220kV周潮線接地距離保護(hù)整定計(jì)算特殊方案

朱亞軍，王曉陽，許國鋒，張艷春

（1.河北承德供電公司，河北 承德 067000；2.中國電力科學(xué)研究院，北京 100192）

接地距離保護(hù)是超高壓電力系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的線路接地故障后備保護(hù)之一，對(duì)其整定計(jì)算投入了大量的研究［1－6］.隨著零序電流保護(hù)的簡(jiǎn)化，接地距離保護(hù)在快速切除接地故障中將會(huì)發(fā)揮越來越重要的作用，因而合理整定接地距離保護(hù)定值，提高接地距離保護(hù)性能，對(duì)保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行起著極為重要的作用.

接地距離保護(hù)作為220kV線路保護(hù)的主要保護(hù)功能，在保護(hù)線路的安全運(yùn)行方面起著重要作用.220kV長(zhǎng)距離輸電線路，在整定計(jì)算時(shí)為了滿足靈敏度及方式要求，接地距離保護(hù)范圍有時(shí)就會(huì)伸出下一級(jí)變電站主變，伸入下一級(jí)線路，這樣就有可能引起保護(hù)越級(jí)動(dòng)作.恰當(dāng)處理保護(hù)范圍與靈敏度、運(yùn)行方式之間的配合關(guān)系至關(guān)重要.筆者就承德地區(qū)周營子至潮河220kV周潮線接地距離保護(hù)整定計(jì)算中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，提出相應(yīng)解決辦法和建議，對(duì)提高供電可靠性有一定的重要意義.

1 一次系統(tǒng)及運(yùn)行方式情況介紹

1.1 一次系統(tǒng)情況

220kV周潮線為同桿共架雙回架空線路，線路全長(zhǎng)67.16km，導(dǎo)線型號(hào)為2×LGJ－400/35.潮駱線為單回架空線路，線路全長(zhǎng)82km，導(dǎo)線型號(hào)同周潮線.潮河站共有2臺(tái)主變，容量為180MV·A/臺(tái)，三卷變.周潮線周營子側(cè)CT，PT變比分別為1 250/1和220/0.1.一次系統(tǒng)示意如圖1所示.

圖1 一次系統(tǒng)示意Figure 1 Electric power primary system

1.2 運(yùn)行方式

正常運(yùn)行方式時(shí)，周潮線雙回線投入運(yùn)行，潮河站2臺(tái)主變并列運(yùn)行.系統(tǒng)等值參數(shù)如表1所示.

表1 系統(tǒng)等值參數(shù)Table 1 System equivalent parameters

2 整定計(jì)算過程遇到的問題及解決辦法

2.1 整定計(jì)算方法及依據(jù)原則

1）220kV周潮線后備保護(hù)配置接地距離Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ段.

①接地距離保護(hù)整定原則.按電力調(diào)度管轄范圍進(jìn)行管理，并執(zhí)行局部電網(wǎng)服從整個(gè)電網(wǎng)、下一級(jí)電網(wǎng)服從上一級(jí)電網(wǎng)、局部問題自行消化和可能條件下盡量照顧局部電網(wǎng)和下級(jí)電網(wǎng)需要的原則.

②接地距離保護(hù)Ⅰ段整定計(jì)算原則.按被保護(hù)線路阻抗的60%～70%計(jì)算［7］，時(shí)限整定為0s.

換算為二次值為7.64Ω.

式中 KK是可靠系數(shù)；XL＊為周潮線正序阻抗標(biāo)幺值；Uj為基準(zhǔn)電壓，取230kV；Sj為基準(zhǔn)容量，取1 000MV·A.

③接地距離保護(hù)Ⅱ段整定計(jì)算原則.按與相鄰線路潮駝線接地距離保護(hù)Ⅰ段定值配合整定，時(shí)限0.3s.

換算為二次值為14.75Ω.

靈敏度：Klm＝25.82/（0.391×52.9）＝1.25.

按躲過下一級(jí)變電站即潮河站并列運(yùn)行變壓器中壓側(cè)母線故障整定［8］，時(shí)限整定為0.3s.其中XB＊為變壓器正序阻抗標(biāo)幺值.

換算為二次值為15.26Ω.

