变压器、配网线路后备保护配置、整定方面的改进措施

第３５卷第１７期　继电器　ＶＯ１＿３５　ＮＯ．１７　２００７年９月１日　ＲＥＬＡＹ　Ｓｅｐ．１，２００７　变压器、配网线路后备保护配置、整定方面的改进措施　魏莉，　彭建宁　（宁夏固原供电局，宁夏固原７５６０００）　摘要：通过对变压器１Ｏ　ｋｇ侧及１０　ｋｇ配网线路相间过流远后备灵敏度的计算、统计、分析，提出增加变压器和配网线路保　护配置：增设负序过电流保护作为１Ｏ　ｋＶ系统相间短路后备保护的补充，使对同一点故障的灵敏度及切除率由１１．６７％提高　到７６．５６％。并给出合理的整定计算方法，指出改进后的保护配置对提高远、近后备灵敏度是一种行之有效的手段。　关键词：变压器；　配电线路；　负序过电流；　灵敏度　Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｅｔｔｉｎｇ　ｆｏｒ　ｂａｃｋ　ｕｐ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ａｎｄ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｌｉｎｅ　ＷＥＩ　Ｌｉ，ＰＥＮＧ　Ｊｉａｎ—ｎｉｎｇ　（Ｇｕｙｕａｎ　Ｅｌｅｃｔｉｒｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ　Ｂｕｒｅａｕ，Ｇｕｙｕａｎ　７５６０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ．ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ　ｏｆ　ｆａｒ　ｂａｃｋ　ｕｐ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ａｔ　ｌ　０ｋＶ　ｓｉｄｅ　ａｎｄ　ｌＯｋＶ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｌｉｎｅ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｏｐｏｓｅｓ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ａｂｏｕｔ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ａｎｄ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｌｉｎｅ　ｔｈａｔ　ｉｓ　ａｄｄｉｎｇ　ｎｅｇａｔｉｖｅ　ｓｅｑｕｅｎｃｅ　ｏｖｅｒｃｕｒｒｅｎｔ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ａｓ　ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ　ｆｏｒ　ｂａｃｋ　ｕｐ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　１０ｋＶ　ｓｙｓｔｅｍ　ｐｈａｓｅ．ｔｏ．ｐｈａｓｅ　ｆａｕｌｔ．Ｔｈｅｎ　ｔｈｅ　ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ　ａｎｄ　ｒａｔｅ　ｆｏｒ　ｂｒｅａｋｉｎｇ　ｄｏｗｎ　ｉｓ　ｒａｉｓｅｄ　ｆｒｏｍ　１１．６７％ｔ０　７６．