閉環(huán)線路整定計(jì)算的方法探討

馬 敏

（四川省電力公司資陽公司，四川 資陽 641300）

近年來，隨著供電負(fù)荷地增長，在110kV線路的運(yùn)行中，越來越多的應(yīng)用閉環(huán)線路，大大的提高了供電的可靠性。但是閉環(huán)電路對繼電保護(hù)的要求也相應(yīng)提高，并且整定復(fù)雜，這就需要對整定計(jì)算的方法進(jìn)行探究，本文是以110kV閉環(huán)線路的整定計(jì)算為例，分析了整定計(jì)算的問題和注意事項(xiàng)。

一、110kV閉環(huán)線路的概述

在110kV閉環(huán)線路的運(yùn)行中，繼電保護(hù)不僅僅關(guān)系著供電的效率，還關(guān)系著供電的安全性，因此需要合理整定全網(wǎng)整定值，促進(jìn)110kV的安全有效運(yùn)行。

（一）110kV閉環(huán)線路運(yùn)行的條件

在110kV的閉環(huán)線路運(yùn)行中，需要滿足的條件：首先在閉環(huán)線路運(yùn)行中的線路必須參與閉環(huán)運(yùn)行的線路必須配置有光纖電流縱差保護(hù)，且不允許出現(xiàn)環(huán)內(nèi)套環(huán)的運(yùn)行方式。其次,地方電源經(jīng)環(huán)網(wǎng)布置110kV線路并網(wǎng)時，必須使該電氣環(huán)處于開環(huán)狀態(tài)，同時相關(guān)雙回路線路不能并列運(yùn)行。

（二）閉環(huán)線路中的繼電保護(hù)

在閉環(huán)線路的運(yùn)行中，容易出現(xiàn)電氣設(shè)備運(yùn)行不正常的現(xiàn)象，因此需要以運(yùn)行維護(hù)的條件為依據(jù)，顯示出信號或者是跳閘的現(xiàn)象，進(jìn)而對危害的動作進(jìn)行延時，最大限度的降低事故的破壞性。與此同時，在電力系統(tǒng)中，設(shè)備發(fā)生短路故障，可以通過繼電保護(hù)對故障元件進(jìn)行有效的切除，避免元件遭到相應(yīng)的破壞。

二、閉環(huán)線路進(jìn)行整定計(jì)算的方法探討

由于繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)運(yùn)行的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此需要對閉環(huán)線路的繼電保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算，以電力系統(tǒng)的具體運(yùn)行情況為依據(jù)，借助網(wǎng)絡(luò)計(jì)算工具對系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)。整定計(jì)算主要是針對保護(hù)裝置進(jìn)行的，通過對其運(yùn)行定值的計(jì)算，同時對電網(wǎng)規(guī)劃和保護(hù)配置工作進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓芾砗椭笇?dǎo)，進(jìn)而使保護(hù)系統(tǒng)更加合理安全的運(yùn)行。作為繼電保護(hù)的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，整定計(jì)算的正確性和合理性對整個電力系統(tǒng)的保護(hù)裝置的和諧工作起到積極的促進(jìn)作用。

