继电保护整定计算方法存在的问题与对策

继电保护整定计算方法存在的问题与对策

孙波

（国网朝阳供电公司）

摘要：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。

关键词：继电保护；整定计算；方法

一、继电保护整定计算方法存在的问题及解决对策

1.1端相口开路电压计算

1.1.1问题

在继电保护整定计算过程中，我们需要计算电流量和电气量，这个电流量和电气量是在系统非全相运行过程中出现的，其中以正序断相开口电压为基础。通常借助叠加原理计算端相开口电压，为缩减暂态稳定性的计算数量，我们可假定电系统内部的位于非全相震荡线路中的等效发电机的相位角度和电势均相同，然后在通过相应的公式求解开路电压。这种计算方法具有计算步骤少的优点，然而也存在一定的缺陷，因电网结构在某种程度上影响开路电压，在此种方法中却没有考虑到这一点，如若是在非放射状非全相振荡电路中误差将会更加凸显。为解决此类问题，可以采用下述方法。

1.1.2解决对策

一方面可以使用双口网络H参数法，由于电网网络结构在某种程度上会影响继电保护整定计算结果，考虑此点，可分解震荡发电机，将其划分成两个震荡群，然后以其等效电势端口和断相口充当端口。另一方面可以使用网络等值法，这种方法是指以全非相电路中的两端结点充当结点，待操控网络时将其划分成无源的双端口网络，在利用补偿原理计算相应的阻抗参数，利用叠加原理计算线路两端的互相阻抗和自由阻抗参数，以此为依据计算端相口开口电压。

1.2运行方式查找的计算

1.2.1问题分析

在运行方式查找计算的过程中，整定计算存在的问题包括以下两方面：

第一，对于电力系统运行中最不利的运行方式的查找，不仅能够辅助继电保护的动作值，而且有助于校验灵敏度的参数计算。但是在现阶段，还无法实现精确的查找，这导致在实际中，继电保护整定计算对于电力系统运行中最不利的运行方式无法精确地找出。

第二，在计算机的辅助作用下，继电保护整定计算常常出现同一条线路重复断开的问题。这是由于在计算机辅助的过程中，当前所使用的线性流程方式所导致的。在多次的开断操作之下，不仅影响继电保护整定计算的准确性，而且也无法保证电力系统网络结构的稳定性。

1.2.2解决对策

对于继电保护整定计算在运行方式查找中存在的问题，可以通过以下对策来解决：首先，要利用相关的计算机程序来确定开断线路状况下的扰动区域，以此来确定继电保护整定结果的取值范围，进而查找出电力系统运行中最不利的运行方式；其次，通过计算机辅助，进而完成对继电保护整定计算的过程中，应该参考开断线路循环趋势的方式，对整定计算的顺序进行二次组合，以免出现线路频繁开断的现象。

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。

2.1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。

2.2线路速断定值与主变过流定值

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：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。

三、分支系数计算方面存在的问题与解决对策

3.1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。

3.2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。

3.3励磁涌流问题

3.3.1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。

3.3.2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）。

3.4饱和问题

3.4.1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。

3.4.2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。

结语

伴随着电网规模的日益扩大，继电保护整定计算愈发受人关注，对于继电保护整定计算中相关问题的探讨有助于保障电力系统的安全、高效运行。我们应在有效掌握继电保护要求和工作原理的基础上，明确继电保护整定计算中存在的问题，并针对这些问题，采取相应的解决对策，不断探索，进而保证电力系统的安全运行。

参考文献：

[1]胡宇慧.分析继电保护整定计算方法存在的问题与解决对策[J].城市建设，2012.

[2]王为.继电保护整定计算方法存在的问题与解决对策[J].科学与财富，2012.

作者简介：

孙波（1981.09.29），男，汉族，辽宁省朝阳市人，工程师，本科，继电保护整定计算管理，主要从事继电保护的整定计算，电网运行，继电保护设备管理，