５６％、Ａ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ｓｅｔｔｉｎｇ　ｗａｙ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｉｔ　ｐｉｏｎｔｓ　ｏｕｔ　ｔｈａｔ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｉｓ　ａｎ　ｖａｌｉｄ　ｍｅａｎｓ　ｆｏｒ　ｒａｉｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｅｎｓｉｉｔｖｉｔｙ　ｏｆ　ａｆｒ　ｂａｃｋ　ｕｐ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｌｉｎｅ；ｎｅｇａｔｉｖｅ　ｓｅｑｕｅｎｃｅ　ｏｖｅｒｃｕｒｒｅｎｔ；ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ　中图分类号：ＴＭ７７　文献标识码：　Ｂ　文章编号：　１００３．４８９７（２００７）１７．００８３．０３　０　引言　除，可能造成变压器绕组、铁芯过热而损坏；有时　还可能波及ｌ１０　ｋＶ及以上高压、超高压系统，扩大　电力规程规定：３～ｌ１０　ｋＶ电网运行中的电力　停电范围等，带来严重后果。　设备一般应有分别作用于不同的断路器、且整定有　规定的灵敏系数的两套独立的保护装置作为主保护　１　１　０　ｋＶ线路过流灵敏度、变压器１　０　ｋＶ侧　和后备保护，以确保电力设备的安全。那么对于ｌ０　过流远后备灵敏度统计　ｋＶ配电线路，其一套保护安装于馈线配电柜，作为　针对ｌ０　ｋＶ配电线路过流灵敏度、变压器ｌ０　ｋＶ　主保护和近后备，作用于断开本馈线断路器；另一　侧过流保护对本侧出线末端故障的远后备灵敏性问　套保护则应作用于断开相邻上一级设备的断路器，　题，通过大量短路电流计算和灵敏度计算，共涉及　一般为降压变压器ｌ０　ｋＶ侧断路器，实现远后备保　本局９个ｌ１０　ｋｖ变电站的５２条ｌ０　ｋｖ线路，ｌ７台　护功能。　主变压器，作了较为细致的统计与分析。　对于ｌ０　ｋＶ配电线路，继电保护定值整定应当　１）ｌ０　ｋＶ线路过流保护灵敏度，在６４个计算　以选择性为第一性，这一点己经毋庸质疑。但是，　数据（包括ｌ２条分支线）中，有５个灵敏度数据小　整定人员还经常受到ｌ０　ｋＶ系统远后备保护灵敏度　不足问题的严重困扰。计算统计发现：按照躲额定　于ｌ。不合格率为＿二Ｉ－、　术１００％＝７・８％。　电流整定的变压器ｌ０　ｋＶ侧相过电流保护对本侧出　６４线远后备灵敏度远小于规定值（１．１５～１．２５系数）　２）变压器ｌ０　ｋＶ侧过流对本侧出线的远后备灵　的份额接近９０％。如果ｌ０　ｋＶ线路上发生故障（即　敏度，共计算１２０个灵敏系数，其中仅有２９个等于　使短路电流并不很大），本线路断路器拒绝跳闸，而　或大于ｌ，合格率仅为—２主变该侧相过电流保护对该故障点灵敏系数小于　或大于ｌ，合格率仅为—１２—９　１００％　—０　＝１　１．６７％。远　。远　ｌ，将使变压器长期通过较大的故障电流而不能切　后备保护灵敏度不足的问题较为突出，令人堪忧。　维普资讯 http://www.cqvip.com ．．８４．．　继电器　曾经尝试增设定值更低的第１Ｉ段相过流保护，该定　值势必小于变压器额定负荷电流，且使切除时间进　步延长，使跳三侧时限超过反措要求≤２　Ｓ的规　定，综合权衡利弊，认定增设低定值的第１Ｉ段相过　流保护的做法不可取。　一５）微机保护负序电流由软件取得。它取得负序　电流和负序电压一样方便，负序电流保护的应用应　当不再有障碍。　６）此外，对负序电流保护还存在误区需要澄　清：由于正常运行时负序电流Ｚ￣－Ｏ，以前人们很自　然地想到，要避开不平衡电流来整定负序电流元件　２变压器１　０　ｋＶ侧相间后备保护、１　０　ｋＶ线　路相间短路保护的改进　１）改进方法　在变压器各侧后备保护中增设一个负序电流元　件和一一个单相低电压元件，组成低压闭锁负序过流　保护，作为复压闭锁相电流保护灵敏度不够时的补　充。　变压器各侧相电流保护定值按躲过各侧的额定　电流整定。而降压变中、低压侧负序电流保护整定　值则可按本侧负荷最大馈线的相电流保护整定值的　ｌ／√３整定（两相短路时的负序电流等于相电流的　ｌ／√３倍），灵敏度会得到较大提高。且必然可与本　侧馈线相电流保护在灵敏度上取得配合。　