35kV繼電保護的配置及整定計算分析

中國石化海南煉油化工有限公司 張玉林

35kV 變電站的繼電保護系統中需配置多種設備，且各類設備的保護對象也存在差別，最終形成由內而外的全面性安全防護系統，在此過程中各類設備的配置目的是實現對于線路、變壓器和母線及饋出負荷的保護，這要求所有配置的設備都需根據電氣設備具有的功能和運行方案，對各類電氣設備的工作狀態能夠做出相應調整，使該系統能安全經濟平穩運行,做到在確保安全基礎上能進一步優化電氣系統運行質量。

1 35kV 變電站繼電保護系統的配置

1.1 線路保護系統

目前公司35kV 變電站配置的電氣SCADA 系統能實現對繼電保護系統的自動控制，整個電氣系統建成后一直在不斷優化提高。在當前的線路保護系統運行過程中，一方面線路保護裝置可根據該系統的本身運行狀態對實時的工作參數和設定的參數做出比較，當發現某項參數超出了其設定值時線路保護裝置作出響應，從而在一定范圍內切斷被控制的線路，同時其他的線路投入運行。這樣既防止線路運行中出現了超出運行允許值時對各類線路造成的沖擊，同時也可提高下游供配電系統的運行穩定性；另一方面，對于線路的保護中，在供配電系統中配置了相應的的測量計量電氣元件，這樣既可把所有的電氣數據傳輸給電氣SCADA 系統或上級變電站，以便適時發出控制指令，從而使繼電保護系統可以做出響應，從而保護各類設備，確保該系統可以維持高效安全平穩運行。

1.2 變壓器保護系統

35kV 變電站中的核心設備是變壓器，變壓器必須要能處于持續性的可控狀態，才可以盡可能防止其連續運行過程中出現故障。關于對變壓器的保護配置，一方面要能實現對運行參數的實時監控，另一方面要借助通信裝置把所有獲得的信息傳遞給電氣SCADA 系統，而電氣SCADA 系統發出的控制指令可發送給其它相關多種電氣設備，從而使整個供配電系統做出正確的響應[1]。在變壓器的保護裝置配置中，一方面會正確安全地配置各類傳感器或變送器，該傳感器的作用是把所有電氣參數以電平信號或電磁信號模式發送，由系統中的通信裝置將所有信號都傳遞到控制中心—電氣SCADA 系統，而在各種保護控制裝置中，要根據已設定的運行程序和保護程序及保護定值分析所有信號的當前作用范圍，當發現某信號已超出允許運行上限時，則要分析該系統的具體運行過程，系統中本身是否存在的運行故障，還要根據各類控制信息對可能存在的運行故障做出預測，之后把這類信號以聲光報警或動作跳閘的形式傳遞給電力調度或運行值班人員，從而實現并加強了對運行變壓器的日常運行維護監管力度。

1.3 母線保護系統

35kV 變電站的母線保護工作，能夠從根本上決定該變電站能否處于正常運行狀態，在系統的保護配置工作中，一方面要通過繼電保護裝置的配置，分析當前母線系統中，是否會在出現了干擾的電子感應信號時，該系統中已經配置的各類設施，能夠將這類干擾消除，以免造成誤動。另一方面，在當運行的母線出現預警或跳閘信號時，母線實際已經完全出現或者部分出現故障，傳感器要能夠迅速將這類信息傳遞給控制中樞，當發現這類信息存在或出現嚴重風險或故障時，該報警信息應能夠立即被電力調度或運行值班的相關人員所識別，之后立即投入相應的報警復位或故障排除工作，以避免電氣系統異常運行或導致電氣故障擴大。

2 35kV 變電站繼電保護系統的質量保障

2.1 繼電保護設備的檢查

繼電保護系統中配置有多種電氣設備，其中應用的所有設備都須經過全面的事前檢查，如對于某型號的保護裝置，在檢查時要研究其能否承擔的電流運行上限，同時對響應動作的發出時間、響應動作等信息做出精準控制，在狀態的運行調整方案中要做出協同處理，在得到各類信息后則需對相關信息和各類工作參數做出進一步的調整。對于數量較多的繼電保護裝置可采用抽樣檢查的方法，對樣本空間內所有設備做出破壞性檢查工作，當發現該設備運行過程可滿足設計標準時則確定該批次的設備可以投用。

2.2 配置方案調整

對于各類設備保護配置方案調查時，首先需確認在考慮配置過程中是否是根據設計的相關方案分析繼電保護設備的裝配位置、裝配要求和狀態流程，且要審核是否存在設計漏項等，從而確保在繼電保護系統運行時可有序有效地防范系統中存在的各類風險[2]；其次要實現對于各類繼電保護設備運行狀態的調查，可通過試運行方法研究當前所有設備是否能正確傳回信號，當發現無論何種調整系統的運行狀態都無法取得各類信息，可確定該設備本身就存在問題，要能夠在試運行階段直接將此類設備拆除或替換；最后是根據設計標準在系統中配置冗余裝置，該裝置在系統的日常運行過程中處于備用狀態，而在某設備故障或無法運行時立即投入該設備，且保證該設備能夠對于故障的發生區域和故障設備的類型進行報警或動作跳閘，以保證能夠在后續的故障排除過程中可發揮應有的作用。

