末端電網(wǎng)繼電保護(hù)常見問題探析

熊浩

【摘要】隨著各級部門對電網(wǎng)二次設(shè)備要求地不斷提高，對繼電保護(hù)工作各流程精細(xì)化要求的不斷提升，繼電保護(hù)工作者面臨的壓力隨之增大。因此，研究末端電網(wǎng)繼電保護(hù)常見問題，對繼電保護(hù)專業(yè)來說具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】繼電保護(hù)；常見問題；模型設(shè)計(jì)

1.繼電保護(hù)一般性配置

10kV線路配置為階段式一段瞬時(shí)速斷與三段定時(shí)限過流；主變主保護(hù)為瓦斯保護(hù)、速斷或差動保護(hù)。容量低于6300kVA為電流速斷，單主變10000kVA、雙主變并列6300kVA或2000kVA以上速斷靈敏度不夠配置差動保護(hù)，后備保護(hù)為過電流保護(hù)與過負(fù)荷保護(hù)；電容器保護(hù)為過壓與失壓、速斷與過流、不平衡保護(hù)（根據(jù)接線方式而定）。無母線保護(hù)與零序電流保護(hù)。

2.繼電保護(hù)工作點(diǎn)分析

等值電路模型建立困難，由于農(nóng)網(wǎng)配電線路分支較多及線路架設(shè)、改造后資料統(tǒng)計(jì)等原因，繼電保護(hù)工作者在收集線路線型（架空、電纜）及長度花費(fèi)大量時(shí)間整理；繼電保護(hù)工作是隨電網(wǎng)運(yùn)行方式變化而變化的，在電源點(diǎn)短路容量及綜合阻抗發(fā)生變化、城網(wǎng)負(fù)荷轉(zhuǎn)移、農(nóng)網(wǎng)夏季迎峰、春節(jié)迎峰等變化時(shí)，會重新進(jìn)行保護(hù)整定計(jì)算及試驗(yàn)。

3.縣級電網(wǎng)典型問題分析

（1）負(fù)荷高峰繼電保護(hù)整定計(jì)算要點(diǎn)

根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，最大負(fù)荷電流的確定有五點(diǎn)：線路載流量、線路所帶配變總?cè)萘?、調(diào)度自動化采集相對規(guī)律性的最大負(fù)荷電流、線路末端靈敏度、電流互感器一次額定值?？晒┻x擇的有三種方案：1、以調(diào)度自動化系統(tǒng)中線路春節(jié)最大負(fù)荷電流來考慮，配合供電所提供具備"季節(jié)、地域"特點(diǎn)的負(fù)荷預(yù)測，這種是最穩(wěn)定的，動作正確率也最高，也不用頻繁更改定值，降低繼電保護(hù)試驗(yàn)班的工作強(qiáng)度，但是對調(diào)度自動化數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性與繼電保護(hù)整定專責(zé)的工作經(jīng)驗(yàn)要求較高，負(fù)荷預(yù)測稍有不準(zhǔn)就會造成保護(hù)動作。2、以線路載流量來計(jì)算。根據(jù)上述表格數(shù)據(jù)分析，在線路較長時(shí)，線路短路電流降低，靈敏度下降，顯然，載流量計(jì)算的定值是不能滿足靈敏度要求的，簡言之，線路的一次設(shè)備是不能脫離電力系統(tǒng)潮流來考慮的，如果實(shí)際允許，可以在分支線路較長線路配以熔斷器以提高線路靈敏度。3、以電流互感器一次額定值的1.5～2倍來計(jì)算。能有效地保證負(fù)荷高峰期間繼電保護(hù)動作的正確性，當(dāng)然不足之處與第二種同理，且犧牲了部分選擇性，因速斷保護(hù)不能保護(hù)線路全長，定時(shí)限過流保護(hù)作為電流速斷的后備保護(hù)，必須具有保護(hù)線路全長的作用，而根據(jù)變比來計(jì)算，在離主干線較遠(yuǎn)點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，繼電保護(hù)自動裝置不能動作，另外，靈敏度也沒達(dá)到要求。為了彌補(bǔ)上述不足，此方案只能短時(shí)運(yùn)行，負(fù)荷高峰后須盡快調(diào)整過來。