（一）閉環(huán)線路整定計(jì)算的基本要求

在對閉環(huán)線路進(jìn)行整定計(jì)算時，需要按照一定的原則進(jìn)行，進(jìn)而保證電力系統(tǒng)的安全有效運(yùn)行。閉環(huán)線路運(yùn)行過程中，通常受到助增、分支系數(shù)的影響，所以在整定計(jì)算過程中，一定要具備充足的條件。具體表現(xiàn)在以下幾個方面：閉環(huán)線路上一定要配有光纖電流縱差保護(hù)設(shè)備；絕不允許出現(xiàn)環(huán)內(nèi)套環(huán)現(xiàn)象。同時，閉環(huán)運(yùn)行線路不可分接于變電站上的不同母線之上。對于地方電源而言，如果經(jīng)環(huán)網(wǎng)110kV線路，則該電氣環(huán)一定要保持開環(huán)運(yùn)行狀態(tài)；對于地方電源并網(wǎng)發(fā)電路徑而言，沿線如果有雙回路布設(shè)的110kV線路時，該雙回路線路一定要避免并列運(yùn)行。首先，要做到選擇性、靈敏性、速動性和可靠性相互協(xié)調(diào)。因此在進(jìn)行繼電保護(hù)的整定計(jì)算時，需要確保定值的合理性，即保持繼電保護(hù)的靈敏性、可靠性、速動性以及選擇性等相互平衡。由于這四個性質(zhì)之間存在著相互否定的關(guān)系，因此在處理之間關(guān)系時，要根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際需要決定將哪一個性質(zhì)作為關(guān)鍵的考慮因素，然后確定最佳的方案，進(jìn)而滿足電力系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際需要。其次，要選擇合適的運(yùn)行方式，無論是在短路計(jì)算還是在最大負(fù)荷的條件下，對繼電保護(hù)的整定計(jì)算都是需要借助一定的運(yùn)行方式，因此運(yùn)行方式的選擇對系統(tǒng)整體的性能，并且還會影響到保護(hù)配置的選擇和保護(hù)的評價，這就需要綜合分析多種因素，采用最優(yōu)的運(yùn)行方式。在運(yùn)行方式的選擇中，要提高運(yùn)算的合理性，并從繼電保護(hù)的實(shí)際需求著手，例如確定變壓器的中性點(diǎn)是否接地運(yùn)行等。此外，還需要選擇正確的參數(shù)，保證參數(shù)的準(zhǔn)確性，包括零序阻抗參數(shù)以及互感器的相應(yīng)參數(shù)等等，只有依靠正確的參數(shù)，才能夠保證整定計(jì)算的正確性。因?yàn)樵趯^電保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算時，存在著多種參數(shù)，并且不同調(diào)度部門對參數(shù)整定的范圍存在著一定的差異，這就需要在合適的運(yùn)行方式的指導(dǎo)下，歸算出等值的阻抗，同時保證上級調(diào)度能夠?qū)髠浔Ｗo(hù)的整定提出相應(yīng)的動作時間參數(shù)。

通常情況下，110kV線路不僅有光纖電流差動保護(hù)，而且還要適當(dāng)?shù)嘏渲靡恍┚嚯x，比如相間或者接地等，同時還要有零序保護(hù)。對于零序I段而言，因其受到電網(wǎng)運(yùn)行模式的影響非常的大，而且比較容易發(fā)生誤動操作現(xiàn)象，所以實(shí)際運(yùn)行過程中對零序I段保護(hù)予以取消；對于零序Ⅱ段電流值而言，根據(jù)本線路末端的接地故障時有規(guī)定的靈敏系數(shù)，同時還與相鄰線路I段、Ⅱ段有機(jī)地配合在一起，其中動作時間跟你講配合關(guān)系適當(dāng)進(jìn)行整定；對于零序Ⅲ段電流值而言，根據(jù)本線路末端接地故障時的靈敏系數(shù)，一次值不可高于300安，而且還可以躲過本線路末端變壓器其他各側(cè)三相短路時的最大不平衡電流整定，動作時間按配合關(guān)系整定。

距離保護(hù)整定原則：對于距離I段而言，根據(jù)保本線路總長度的70%之規(guī)定，對其靈敏度進(jìn)行整定。ZdzI=Kk*Zl（Kk≤0.7）；對于距離II段而言，根據(jù)保本線路末端故障問題，對其進(jìn)行超過1.5倍靈敏度整定。對于變電站出線而言，按照與主變110kV側(cè)阻抗保護(hù)I段定值，實(shí)施反配合整定。這主要是為了有效防范越級跳閘。對于距離III段而言，對相鄰下級線未故障有足夠靈敏度整定；躲最大負(fù)荷電流整定；保所供變壓器低壓側(cè)有1.2靈敏度整定。通常根據(jù)保所供變壓器低壓側(cè)有1.2靈敏度整定，這樣就可有效滿足其他條件。在此過程中，應(yīng)當(dāng)注意助增電流對保護(hù)的影響。

（二）閉環(huán)線路整定計(jì)算的內(nèi)容

對閉環(huán)線路的整定計(jì)算是一個綜合性的過程，對整個電力系統(tǒng)的運(yùn)行起著至關(guān)重要的影響。首先，整定計(jì)算人員結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)行的具體需求以及地區(qū)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況，制定符合具有較強(qiáng)的靈敏性、選擇性的保護(hù)配置方案。其次，要保證各個繼電保護(hù)功能之間形成相互配合的關(guān)系，由于繼電保護(hù)裝置由多個電氣元件構(gòu)成，其各自的作用、選擇性以及靈敏性存在較大的差異，這就需要確保主要的元件具備一定的選擇性和靈敏性，對于一些輔助的元件只需具備一定的靈敏性即可。此外，保證各個裝置之間的配合關(guān)系協(xié)調(diào)，主要是通過對短路電流的計(jì)算，將相鄰保護(hù)裝置的動作時間以及靈敏度方面進(jìn)行相互的配合，保證其選擇性滿足規(guī)定的要求。這樣在系統(tǒng)發(fā)生故障時，可以借助故障線路對上一級相鄰路線更為靈敏的特點(diǎn)，為保證系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性創(chuàng)造有利的條件。

