配电线路继电保护整定计算问题分析

电力系统继电保护设计

前言

继电保护科学和技术是随电力系统的发展而发展起来的。电力系统发生短路是不可避免的，为避免发电机被烧坏发明了断开短路的设备，保护发电机。由于电力系统的发展，熔断器已不能满足选择性和快速性的要求，于1890年后出现了直接装于断路器上反应一次电流的电磁型过电流继电器。19世纪初，继电器才广泛用于电力系统保护，被认为是继电保护技术发展的开端。1901年出线了感应型过电流继电器。1908年提出了比较被保护元件两端电流的电流差动保护原理。1910年方向性电流保护开始应用，并出现了将电流与电压相比较的保护原理。1920年后距离保护装置的出现。1927年前后，出现了利用高压输电线载波传送输电线路两端功率方向或电流相位的高频保护装置。1950稍后，提出了利用故障点产生的行波实现快速保护的设想。1975年前后诞生了行波保护装置。1980年左右工频突变量原理的保护被大量研究。1990年后该原理的保护装置被广泛应用。与此同时，继电保护装置经历了机电式保护装置、静态继电保护装置和数字式继电保护装置三个发展阶段。20世界50年代，出现了晶体管式继电保护装置。20世纪70年代，晶体管式保护在我国被大量采用。20世纪80年代后期，静态继电保护由晶体管式向集成电路式过度，成为静态继电保护的主要形式。20世纪60年代末，有了用小型计算机实现继电保护的设想。20世纪70年代后期，出现了性能比较完善的微机保护样机并投入系统试运行。80年代，微机保护在硬件结构和软件技术方面已趋成熟。进入90年代，微机保护以在我国大量应用。20世纪90年代后半期，继电保护技术与其他学科的交叉、渗透日益深入。为满足电网对继电保护提出的可靠性、选择性、灵敏性、速动性的要求，充分发挥继电保护装置的效能，必须合理的选择保护的定值，以保持各保护之间的相互配合关系。做好电网继电保护定值的整定计算工作是保证电力系统安全运行的必要条件。

220kV变电站及线路继电保护设计和整定计算探讨

发布时间：2022-04-24T06:31:25.122Z 来源：《福光技术》2022年6期 作者： 王伟

[导读] 本文对220kV变电站及线路继电保护设计与整定计算的相关问题进行分析探讨，首先对220kV变电站及线路继电保护设计的关键问题进行探讨，然后侧重分析整定计算中的关键问题，希望能够通过相关分析进一步提升继电保护的运行质量，保障220kV变电站及线路的安

全稳定运行，仅供参考。

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摘要：本文对220kV变电站及线路继电保护设计与整定计算的相关问题进行分析探讨，首先对220kV变电站及线路继电保护设计的关键问题进行探讨，然后侧重分析整定计算中的关键问题，希望能够通过相关分析进一步提升继电保护的运行质量，保障220kV变电站及线路的

安全稳定运行，仅供参考。

关键词：220kV变电站；线路；继电保护；整定

在220kV变电站的安全运行过程当中，继电保护系统所发挥的作用是相当关键的。一旦电力系统出现故障运行状态，所配置继电保护装置能够及时发出报警指令，并迅速隔离故障系统与正常运行系统，继电保护的保护形式包括系统保护以及设备保护两种类型，相互作为后

备使用，通过整定的方式实现良好配合关系到变电站运行的整体质量与水平。

1 220kV变电站及线路继电保护设计

首先，需要针对过电流设置限定保护。在220kV变电站及线路的运行期间，过电流即电流过载，电流过载问题对变电站及线路系统运行产生影响的情况下会直接造成外部电流的短路故障，增加电流负荷压力水平。考虑这一因素，在220kV变电站及线路的继电保护设计中，有

