規(guī)定:66kV及以上線路必須使用實(shí)測(cè)值,但在基建或改造時(shí)線路實(shí)測(cè)參數(shù)

9、往往不易及時(shí)得到而采用了理論計(jì)算值.運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,線路的正序阻抗參數(shù)與實(shí)測(cè)參數(shù)誤差較小,零序阻抗參數(shù)與實(shí)測(cè)值誤差較大,由于零序I段不帶延時(shí),據(jù)此所得計(jì)算結(jié)果可能導(dǎo)致零序I段誤動(dòng).(2)零序I段保護(hù)范圍受系統(tǒng)方式變化較大,最嚴(yán)重的情況下,在保護(hù)出口故障時(shí),零序I段無(wú)靈敏度,從根本上失去保護(hù)的作用.由于微機(jī)保護(hù)引入了接地距離保護(hù),則對(duì)于上述問(wèn)題,可以得到較好的解決方法.和零序電流保護(hù)相比,接地距離保護(hù)在整定計(jì)算時(shí)有如下特點(diǎn):接地距離保護(hù)計(jì)算采用的是+X3Io,零序參數(shù)對(duì)其影響主要體現(xiàn)在補(bǔ)償系數(shù)K上,而K=(一Z)/(3Z),因此零序參數(shù)的誤差對(duì)接地距離保護(hù)的計(jì)算較零序電流保護(hù)的影響要小得多.接地距

10、離保護(hù)I段可以保護(hù)線路全長(zhǎng)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(jī)線路保護(hù)對(duì)接地距離保護(hù)有特殊考慮,如采用四邊形特性或在R方向上有一定的補(bǔ)償度,當(dāng)在I段范圍內(nèi)發(fā)生經(jīng)過(guò)渡電阻的接地故障時(shí),接地距離在R方向上的動(dòng)作范圍要明顯大于僅反映電流的零序電流保護(hù),故接地距離I段的抗過(guò)渡電阻的性能比零序電流I段好.對(duì)于各類型故障而言,零序電流保護(hù)對(duì)相問(wèn)非接地及三相故障不能正確反映,接地距離保護(hù)僅對(duì)兩相故障不能正確反映.綜上所述,對(duì)于聯(lián)絡(luò)線及并列雙回線,在有主保護(hù)的時(shí)候,可以將零序I段退出運(yùn)行,投入接地距離I段.采用該原則后,系統(tǒng)保護(hù)的整體性能有所提高.零序電流I段保護(hù),按躲線末故障計(jì)算;直配線

11、零序一段按保護(hù)全線且躲過(guò)變壓器中低壓側(cè)故障的最大不平衡電流計(jì)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(jiǎn)化零序電流段,段基本原則.零序過(guò)流段,按本線路末端故障有足夠靈敏度且躲過(guò)T接變電站變壓器中低壓側(cè)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(jí)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(guān)規(guī)程,零序保護(hù)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(hù),其電流定值一般不應(yīng)大于300A,在本線路末端故

12、障時(shí)靈敏系數(shù)力爭(zhēng)不小于1.2.即IoI=300A/1.2/NcT(電氣開(kāi)關(guān)(2011.No.iJ25對(duì)于并列雙回線,由于零序I段退出運(yùn)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(duì)零序電流保護(hù)的影響.考慮到系統(tǒng)穩(wěn)定的要求,零序電流段動(dòng)作時(shí)間均不大于0.6s.對(duì)于220kV站之間的110kV聯(lián)絡(luò)線,零序,除了需要保全線靈敏度外,還要考慮可能轉(zhuǎn)供相鄰220kV站負(fù)荷,計(jì)算出能與,d抑,砷m配合的下級(jí)線路保護(hù)的,0,0Jli.其中,.,0/(:1.1),d2.,./(Kp=1.1).按此原則整定后,當(dāng)轉(zhuǎn)供線路U,段零序定值發(fā)生改變時(shí),聯(lián)

13、絡(luò)線定值不會(huì)隨著改變,只需校核二者的配合關(guān)系,便于定值的管理和統(tǒng)一.3.2.3零序電流保護(hù)中零序電壓閉鎖所有110kV線路零序電流保護(hù)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(hù)宜投A3Vo閉鎖;零序電流保護(hù)段不經(jīng)任何電壓閉鎖.3.2.4零序電流保護(hù)方向閉鎖所有110kV線路零序電流保護(hù)l段,段都經(jīng)方向閉鎖.220kV變電站所有110kV出線開(kāi)關(guān)零序電流段都不經(jīng)方向閉鎖.()220kV變電站110kV聯(lián)絡(luò)線,環(huán)網(wǎng)運(yùn)行線路,以及環(huán)網(wǎng)布置開(kāi)環(huán)運(yùn)行的線路,中間同一變電站背靠背兩開(kāi)關(guān)零序電流段經(jīng)方向閉鎖.對(duì)于中性點(diǎn)接地的110kV變壓器,其所在變電站110kV線路開(kāi)關(guān)零序電流保護(hù)