2.3 運行狀態跟蹤

在繼電保護系統運行狀態的分析過程中，要根據日常各類設備和系統所傳回數據的模式進行分析。在實際工作中，一方面要根據調度或運行值班人員所反饋的結果分析當前所有設備的運行參數，如某反饋信息是雖然整個系統在故障發生時能第一時間發出警報信息、但存在故障發生地點的錯誤定位問題，發生概率為5%，發現該參數已高于系統設計過程中的允許參數上限，則在后續工作中要根據當前所有設備的運行原理和運行要求分析這一問題的發生原因，之后由專業人員對相關故障進行排除或調整相應的設定值，從而提高該系統的運行穩定度或報警的準確性；另一方面要根據系統運行狀態的相關參數對整個系統不斷完善，比如在實際工作中發現該系統當前工作無法覆蓋全部的功能，如無法對變壓器溫度、電機運行時間、故障的類型、原因和設備本身信息做出顯示，則在該系統的后續升級優化過程中，必須要能夠實現對于以上問題加以改造，以使該系統的運行質量本質安全得到不斷升級優化。

2.4 系統性能調整

系統的性能調查要覆蓋兩方面：一是在整個系統建成投用后的試運行階段，通常情況下繼電保護系統有可能會出現電氣參數超限現象，或電力系統在異常運行時繼電保護系統未能在第一時間做出響應動作。在系統的試運行階段，可采用在一定范圍內超出電力負荷的工作參數，通過對該參數的使用，分析當前的繼電保護系統是否能按照設計要求做出正確的響應工作。當發現無法滿足這一工作要求時則可確定在目前的系統配置過程中存在問題，要適時進行變更；二是在系統實際運行過程中的性能調整，在具體工作中，要根據電力調度或電氣運行值班人員主動提供的反饋意見和建議研究當前所需要加入的其他功能，同時實現對整個系統的運行穩定度和運行質量的完善性進行分析，當發現其中需要存在的功能未能建設時則要在系統中逐步加入。

3 35kV 變電站繼電保護系統的整定計算

3.1 主變壓器的整定計算

35kV 變電站的主接線通常為單母線分段方式，且會把電源的進線配置成A 線和B 線，與其相對應的母線分別稱為A 段母線和B 段母線，分別由兩段母線上的兩臺變壓器帶所有負荷，因此在變壓器的整定計算時要綜合考慮所有負荷線路的電氣參數，一方面要分析電路的速斷保護能力，在該過程中需要使用差動速斷電流、故障電流進行計算，當發現主變壓器可以規避外部線路出現故障時，以及變壓器由于本身故障產生的涌流時，則會在變壓器中生成不平衡電流，所以整定計算過程可按照最大的不平衡電流值對整定值進行核算[3]。

該過程中必須要能夠科學估算最大電流值，而依據是在變壓器中電壓恢復瞬間產生的勵磁電流，通常該最大電流值為正常參數的3至5倍，其中小容量的變壓器取值5倍，大容量的變壓器需要取值3倍。之后根據核算過程的計算公式對于各類參數做出計算，而在短路故障發生之時可能會在整個變壓器內部產生最大電流參數，之后在整定計算過程也要考慮該設備的運行靈敏度，通過對該參數的測試可找到兩個參數間的配合關系，最終求取電流速斷的響應參數延遲時間。另一方面是分析該系統對于電能的保護能力，該過程中需根據變壓器的額定電流參數獲得具體的保護參數，通過對相關公式的使用，再加上一些的經驗值，就可實現對于各類參數間的有序配合。

3.2 斷路器的整定計算

在復雜的電氣系統保護工作中要根據三個因素進行分析，首先是瞬時電流的保護工作，要根據該系統運行過程各類故障產生的瞬時電流，分析各個電流方向上的最大電流值，在具體處理過程中還需考慮上級的保護設定參數，通常要求該電流數值不得低于700A 且要分析靈敏度[4]；其次是對于方向限制的電流保護性能，該過程要能規避各類線路末端故障對靈敏度的影響；最后是對于不同電能方向的過電流保護工作，要根據系統的最大電負荷值對繼電保護工作進行整定核算，通過具體的分析工作給出相應的定值參數，并確定各類故障的靈敏度參數。

綜上，35kV 變電站的繼電保護工作中，需實現對于母線的保護、變壓器的繼電保護、各類線路的繼電保護等，在繼電保護工作中需根據已配置了的自動化系統對所有設備做出相關的響應動作，同時也要確保所有設備的建設質量符合標準。在系統建設過程要分析主變壓器的整定計算和線路的整定計算兩個項目，以確保該系統可高質量安全運行；在系統運行過程中要不斷總結、不斷優化，才能夠在確保設備本質安全的前提下實現電氣系統的安全經濟平穩長期運行。