关继电保护装置的设计应当遵循电压限定延时的基本原则，通过对这一方式的与应用能够确保线路电流测量的精准性，从而在220kV变电站

及线路出现过载电流的第一时间对其进行处理。同时需要注意的是，在将继电保护装置设置于220kV变电站及线路系统的情况下，还应面向

一、整定计算工作的基本概念及案例分析

1、在进行继电保护定值计算中为什么要进行逐级配合，怎么样才算达到了逐级配合。

在进行继电保护定值计算要进行逐级配合主要就是满足保护的选择性要求，也就是说，计算的定值一定要满足在系统发生故障时有选择地切除故障，确保保护范围内故障可靠动作，保护范围外故障可靠不动作。这就要求在计算保护定值时，一定要做到保护动作值（保护范围）与保护动作时间同时满足逐级配合才能保证选择性要求。这一点对发电厂搞整定计算的人来说，一定要注意发变组和发电厂变压器的后备保护与电网保护定值的配合。

2006年韩城一厂#3变发生接地故障，韩城二厂#1、2号主变高压侧零序过流保护误动作就是一个典型事例。

系统上这样的事例也有。110KV线路Ⅱ（未装设快速保护）末端发生接地故障，线路Ⅰ开关A的零序保护Ⅱ段动作跳闸。

2、在进行继电保护定值计算中为什么要进行灵敏度计算。

在进行继电保护定值计算中计算灵敏度，实际上就是计算保护范围，就是说在规定的保护范围发生故障后该保护要可靠启动，也就是通常所说的保护“四性”中的灵敏性。要做到满足保护灵敏性，在整定计算中首先要搞清要计算的元件定值的保护功能是什么，例如在计算启动元件时一定要搞清是快速保护的启动元件，还是后备保护的启动元件，还是整个装置的启动元件，它们的保护范围在哪里，什么地方发生故障它们才能启动。在计算保护动作值时，一定要搞清保护的对象，该保护保护范围是保护一个设备的一部分还是全部，对于后备保护来说还要搞清该保护保护范围是近后备还是远后备等等。在搞清每一个要计算的保护元件的范围之后，认真按保护整定计算规程要求的各种灵敏度的具体数值进行计算。

在整定计算中，一定要注意按规程的要求校核保护灵敏度，也就是校核保护范围，当计算出的定值满足规程要求的灵敏度时，在保护范围内发生故障该时保护一定能够启动；当计算出的定值不满足规程要求的灵敏度时，在保护范围内发生故障时该保护有可能不能启动，保护装置就会拒动，造成的后果轻则扩大停电范围，严重的会造成设备烧毁甚至电网瓦解。