圖1

在對閉環(huán)線路進(jìn)行整定計(jì)算的過程中，需要從分支系數(shù)和助增系數(shù)兩個方面著手。就電流分支系數(shù)而言，是指在相鄰線路短路時，流過本線路的短路電流占流過相鄰線路短路電流的分?jǐn)?shù)。一般由于電流保護(hù)I段無需只保護(hù)本線路的全部，不考慮分支系數(shù)。電流保護(hù)II段和III段在多電源網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)進(jìn)行考慮。對過電流保護(hù)來說，在整定配合上應(yīng)選取可能出現(xiàn)的最大分支系數(shù)。如上圖所示，在D點(diǎn)發(fā)生短路，假設(shè)1DL及2DL繼電器的過電流保護(hù)均剛剛起動，即它們都處在靈敏度相等的狀態(tài)下，則有如下關(guān)系式：

助增系數(shù)等于電流分支系數(shù)的倒數(shù)，助增系數(shù)將使距離保護(hù)測量到的阻抗增大。在整定阻抗不變的情況下距離保護(hù)測量阻抗的加大意味著保護(hù)范圍縮小。如果助增電流越大，保護(hù)范圍縮小越多。由于I段無需只保護(hù)本線路的全部，從短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處之間不會再有其他分支，因此不會出現(xiàn)分支電流，不受運(yùn)行方式的影響，這是距離I段的突出優(yōu)點(diǎn)。II段和III段的保護(hù)范圍伸到相鄰線路上去了，可能存在分支電流，在多電源網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)進(jìn)行考慮助增系數(shù)。為保證選擇性，在整定配合上應(yīng)選取可能出現(xiàn)的最小助增系數(shù)。

（三）閉環(huán)線路整定計(jì)算的注意事項(xiàng)

在對閉環(huán)線路進(jìn)行整定計(jì)算時，需要涉及多個相應(yīng)的環(huán)節(jié)，這就需要對一些特殊事項(xiàng)進(jìn)行處理，一般而言，在對閉環(huán)線路的整定計(jì)算中，注意事項(xiàng)主要分為以下幾種：

首先，要注意相鄰上下級之間的配合關(guān)系，這就需要從兩個方面進(jìn)行，一方面要考慮正常運(yùn)行方式下考慮相互的關(guān)系，另一方面要對運(yùn)行方式改變的形勢下對相互關(guān)系進(jìn)行考慮，特別是對采取的臨時性的改變措施進(jìn)行慎重的考慮。其次，在系統(tǒng)的運(yùn)行方式出現(xiàn)改變時，需要對相應(yīng)的保護(hù)進(jìn)行重新計(jì)算或者是校驗(yàn)，確保計(jì)算滿足新的運(yùn)行方式的要求。再次，在閉環(huán)線路的整定計(jì)算時，需要對不同的保護(hù)有不同的側(cè)重，特別是對主保護(hù)與后備保護(hù)的關(guān)系處理，堅(jiān)持以主保護(hù)為主，并且兼顧后備保護(hù)，在保證主保護(hù)作用的基礎(chǔ)上，最大限度的提高后備設(shè)備的靈敏度。此外，在大的接地電流系統(tǒng)中，需要根據(jù)變壓器中性點(diǎn)的分布情況，合理布置設(shè)備，確保設(shè)備的安全，降低設(shè)備的零序電抗變化，進(jìn)而做到對閉環(huán)線路的有效保護(hù)，同時要避免接地點(diǎn)過多的現(xiàn)象。總之，在對閉環(huán)線路進(jìn)行整定計(jì)算時，要設(shè)計(jì)一定的方案，確保方案具有較高的運(yùn)行方式，進(jìn)而提高整個閉環(huán)線路的適應(yīng)性。

結(jié)語

隨著人們對電力需求的不斷提高，對電力行業(yè)的發(fā)展提出了更高的要求，因此需要提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率和安全性，這也是發(fā)展可持續(xù)電力的必然要求。由于閉環(huán)線路成為電力系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢，為了保證閉環(huán)線路運(yùn)行的可靠性和安全性，需要對其進(jìn)行繼電保護(hù)。繼電保護(hù)需要借助對閉環(huán)線路的整定計(jì)算，進(jìn)而得出系統(tǒng)運(yùn)行的相應(yīng)參數(shù)，及時的發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行中的相應(yīng)問題，保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電力行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。但是對于110KV閉環(huán)線路的整定計(jì)算是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，還需要不斷的探索，這就需要整定計(jì)算人員根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)，采取合適的方式進(jìn)行整定計(jì)算。

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