靈敏度：Klm＝26.85/（0.391×52.9）＝1.30.

④接地距離保護(hù)Ⅲ段整定計(jì)算原則.按與相鄰線路潮駝線接地距離保護(hù)Ⅱ段定值配合整定，時(shí)限整定為0.5s.

換算為二次值為23.56Ω.

靈敏度：Klm＝41.47/（0.391×52.9）＝2.0.

按接地距離保護(hù)Ⅲ段保護(hù)定值有1.8倍靈敏度整定.

換算為二次值為21.15Ω.

2）220kV潮河站主變中壓側(cè)后備保護(hù)配置為復(fù)壓方向過流保護(hù)Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ段，方向指向110kV母線.整定計(jì)算原則：按躲開變壓器可能的最大負(fù)荷電流整定，其中最大負(fù)荷電流取變壓器額定電流.

綜上所述，接地距離Ⅰ段取7.64Ω，接地距離保護(hù)Ⅱ段按2種整定計(jì)算原則得出結(jié)果可能不同，取靈敏度較大值，接地距離Ⅱ段取21.15Ω.潮河站主變中壓側(cè)后備保護(hù)復(fù)壓方向過流Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ段取相同電流定值，時(shí)限分別整定為4s跳主變中壓側(cè)開關(guān)，5s跳主變?nèi)齻?cè)開關(guān).保護(hù)配合示意如圖2所示.

圖2 保護(hù)配合示意Figure 2 Relay protection cooperation diagram

2.2 220kV周潮線保護(hù)配置及相應(yīng)定值與運(yùn)行可靠性分析

根據(jù)地區(qū)調(diào)度和運(yùn)行方式的要求，按正常運(yùn)行方式時(shí)，圖2中開關(guān)均處于合位，2臺(tái)主變110kV中壓側(cè)并列運(yùn)行，145分段開關(guān)處于合位.

1）220kV周潮線全長(zhǎng)67.16km，根據(jù)距離保護(hù)整定計(jì)算相關(guān)原則，50～200km線路靈敏度不小于1.4［9－10］.

整定220kV周潮線路保護(hù)的接地距離保護(hù)Ⅱ段時(shí)，如果按與相鄰線路潮駱線接地距離Ⅰ段相配合原則整定，計(jì)算結(jié)果靈敏度Klm＝1.25；同樣，按躲過下一級(jí)變電站并列運(yùn)行變壓器中壓側(cè)母線故障整定，即在短路點(diǎn)K1點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí)，計(jì)算結(jié)果靈敏度Klm＝1.30.2種情況下計(jì)算結(jié)果靈敏度都較低，不滿足要求.

2）整定周潮線接地距離Ⅲ段時(shí)，按與相鄰線路潮駱線接地距離Ⅱ段配合，計(jì)算結(jié)果滿足靈敏度要求，但此時(shí)的接地距離Ⅲ段保護(hù)定值為21.15Ω，而按躲過下一級(jí)變電站并列運(yùn)行變壓器中壓側(cè)母線故障整定得出的接地距離保護(hù)Ⅱ段定值為15.26＜21.15Ω.所以接地距離Ⅲ段保護(hù)范圍伸出潮河站主變并列運(yùn)行時(shí)的中壓側(cè)母線，伸入110kV線路.此時(shí)，若潮河站110kV線路故障發(fā)生在110kV線路末端短路點(diǎn)K2點(diǎn)時(shí)，周潮線后備接地距離Ⅲ段有可能越級(jí)跳閘，保護(hù)失去選擇性，使故障范圍擴(kuò)大.

2.3 解決辦法

針對(duì)周營子站接地距離Ⅲ段的問題，經(jīng)過分析，原因是由于潮河站2臺(tái)主變正常運(yùn)行方式下110 kV側(cè)為并列運(yùn)行，這樣等值阻抗較小，在計(jì)算時(shí)就可能導(dǎo)致周營子站接地距離Ⅲ段保護(hù)范圍過大，并深入潮河站110kV線路.