电力科技　２０１２年６Ｉ￣（Ｉ－－）Ｉ科技创新与应用　配电线路保护的整定计算问题研究　凌增伍　（安徽池州供电公司，安徽池州Ｉ　２４７１００）　摘　要：电力系统继电保护对输电线路保护整定计算要求很高，讨论得也很多，但供电可靠性主要还是体现在配网１０ｋＶ线路上，配　网线路如果整定不好很有可能会扩大事故范围，因此配网线路的保护整定也需要给予足够的重视。对１０ｋＶ配电线路保护整定计　算方法、常见问题、解决措施及保护装置调试等问题进行了分析。　关键词：１０ｋＶ；配电线路；电流速断保护；整定计算　１　１０ｋＶ配电线路的特点　１０ｋＶ配电线路结构特点是一致性差，如有的为用户专线，只接　带一二个用户，类似于输电线路；有的呈放射状，几十台甚至上百台　变压器Ｔ接于同一条线路的各个分支上；有的线路短到几百ｎａ，有　的线路长到几十千米；有的线路由３５ｋＶ变电所出线，有的线路由　１１０ｋＶ变电所出线；有的线路上的配电变压器很小，最大不过　１００ｋＶＡ，有的线路上却有几千ｋＶＡ的变压器；有的线路属于最末级　保护，有的线路上设有开关站或有用户变电所等。　２提出的问题　对于输电线路，由于其比较规范，一般无Ｔ接负荷，至多有一二　个集中负荷的Ｔ接点。因此，利用规范的保护整定计算方法，各种情　况均可——计算，一般均可满足要求。对于配电线路，由于以上所述　的特点，整定计算时需做一些具体的特殊的考虑，以满足保护“四性”　的要求。　３整定计算方案　我国的１０ｋＶ配电线路的保护，一般采用电流速断、过电流及三　相一次重合闸构成。特殊线路结构或特殊负荷线路保护，不能满足　要求时，可考虑增加其它保护ｆ如：保护ＩＩ段、电压闭锁等）。下面的讨　论，是针对一般保护配置而言的。　３．１电流速断保护：由于１０ｋＶ线路一般为保护的最末级。或最　末级用户变电所保护的上一级保护。所以，在整定计算中，定值计算　偏重灵敏性，对有用户变电所的线路，选择性靠重合闸来保证。在以　下两种计算结果中选较大值作为速断整定值。　３．１．１按躲过线路上配电变压器二次侧最大短路电流整定。实　际计算时，可按距保护安装处较近的线路最大变压器低压侧故障整　定。　ＩｄｚＩ＝Ｋｋｘｌｄ２ｍａｘ　式中ＩｄｚＩ一速断一次值；Ｋｋ一可靠系数，取１５；Ｉｄ２ｍａｘ一最大配变　二次侧最大短路电流。　３．１．２当保护安装处变电所主变过流保护为一般过流保护时　（复合电压闭锁过流、低压闭锁过流除外），线路速断定值与主变过流　定值相配合。　Ｉｋ＝Ｋｎ￣（ＩｇＩ—Ｉｅ）　式中ＩｄｚＩ一速断一次值；Ｋｎ一主变电压比，对于３５／１０降压变压　器为３３３；ＩｇＩ一变电所中各主变的最小过流值（一次值）；Ｉｅ一为相应主　变的额定电流一次值。　３．１－３特殊线路的处理　ａ．线路很短，最小方式时无保护区；或下一级为重要的用户变电　所时，可将速断保护改为时限速断保护。动作电流与下级保护速断　配合（即取１．１倍的下级保护最大速断值），动作时限较下级速断大　一个时间级差（此种情况在城区较常见，在新建变电所或改造变电　所时，建议保护配置用全面的微机保护，这样改变保护方式就很容　易了）。在无法采用其它保护的情况下，可靠重合闸来保证选择性。　ｂ．当保护安装处主变过流保护为复压闭锁过流或低压闭锁过　流时，不能与主变过流配合。　ｃ．当线路较长且较规则，线路上用户较少，可采用躲过线路末　端最大短路电流整定，可靠系数取ｌ３—１５。此种情况一般能同时保　证选择性与灵敏性。　ｄ．当速断定值较小或与负荷电流相差不大时，应校验速断定值　躲过励磁涌流的能力，目必须躲过励磁涌流。　３．１－４灵敏度校验。按最小运行方式下，线路保护范围不小于线　路长度的１５％整定。允许速断保护保护线路全长。　Ｉｄｍｉｍ（１５％）／ＩｄｚＩ－＞１　式中Ｉｄｍｉｍ（１５％）一线路１５％处的最小短路电流；ＩｄｚＩ一速断整定　值。　