２）１０　ｋＶ线路负序电流保护和主变压器１０　ｋＶ　侧负序电流保护定值整定方法　如果我们将ｌ０　ｋＶ馈出线相过电流定值用，　表示，把其中最大的定值用，Ｌｏ　表示。那么１０　ｋＶ　馈线负序电流定值可以取本线路相过电流定值　１　，Ｌｌ０Ｐ的０．５倍，即，Ｌ＿０Ｐｌ２：去，Ｌ０Ｐ；主变压器１０　ｋＶ　侧负序电流保护定值等于本侧出线相过电流最大定　值，Ｌ。　的　倍，　ｊ　即，。眦＝去，Ｌ＿。　；当用于　３５　ｋＶ侧系统时亦然；用于１１０　ｋＶ侧时，可按与３５　ｋＶ、ｌ　ＯｋＶ侧逐级配合关系整定。　动作延时：皆取与本元件相过电流各段时限相　同。　对于同一点故障，相过电流和负序电流保护中　灵敏度高且固有动作速度快的保护优先动作。　３）负序电流保护的应用，核心问题是采用负序　电流继电器来负责两相短路的保护。负序电流属于　故障分量，是不对称故障的显著特征，当系统中产　生负序电流时自动投入负序电流保护，当无负序电　流时投入复压启动的过电流保护。　４）虽然这种方式在很早就曾提出，但却没有获　得应用，主要是因为取得负序分量需要对相电压、　相电流进行移相。在机械型保护时代制造负序电流　滤序器比较麻烦，机械性保护对电流移相不如对电　压移相方便，所以复合电压启动的方式得到应用，　而负序电流继电器则没有得以发展应用。　的启动值，这就使负序电流保护在灵敏度上不能和　相邻线的相过电流保护互相配合。这是由于负序电　流保护片面追求高灵敏度带来的后果。　１　…　７）众所周知：两相短路时，　）：　Ｉ　，对于　一　２　ｌ０　ｋＶ线路，负序电流元件的启动电流只要固定等　１　于÷相电流元件的启动值，两相短路的相对灵敏系　２　数就等于１（对Ｙ，ｄ变压器前后两相短路都是如此）。　这种相间过电流保护（即负序过流保护）Ｅｌ于ｌ０　ｋＶ、　３５　ｋＶ线路，在整定计算时，只要按照三相短路与　相邻线过电流保护进行灵敏度配合即可，可见反而　简化了整定计算。　８）负序电流保护除了有不反应线路过负荷、不　受变压器Ｙ，ｄ接线的影响和一个继电器可反应不同　相别的两相短路且相对灵敏系数为ｌ的优点外，当　用于降压变压器时灵敏度会有较大提高。在此情况　下启动电流可以按照与变压器低压馈线中负荷最大　线路的相过电流保护相配合。假设后者的启动电流　为１．２　，（　为馈线的额定负荷电流），则变压器负　序电流保护的启动电流只需大于等于０．６　。其灵　１　敏度要比按照二变压器额定电流整定的负序电流　２　保护（特指变压器负序电流保护的启动电流）提高　很多。　３改进后的变压器１　０　ｋＶ侧、１　０　ｋＶ线路后　备保护灵敏性分析　１）如果将１１０　ｋＶ变压器ｌ０　ｋＶ侧相间后备保护　配置加以改进，在原有过流保护的基础上增设负序　过流保护，专门用于本侧出线小方式两相短路的远　后备，定值按照本侧出线最大负荷线路过流保护定　值的ｌ／√３（即０．６倍）整定，时限也取与过流时　限相同，灵敏度计算结果为：　在计算的６４个数据（包括１２条分支线）中，　有４９个灵敏度数据大于ｌ及以上的规定值。合格率　为÷术ｌ００％：７６．４０　６４　５６％。与改进前相比，灵敏度　提高了６４．８９％，可见灵敏度有很大提高。因此，这　种改进措施有很大的实际意义。　维普资讯 http://www.cqvip.com

魏莉，等变压器、配网线路后备保护配置、整定方面的改进措施　一８５—　２）更进一步，如果给ｌ０　ｋＶ线路也增设负序过　１　流保护，定值按照本线路过流保护定值的二（０．５　２　过大，全线　：ｌ０．７８８　１９．２２　Ｑ之间。这些超过　ｌ０　ｋＶ线路所允许的供电半径。这就应当从加强和　扩充３５　ｋＶ、ｌ０　ｋＶ一次系统网架结构来解决，即应　倍）整定（与变压器同侧负序过流保护正好有　１．１５～１．２倍的配合系数，符合定值配合系数要　求），时限也取与过流时限相同，灵敏度计算结果为：　在计算的６４个数据（包括ｌ２条分支线）中，　只有４个灵敏度数据小于ｌ。合格率为　通过线路改造、增建变电站等方式，比如增加并合　理选择３５　ｋＶ变电站位置，以减小ｌ０　ｋＶ线路供电　半径，从而达到提高ｌ０　ｋＶ系统继电保护灵敏性的　目的。