通過分析：縮短潮河站后備保護(hù)過流Ⅰ段時(shí)間定值使主變后備過流Ⅰ段先跳閘行不通.因?yàn)槿绻收习l(fā)生在主變中壓側(cè)其中一條母線上，2臺(tái)主變的中壓側(cè)開關(guān)跳閘后，由于運(yùn)行方式的原因，主變后備保護(hù)沒有跳145分段的二次回路設(shè)計(jì)，中壓側(cè)110kV母線就會(huì)失壓，造成110kV出線停電，供電可靠性不高.

潮河站主變110kV側(cè)分裂運(yùn)行時(shí)，2臺(tái)主變的等值參數(shù)分別為0.791 1和0.791 6，考慮到保護(hù)范圍，變壓器等值參數(shù)取0.791 1.按式（3）計(jì)算，得

換算為二次值為22.86Ω.

靈敏度：Klm＝40.24/（0.391×52.9）＝1.95，即潮河站主變110kV側(cè)分裂運(yùn)行，可以滿足周營子站接地距離Ⅲ段保護(hù)范圍的要求.但根據(jù)地區(qū)調(diào)度和運(yùn)行方式的要求，潮河站主變正常運(yùn)行方式下110kV側(cè)不能分裂運(yùn)行.故考慮當(dāng)主變110kV中壓側(cè)出線發(fā)生故障時(shí)，先跳開145分段開關(guān)，讓主變短時(shí)分裂運(yùn)行.

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，經(jīng)過慎重考慮并報(bào)上級(jí)調(diào)度批準(zhǔn)，制定特殊方案：

1）針對(duì)周潮線接地距離Ⅱ段定值靈敏度較低的問題，依據(jù)華北網(wǎng)調(diào)220kV線路保護(hù)整定計(jì)算原則，接地距離Ⅱ段可不做靈敏度要求.

2）周潮線接地距離Ⅲ段保護(hù)時(shí)間由0.5s改為0.6s，潮駱線接地距離Ⅱ段保護(hù)時(shí)間為0.3s，以保證時(shí)間上的配合.

3）潮河站主變中壓側(cè)出線發(fā)生故障時(shí)，中壓側(cè)145開關(guān)在0.3s時(shí)都會(huì)跳開，但145分段開關(guān)由于不具有重合閘功能，當(dāng)2臺(tái)主變所帶負(fù)荷不平衡時(shí)，可能會(huì)引起其中1臺(tái)主變過負(fù)荷.所以需要運(yùn)行人員記錄，并在出線故障消失后，由運(yùn)行人員手動(dòng)或遙控合145開關(guān)，以恢復(fù)原來并列運(yùn)行的方式.

4）當(dāng)1條110kV母線檢修或110kV母線PT檢修時(shí)，2臺(tái)主變并列運(yùn)行在同一條母線上.此時(shí)，110kV出線故障有可能越級(jí)到上一級(jí)220kV周潮線，引起接地距離Ⅲ段動(dòng)作，不過此種檢修工作很少.

為了保證220kV周潮線保護(hù)正確動(dòng)作，此時(shí)只投入周潮線主保護(hù)及接地距離Ⅰ，Ⅱ段保護(hù)來完成保護(hù)功能.退出接地距離Ⅲ段保護(hù)，待檢修完成正常運(yùn)行方式恢復(fù)后，再投入接地距離Ⅲ段保護(hù).

為了保證保護(hù)動(dòng)作準(zhǔn)確，對(duì)于運(yùn)行方式，要求：①220kV周潮線中1條檢修時(shí)，2臺(tái)主變可以分裂運(yùn)行；② 停運(yùn)其中1條110kV母線時(shí)，要求2條220kV線路均投入運(yùn)行.

綜上所述，改進(jìn)后的定值配合如表2所示.

表2 改進(jìn)后的定值配合Table 2 Improved setting cooperation

3 結(jié)語

通過對(duì)220kV周潮線及潮河站主變后備保護(hù)定值的整定原則調(diào)整，較好地滿足了繼電保護(hù)選擇性、靈敏性、速動(dòng)性、可靠性“四性”原則，尤其在選擇性方面得到很大的提高，在微機(jī)保護(hù)的應(yīng)用下，動(dòng)作時(shí)間級(jí)差由傳統(tǒng)的0.5s設(shè)置為0.3s，保證了上、下級(jí)之間合理配合，較好地保證了供電的可靠性.

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