14、I段,段,段必須經(jīng)方向閉鎖.3.3微機(jī)線路距離保護(hù)整定原則的優(yōu)化和簡(jiǎn)化目前在湖北咸寧地區(qū)電網(wǎng)投入運(yùn)行的110kV微機(jī)線路保護(hù)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(guó)電南自的PSL620C,東方3220系列等.這些數(shù)字式線路保護(hù)的投運(yùn)極大改善了咸寧地區(qū)電網(wǎng)的運(yùn)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(lái)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(dòng)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(guó)電南自裝置相問(wèn)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(dòng)轉(zhuǎn)換為電抗值.(1)距離保護(hù)電阻分量的整定若配置的保護(hù)裝置中有零序保護(hù),帶過(guò)渡電阻短路可依靠零序保護(hù)跳閘,的整定則不必精確計(jì)算,以可靠躲過(guò)負(fù)荷為宜.建議按不超過(guò)相間段一半整定.(2)相問(wèn)距離保護(hù)和接地距離保護(hù)簡(jiǎn)化目前的微機(jī)保護(hù)均配有相間距離,接地距離保護(hù),且定值都是獨(dú)立整定的,在相同計(jì)算條件下,接地距離保護(hù)定值小于相間距離保護(hù)定值.因此可考慮用接地距離保護(hù)定值代替相問(wèn)保護(hù)定值,即將兩者定值統(tǒng)一.咸寧地區(qū)電網(wǎng)110kV線路保護(hù)裝置保護(hù)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(hù),對(duì)于地區(qū)電網(wǎng),一般開(kāi)環(huán)運(yùn)行,

16、零序互感線路比較少,助增系數(shù)的計(jì)算相對(duì)簡(jiǎn)單,因此接地距離保護(hù)的加用是可行的.雖然接地距離的準(zhǔn)確整定算比較復(fù)雜,但在不影響保護(hù)效果的前提下可以進(jìn)行簡(jiǎn)化整定,即在110kV系統(tǒng)應(yīng)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(guò)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(shí)問(wèn)的取值與相問(wèn)距離一致.當(dāng)線路保護(hù)接地距離都加用后,不用考慮接地距離與零序保護(hù)的配合關(guān)系,相鄰線路接地距離的配合等同相間距離的配合關(guān)系.按上述原則整定的接地距離保護(hù)計(jì)算簡(jiǎn)單,功能實(shí)用,在地區(qū)l10kV系統(tǒng)線路保護(hù)整定中有很好的效果.4

17、輔助整定項(xiàng)說(shuō)明針對(duì)不同型號(hào)保護(hù)裝置,統(tǒng)一相應(yīng)的輔助整定值在整定計(jì)算中,有不少常見(jiàn)的輔助整定項(xiàng),將其統(tǒng)一后,不僅可節(jié)省整定計(jì)算的時(shí)間,而且便于定值的規(guī)范.例舉如下:(1)距離保護(hù):I,段振蕩閉鎖退出;瞬時(shí)加速段;I,段按躲變低整定時(shí)線路阻抗角統(tǒng)一取72.;同一條線路兩側(cè)IjW(靜穩(wěn)破壞檢測(cè)電流)一次取值相同;旁路代主變時(shí),Ijw統(tǒng)一取5A.(2)零序電流保護(hù):0.1S延時(shí)加速段;TV斷線時(shí)退出方向;手合重合閘后零序I段lOOms延時(shí)投入;(下轉(zhuǎn)第28頁(yè))28<電氣開(kāi)關(guān)>(2011.No.1)表2不同故障點(diǎn)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(zhǎng)度的電纜線路內(nèi),單相接地故障時(shí)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(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地情況下,隨著故障點(diǎn)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(diǎn)確定.線路長(zhǎng)度不同時(shí)在單相接地故障發(fā)生的情況下,中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式,故障點(diǎn)距離首端5km,分別在供電臂電纜長(zhǎng)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(jì)算結(jié)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(jié)果繪制為表3:表3供電臂長(zhǎng)(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(jié)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(huì)導(dǎo)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(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該注意的問(wèn)題.參考文獻(xiàn)1廖宇,全電纜貫通線低電阻接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究J.鐵道工程學(xué)報(bào).2009.【2馮寶明.電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的研究D.山東大學(xué),2006.【3夏道止.電力系統(tǒng)分析上,下冊(cè)M.中國(guó)電力出版社,2000.4孫福金.鐵路10kV配電網(wǎng)絡(luò)電容電流的分