继电保护整定计算方法存在的问题与解决对策

摘 要：电力系统在运行之中由于自然、人为因素或者故障设备等原因引起的故障越来越明显，成为配电网发生故障的主要影响因素，同时这种故障的出现容易造成配电网某处发生断线故障，进而造成了区域停电现象，甚至会带来人员伤亡事故。因此对于配电网进行整定计算就先的尤为重要。本文就继电保护计算方法中存在的问题进行分析，并提出相关的解决对策。

关键词：电力系统 继电保护 整定计算

随着经济的发展，电力系统也不断扩大和改进，以大容量、高参数为主的机组成为配电网工作中的主要重点，对电力稳定性和动力设备的安全性提出了有效的保证。配电线路保护装置不仅集成了各种新技术和新设备的可靠性要求。同时在工作中由于自然、人为或设备故障等因素引起的配电故障不断涌现，严重影响着整个设备运行安全，同时也造成了经济发展严重受损和制约。因此在目前的电力系统中，继电保护就显得十分重要，是确保电力运输效率和质量的主要衡量标志。

一、高压电网继电保护整定计算

继电保护装置广泛应用于高压电网之中，通过在工作中对于响应单方面电气量的不断增加，要求保护模式也日益繁杂，现阶段的主要保护方式有继电器保护，零序电流保护，三相电流保护，距离保护和接地距离保护。这些保护方法和保护措施是一种固定行为特征的非自适应继电保护的整定，是通过对整定值进行离线计算获得和保持不变的操作。进而根据继电保护整定计算原则，使得这些整定方式不受影响，计算机整定之中的关键环节。

1、整定计算步骤

在目前的高压电网整定计算过程中，最常见的计算方法是想分量发和序分量法的计算模式，这种计算措施和计算方式在目前的电力系统中最为常见；其次是故障电气继电保护装置的整定值计算方式，是通过继电保护在电力系统中的适应能力和电压变化量来进行合理分析和整定计算的过程。分别对应电力系统的操作模式计算的最大程度的保护动作值继电保护整定计算的，根据每组继电保护电力系统的运行模式相对应的奇偶校验保护的灵敏度最小的，和拖延采取行动的继电保护II，III段和IV段，在时间，以满足严格的匹配关系的控制要求。

2、整定计算中存在问题

（1）计算非全相振荡时正序网络阶段的输出开路电压不计划和影响的网络结构，造成严重的错误的计算结果；

（2）继电保护计算延迟时间的行动的价值为分支因子，导致行动值计算结果误差；

（3）计算分支系数不充分考虑电力系统运行方式的分布变化，导致分支系数本身存在误差；

（4）继电保护整定计算过程中使用的线性过程，造成重复相同的计算分支系数；

（5）继电保护整定计算过程中的断电保护电路总线是连接线，无法找到最不利运行模式的电力系统。

二、电流速断保护计算

由于10kV线路一般为保护的最末级，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。

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。

Idzl=Kk×Id2max式中：Idzl为速断一次值；Kk为可靠系数，取1.5；Id2max为线路上最大配变二次侧最大短路电流。

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×（Igl-Ie） 式中： Kn为主变电压比，对于35/10 降压变压器为3.33；Igl为变电所中各主变的最小过流值（一次值）；Ie为相应主变的额定电流一次值。

3 特殊线路的处理：

1）线路很短，最小方式时无保护区；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。

2）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。

三、分支系数计算方面存在的问题与解决对策

1 存在的问题

显而易见，最小分支系数对应的电力系统运行方式与最大短路电流对应的电力系统运行方式不一致，即继电保护延时段动作值对应的电力系统最不利的运行方式是一种实际上根本不存在的虚拟运行方式。分支系数的引入造成了相间电流保护延时段动作值偏大，偏大程度取决于电力系统网络结构复杂程度。

2 分支系数本身存在计算误差

由于电源在电力系统中的分散性和运行方式变化的多样性，在继电保护整定计算过程中，难以准确地考虑电源运行方式变化对分支系数的影响。在利用计算机进行继电保护整定计算的过程中，在计及网络操作的情况下，仅考虑了整定保护所在线路对侧母线上直接连接电源的运行方式变化对分支系数的影响。这种处理方法给分支系数的计算带来了误差。

四、整定计算对策及建议

1 励磁涌流问题

1.1 励磁涌流对继电保护装置的影响

励磁涌流是变压器所特有的，是由于空投变压器时，变压器铁芯中的磁通不能突变，出现非周期分量磁通，使变压器铁芯饱和，励磁电流急剧增大而产生的。变压器励磁涌流最大值可以达到变压器额定电流的6～8倍，并且跟变压器的容量大小有关，变压器容量越小，励磁涌流倍数越大。励磁涌流存在很大的非周期分量，并以一定时间系数衰减，衰减的时间常数同样与变压器容量大小有关，容量越大，时间常数越大，涌流存在时间越长。

1.2 防止涌流引起误动的方法

励磁涌流有两个明显的特征，一是它含有大量的二次谐波，二是它的大小随时间而衰减，一开始涌流很大，一段时间后涌流衰减为零。利用涌流这个特点，在电流速断保护装置上加一短时间延时，就可以防止励磁涌流引起的误动作，这种方法最大优点是不用改造保护装置（或只作简单改造）。

2饱和问题

2.1饱和对保护的影响

在10kV线路短路时，由于饱和，感应到二次侧的电流会很小或接近于零，使保护装置拒动，故障要由母联断路器或主变后备保护来切除，不仅延长了故障时间，使故障范围扩大，还会影响供电的可靠性，且严重威胁运行设备的安全。

2.2 避免TA饱和的方法

避免TA饱和主要从两个方面入手，一是在选择TA时，变比不能选得太小，要考虑线路短路时TA饱和问题，一般10kV线路保护TA变比最好大于300/5；另一方面要尽量减少TA二次负载阻抗，尽量避免保护和计量共用TA，缩短TA二次电缆长度及加大二次电缆截面；对于综合自动化变电所，10kV线路尽可能选用保护测控合一的产品，并在控制屏上就地安装，这样能有效减小二次回路阻抗，防止TA饱和。

五、结论

为适应电网快速发展的需要，在超高压电力系统中，程序基本上采用简化的整定计算原则和方法，极大地提高了整定计算工作的效率，大大降低了因新设备投产导致大范围修改定值的可能性，同时也保证了整定计算结果的科学性、合理性，从未出现任何由于简化整定计算引起的电网事故。