这种应当由一次系统来解决的问题，不应当　也不能够要求继电保护来解决，继电保护它既解决　（　１００％：９３．７５％。而且，灵敏度系数均得到非　不了也不可能解决这类问题。　６４　常显著的提高。　７这种改进措施在工程应用领域里的推广　４　ＣＴ二次回路断线　在继电保护工程应用领域里，目前所见到的变　在ＣＴ二次回路断线时会出现负序电流，但此时　压器后备保护装置中尚未普遍配置负序过流元件，　３５与未断线的相电流相等，而两相短路时有　即这一做法目前还没有普遍应用。这就需要我们继　３，，：√３，　，其中，　为故障相电流。因此增加３　电保护工作者与时俱进，在实际工作中多发现、总　结、积累、提出问题，来推动变压器后备保护配置　＞１．５厶　（厶　为最大相电流）的条件便可区别断　线与短路故障。顺便指出，ＣＴ断线时／Ａ＝０，负序功　方面的变革。继电保护毕竟是一项工程技术而非纯　率方向继电器不会误动。　理论科学，找到简单、实用、可靠的解决工程难题　的技巧也是对智慧的挑战。在工程应用中，有关部　５改进后保护的评价　门可以直接在与厂家签定定货合同时注明：在ｌ０　ｋＶ、　１）负序电流继电器在短路的暂态过程中测量不　３５　ｋＶ线路保护中增加一段负序过电流保护，带一段　准，但由于负序过电流保护仍有较长的延时，因此　延时，可单独投退；在变压器各侧（包括３５　ｋＶ变　暂态过程的影响可以不计。　压器低压侧）后备保护中增设一段由相低电压闭锁　２）改进前，变压器ｌ０　ｋＶ侧相问过电流保护对　（电压元件可以单独整定、单独投退）的负序过电　同侧出线远后备灵敏系数合格率为ｌ１．６７％；改进　流保护，保护动作后以ｔ　延时跳分段，以ｔ２延时跳　后，变压器ｌ０　ｋＶ侧负序过电流保护对同侧出线远　本侧，以　延时跳三侧断路器，各延时段可以单独　后备灵敏度系数合格率为７６．５６％。与改进前相比，　整定投退。以提高远后备灵敏度，增强保护功能的　远后备灵敏度提高了６４．８９％，可见灵敏度有很大提　冗裕度，提高保护动作的可靠性。　高。由此可见，负序过电流保护在各方面都优于传　参考文献　统的相过电流保护。因此，这种改进措施有很大的　［１］　朱声石．高压电网继电保护原理与技术［Ｍ］．北京：中国　实际意义。　电力出版社，２００５．　６其他问题的认识　收稿日期：２００６－１２－２７：　修回日期：２００７－０５－０９　作者简介：　虚拟增加了负序过流保护配置之后，本局ｌ１０　魏莉（１　９７卜），女，工程师，长期从事电力系统继电　ｋＶ变电站还有４条线路远后备、近后备都不能满足　保护整定计算、故障录波分析等工作；　灵敏度要求，主要是由于这些配电线路导线线径过　彭建宁（１　９６７一），男，高级工程师，长期从事电力系统　小，大部分为ＬＧ３—３５、ＬＧ３～７０导线；线路延伸较长，　分析管理等工作。Ｅ—ｍａｉｌ：ｐｅｎｇｊｎ＠１２６．ｃｏｍ　距离在１５．８～２６．６１６　ｋｍ之间；全线路综合阻抗值　（上接第８２页ｃｏｎｔｉｎｕｅｄ　ｆｒｏｍ　ｐａｇｅ　８２）　作者简介：　ＨＥ　Ｗｅｉ－ｊｕｎ，ＪＩＡＮ　Ｋｅ—ｌｉａｎｇ．Ｅｌｅｃｔｒｉｉｆｅｄ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　杨永清（１　９６７－），男，助理工程师，从事电气化铁道供　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｐｒｏｊｅｃｔ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：　Ｃｈｉｎａ　Ｒａｉｌｗａｙ　电：　Ｐｒｅｓｓ，１９８２．　刘晓路（１　９６５－），男，高级工程师，从事供电站方面的　工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｉａｏｌｕ一５２０＠１２６．ｃｏｍ　收稿日期：２００７—０３－０７：　修回日期：２００７—０４－２９