（2）定時(shí)限過電流保護(hù)如何整定？

問題描述：末端10kV線路保護(hù)一般配置速斷保護(hù)和定時(shí)限過電流保護(hù)，定時(shí)限過電流保護(hù)按線路最大負(fù)荷電流來整定。不少繼電保護(hù)專業(yè)人員在實(shí)際整定計(jì)算過程中將第三段定時(shí)限過電流保護(hù)應(yīng)按線路載流量來整定，這樣的好處在于避免在負(fù)荷高峰波動時(shí)頻繁調(diào)整定值。

（圖1）

分析：速斷保護(hù)不能保護(hù)線路全長，定時(shí)限過電流保護(hù)作為主保護(hù)速斷保護(hù)的后備保護(hù)，必須起著保護(hù)線路全長的作用。如果按照線路載流量來整定，試想，一條相當(dāng)長的線型為LGJ-185的導(dǎo)線，載流量為515A，線路末端短路電流趨近于零，如果仍按515 A的載流量來計(jì)算，勢必很長的一段末端線路都是無保護(hù)運(yùn)行的。

總結(jié)：過電流保護(hù)的條件為保護(hù)線路全長，在線路不太長的情況下，可以按載流量或配變?nèi)萘縼砉浪悖羰且堰^電流定值整定到比較準(zhǔn)確，仍需按最大負(fù)荷電流計(jì)算，并保證一定靈敏度。當(dāng)然，如果按最大負(fù)荷電流來整定，那么對設(shè)備參數(shù)提出的要求較高。

（3）保護(hù)連跳問題如何避免？

問題描述：對于末端電網(wǎng)來講，最難點(diǎn)，是保證主變高壓側(cè)和饋線出口繼電保護(hù)定值上的選擇性，由于繼電保護(hù)參數(shù)收集上的問題，可能計(jì)算出的定值在上下級上會發(fā)生動作重合區(qū)，使上下級保護(hù)區(qū)重疊，導(dǎo)致繼電保護(hù)連跳的發(fā)生。

分析：假定在繼電保護(hù)參數(shù)不夠準(zhǔn)確的情況下，對于末端線路的速斷保護(hù)，可以適當(dāng)?shù)慕档屠^電保護(hù)定值以提高靈敏性，靠后備保護(hù)保證動作的準(zhǔn)確性。對于主變的高壓側(cè)保護(hù)，可給把無時(shí)限的速斷保護(hù)改成時(shí)限很短的限時(shí)速斷保護(hù)，或者增設(shè)限時(shí)速斷保護(hù)，再提高速斷保護(hù)動作值，以保證選擇性，即配全三段式過流保護(hù)，然后總體綜合配置作為主保護(hù)的差動保護(hù)（差動保護(hù)能較靈敏地反應(yīng)主變故障，是較大容量主變的主保護(hù)），以保證動作準(zhǔn)確性。

總結(jié)：對于繼電保護(hù)參數(shù)不夠準(zhǔn)確的電網(wǎng)來講，上述方法可以起到較好補(bǔ)充效果。當(dāng)然，如果能準(zhǔn)確劃分繼電保護(hù)動作區(qū)域，使上下級之間不發(fā)生保護(hù)區(qū)重疊，繼電保護(hù)選擇性得以滿足，可不需增設(shè)第二段保護(hù)。

（4）串供較多的變電站不帶方向的輸電線路保護(hù)如何配置？

問題描述：對于串供較多的變電站，繼電保護(hù)配置上存在兩點(diǎn)問題：一是時(shí)間階梯不能確定（上級電網(wǎng)時(shí)限已有限額要求），二是既可作為進(jìn)線電源又可作出線電源的同一點(diǎn)保護(hù)，既可能帶一座、兩座或者更多變電站的情況，保護(hù)配置較為復(fù)雜。