３．２过电流保护：按下列两种情况整定，取较大值。　３．２．１按躲过线路最大负荷电流整定。随着调度自动化水平的　提高，精确掌握每条线路的最大负荷电流成为可能，也变得方便。此　方法应考虑负荷的自启动系数、保护可靠系数及继电器的返回系　数。为了计算方便，将此三项合并为综合系数ＫＺ。　即：Ｋｚ＝Ｋｋ￣Ｋｚｐ／Ｋｆ　式中Ｋｚ一综合系数；Ｋｋ一可靠系数，取１．１～１．２；Ｋｚｐ一负荷自启动　系数，取１～３；Ｋｆ－返回系数，取０．８５。　微机保护可根据其提供的技术叁数选择。而过流定值按下式选　择：ｌｄｚＩ＝Ｋｚｘｌｆｈｍａｘ　式中ＩｄｚＩ一过流一次值；Ｉ（Ｚ一合系数，取１．７～５，负荷电流较小或　线路有启动电流较大的负荷ｆ如大电动机）时，取较大系数，反之取较　小系数；ＩＤ１ｍ　一线路最大负荷电流，具体计算时，可利用自动化设备　采集最大负荷电流。　３．２．２按躲过线路Ｅ配变的励磁涌流整定。变压器的励磁涌流　一般为额定电流的４—６倍。变压器容量大时，涌流也大。由于重合闸　装置的后加速特性（１０ｋＶ线路一般采用后加速），如果过流值不躲过　励磁涌流，将使线路送电时或重合闸重合时无法成功。因此，重合闸　线路，需躲过励磁涌流。由于配电线路负荷的分散性，决定了线路总　励磁涌流将小于同容量的单台变压器的励磁涌流。因此，在实际整　定计算中，励磁涌流系数可适当降低。　式中ＩｄｚＩ一流一次值；ＫｃＩ一线路励磁涌流系数，取１～５，线路变　压器总容量较少或配变较大时，取较大值；Ｓｅｚ线路配变总容量；Ｕｅ一　线路额定电压。此处为１０ｋＶ。　３．２．３特殊情况的处理　ａ．残路较短，配变总容量较少时，因为满足灵敏度要求不成问　题，或应选较大的系数。　ｂ．当线路较长，过流近后备灵敏度不够时（如１５ｋｍ以上线路），　可采用复压闭锁过流或低压闭锁过流保护，此时负序电压取　０．０６Ｕｅ，低电压取０．６Ｕｅ～０．７Ｕｅ，动作电流按正常最大负荷电流整　定，只考虑可靠系数及返回系数。当保护无法改动时，应在线路中段　加装跌落式熔断器，最终解决办法是网络调整，使１０ｋＶ线路长度满　足规程要求。　ｃ．当远后备灵敏度不够时（如配变为５－１０ｋＶＡ，或线路极长），由　于每台配变高压侧均有跌落式熔断器，因此可不予考虑。　ｄ．当因躲过励磁涌流而使过流定值偏大，而导致保护灵敏度不　够时，可考虑将过流定值降低，而将重合闸后加速退出（因１０ｋＶ线　路多为末级保护，过流动作时限一般为０．３ｓ，此段时限也是允许的）。　３．２．４灵敏度校验：近后备按最小运行方式下线路末端故障，灵　敏度大于等于１５；远后备灵敏度可选择线路最末端的较小配变二　次侧故障，接最小方式校验，灵敏度大于或等于１．２。　ＫｍＩ＝Ｉｄｍｉｎ１／ＩｄｚＩ　１．２５　Ｋｍ２＝Ｉｄｍｉｎ２／ＩｄｚＩ　１．２　式中Ｉｄｍｉｎｌ一线路末端最小短路电流；Ｉｄ—ｍｉｎ２一线路末端较小　配变二次侧最小短路电流；ＩｄｚＩ生流整定值。　４重合闸　１０ｋＶ配电线路一般采用后加速的三相一次重合闸，由于安装　于末级保护上，所以不需要与其他保护配合。重合闸所考虑的主要　为重合闸的重合成功率及缩短重合停电时问，以使用户负荷尽量少　受影响。　重合闸的成功率主要决定于电弧熄灭时间、外力造成故障时的　短路物体滞空时间（如：树木等）。电弧熄灭时间一般小于０．５ｓ，但短　路物体滞空时间往往较长。因此。对重合闸重合的连续性，重合闸时　间采用０．８～１．５ｓ；农村线路，负荷多为照明及不长期运行的小型电动　机等负荷，供电可靠性要求较低，短时停电不会造成很大的损失。为　保证重合闸的成功率，一般采用２．Ｏｓ的重合闸时间。实践证明，将重　合闸时间由０．５ｓ延长到２．０ｓ，将使重合闸成功率由４０％以下提高到　一