35kV電網相間短路線路保護的配置及整定計算

張欽　朱洪廣

摘要：本文根據對工程實際問題的分析，針對35kV電網相間短路，進行了線路保護的配置及整定計算，在滿足可靠性，選擇性，速動性，靈活性的四性的要求下，最終選擇出一套完整的保護方案。方案采用方向電流保護作為35kV單側電源單回線路保護的配置，采用橫聯差動電流方向保護作為35kV單側電源平行雙回線保護的配置，采用三段式電流保護作為35kV單側電源環網保護的配置，最后并對全網的保護作出評價。

關鍵詞：35kV電網，相間短路，保護配置，整定計算

1、概述

在學習電工技術等專業基礎課和電力系統分析等專業課的基礎上，通過所學理論知識的綜合運用，進行工程設計的基本技能、綜合計算以及編寫報告的鍛煉，提高發現、分析和解決電氣工程中存在的實際問題的能力。掌握電力系統繼電保護的基本原理、整定計算、繼電保護動作行為分析和試驗方法，為從事電氣工程領域的工作打下必要的理論知識和實際應用的基礎。

本論文是為了完成35kV電網相間短路線路保護的配置及整定計算。主要內容包括：35kV電網相間短路電流及殘壓計算;單側電源的單回線路的保護配置及整定計算;平行雙回線路的保護配置及整定計算;環網的保護配置及整定計算;以及對全網保護進行評價。

2、基本原理

2.1 系統運行方式

（1）最大運行方式

當線路發生短路故障，若此時流過保護裝置的電流為最大值，即為最大運行方式;

為了保證最大負荷對系統的需求，所有電源全部投入，環網開環運行;

本文為系統中所有的發電機和變壓器全部投入，并且環網為開環運行;

（2）最小運行方式

當線路發生短路故障，若此時流過保護裝置的電流為最小值，即為最小運行方式;

為了保證最小負荷對系統的需求，停一臺對短路電流影響最大的機組，環網閉環運行;

本文為系統中停一臺對流過保護的短路電流影響最大的發電機，并且環網為閉環運行;

（3）主要運行方式

在一年中的運行時間較長，若流過保護裝置的電流為長期正常工作電流，即為主要運行方式;

為了保證正常負荷對系統的需求，投入和它匹配的發電設備，環網為閉環運行;

本文為系統中所有的發電機和變壓器全部投入，并且環網為閉環運行。

2.2 短路電流計算

（1）短路點的選取：各條線路的首、中、末端。

（2）短路類型的確定：

最大運行方式下，為了算得整定值需要計算3個短路點的三相短路電流。

最小運行方式下，為了校驗靈敏度需要計算3個短路點的兩相短路電流。

主要運行方式下，為了電壓電流聯鎖保護需要計算3個短路點的三相短路電流。

2.3 殘壓

短路電流與短路阻抗的乘積所對應的保護安裝（母線處）的電壓。

3、保護的配置、整定計算及校驗Ksen

3.1 單側電源的單回線路

I段：整定原則是按躲本條輸電線路末的最大短路電流（若線路出口有電抗器，則Ⅰ段的動作時限取0.5秒）。如果靈敏度不夠，則選擇電壓電流聯鎖速斷保護。

II段：整定原則是與下一條輸電線路的Ⅰ段相配合，且它的保護范圍不超過該Ⅰ段的保護范圍。若靈敏度不夠，則與下一條線路的Ⅱ段相配合。

III段：整定原則是按躲本條輸電線路末的最大負荷電流。若靈敏度不夠，則選擇低電壓啟動的過電流保護。如果是線路和變壓器的情況：需要配置I段、II段和III段，線路-變壓器組的情況：配置I段、III段即可。

3.2 單側電源的平行雙回線

（1）橫聯差動保護（在雙回線都投入運行時采用）：

橫差電流保護：一般用在靠近電源一側;

橫差方向保護：可用來近、遠電源兩側。

（2）三段式電流保護（在雙回線退出一回運行時采用）

單側有電源時，整定方法同單側電源單回線路;

雙側都有電源時，整定的方法同環網輸電線路。

3.3 單側電源的環網

電流保護Ⅰ段

（1）若Ⅰ段不加功率方向元件KW，則按躲正向和反向的最大短路電流來整定;

（2）若按躲反向的最大短路電流來整定后，靈敏度不滿足要求，則加裝KW;

（3）若按只躲正向的最大短路電流整定后，靈敏度還不滿足要求，則選擇電壓電流聯鎖速斷的保護方式。

電流保護Ⅱ段

（1）與相鄰輸電線路的I段相配合;

（2）若靈敏度不夠，考慮相繼動作;

（3）若（2）靈敏度不夠，則與下一級Ⅱ段配合;

（4）若（3）靈敏度不夠，則按照靈敏度反推;

（5）若（4）靈敏度不夠，則用低電壓啟動的Ⅱ段。

電流保護Ⅲ段

（1）躲正反兩個方向的最大負荷電流;

（2）若靈敏度不夠，只躲正方向負荷電流，由動作時間判斷是否加KW;

（3）若（2）靈敏度不夠，則用低電壓啟動的Ⅲ段。

4、全網評價

三段式電流保護，它的優點是接線簡單而且動作快速可靠，缺點受到系統運行方式變化的限制，而且不能夠保護線路的全長，所以這三個保護必須根據實際需要來選擇，往往為了達到保護的要求將Ⅰ段、Ⅱ段和Ⅲ段相互配合著使用。

功率方向保護，它不會因為電流互感器變比和計算轉換比不同而產生的不平衡電流而引發保護的誤動，同時無需復雜的整定值的計算，減少了繼電保護工作人員的工作量，也不會因為整定計算錯誤而引起保護誤動。當接通功率方向繼電器時，必須注意電流、電壓端子的極性，以免引起電力系統繼電保護的大規模誤動或拒動。

電壓電流聯鎖速斷保護，它的構成包括低電壓測量元件和過電流測量元件，保護動作的前提是當兩個測量元件同時動作。如果只有一個測量元件滿足要求，保護不會動作，所以保護具有選擇性;同時聯鎖速斷保護中電流的整定值比Ⅰ段電流的整定值小，因而具有較高的靈敏度，但這種保護裝置的接線比較復雜，存在更多組件。

相繼動作保護，利用靠近一端母線一定范圍內短路時，首先對端保護動作，故障線路對端的斷路器斷開后，本端斷路器才跳閘將故障線路切除，即利用兩端開關相繼動作的辦法來進行雙端電源網的保護整定，可縮短切除故障時間，有利于系統的安全穩定。因為整定值沒有改變，所以保護動作的時間沒有改變，會增加整個系統切除故障的時間。

橫聯差動保護，它是一種應用于平行雙回線的保護，由雙回線路之間是否存在電流的不平衡分布來決定保護是否動作。橫向差動保護和平衡保護均具有接線簡單、動作快速和動作連續的特點，主要是用于主保護，不可用于后備保護。同時橫向差動保護存在死區，平衡保護沒有死區。如果雙回線路單獨運行時，必須停止兩側的橫向差動保護和平衡保護。

參考文獻

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