分析：串供變電站的運(yùn)行方式變化較復(fù)雜，繼電保護(hù)定值調(diào)整也會隨之增加。在繼電保護(hù)裝置未滿足要求或者繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置不滿足方向性的情況下，可按該繼電保護(hù)裝置最大運(yùn)行方式（即承擔(dān)最多變電站）來整定計(jì)算，按最小運(yùn)行方式（即承擔(dān)最少變電站）來進(jìn)行靈敏度校驗(yàn)。通過該變電站或其他變電站自身保護(hù)來補(bǔ)充輸電線路繼電保護(hù)選擇性的不足。

（5）自動重合閘

設(shè)備可靠性與供電可靠性的比較，是自動重合閘投與不投的關(guān)鍵砝碼，輸電線路多為瞬時(shí)性故障，自動重合閘成功率可達(dá)80%以上，所以10kV線路可投入重合閘前加速的三相一次重合閘。投入重合閘有四點(diǎn)問題，1.斷路器遮斷容量不足，造成斷路器抗二次沖擊的絕緣強(qiáng)度降低；2.對線路的二次傷害引起故障擴(kuò)大；3.因電容器電壓不能突變造成殘壓與重合電壓疊加而增大合閘涌流；4.高壓電機(jī)在立停立起時(shí)受到的啟動電流沖擊。解決這四個(gè)問題方法，1.統(tǒng)計(jì)斷路器投切次數(shù)，定期做好試驗(yàn)；2.整定自動重合閘速動性；3.增設(shè)時(shí)間繼電器讓電容器延時(shí)放電；4、高壓電機(jī)增設(shè)失壓保護(hù)；自動重合閘對提高供電可靠性、經(jīng)濟(jì)效益是顯而易見的，但對設(shè)備的傷害與增大檢修人員維護(hù)量也不可忽視。小電流接地選線 目前，通過母線零序電壓和相電壓能判斷是否接地及接地相，接地線的判斷仍采用試?yán)懦ㄅ袛?，如?0kV出線較多或涉及到重要電力客戶，這將增加調(diào)度員工作量與降低電網(wǎng)供電可靠性。由于故障量與正常量的對比性較小，小電流接地選線的靈敏性是研發(fā)選線裝置的瓶頸問題。

4.35kV變電站繼電保護(hù)典型模型設(shè)計(jì)

因35kV變電站模型基本一致，可通過對繼電保護(hù)工作原理及計(jì)算要求的熟悉，以實(shí)際的各類參數(shù)為基礎(chǔ)，建立符合繼電保護(hù)工作標(biāo)準(zhǔn)要求的應(yīng)用程序，使整定計(jì)算工作得到最大限度簡化。

繼電保護(hù)整定計(jì)算表格的應(yīng)用，大大降低了整定計(jì)算工作的工作量，每一點(diǎn)的短路容量及短路電流一目了然，便于繼電保護(hù)整定計(jì)算人員進(jìn)行短路點(diǎn)分析，能輔助不需要懂太多電力系統(tǒng)分析、潮流計(jì)算、繼電保護(hù)整定計(jì)算的工作者較快速地掌握計(jì)算保護(hù)整定計(jì)算原理，快速適應(yīng)繼電保護(hù)崗位，對于"標(biāo)準(zhǔn)化"縣級35kV電網(wǎng)來說，具有"典型性"軟件的推廣意義。

5 結(jié)語

綜上所述，由于縣級電網(wǎng)處在電網(wǎng)的最末端，人員力量配備不足，且繼電保護(hù)對人員專業(yè)水平要求非常高，所以要滿足作為"電網(wǎng)第一道防線"的繼電保護(hù)工作的專業(yè)水平要求，繼電保護(hù)專業(yè)性強(qiáng)，工作人員應(yīng)嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致，具備豐富的理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)應(yīng)不斷掌握新知識，新技術(shù)，新設(shè)備，以適應(yīng)繼電保護(hù)的不斷發(fā)展。