110 kV环网运行继电保护整定存在的问题及对策

潘仁军，彭俊勇，唐怡密

(湖南省电力公司永州电业局，湖南永州425000)

地区110 kV网络一般以环网设计、开环运行，在这样的地区电网中，多级串供现象普遍存在。若环网配置的110 kV环网线路 (含并列双回线，下同)开环运行，不能满足电网可靠性的要求，为实现对用户可靠供电且又不形成220/110 kV电磁环网，可将220 kV变电站的110 kV环网线路接于不同母线。但当前的继电保护整定原则不适用于以上110 kV环网运行网络。

文中将分析110 kV环网运行网络继电保护整定存在的问题，并提出相关的整定建议。

1 环网运行保护整定配合问题

1.1 220 kV主变及110 kV线路保护整定计算原则简介

在文献〔3〕中对湖南电网220 kV三圈降压变压器继电保护整定计算原则有详细规定:即220 kV变压器中压侧复压闭锁方向过流第2时限与第1时限配合整定，中压侧零序方向过流保护第2时限与第1时限配合整定，配合保护间均设一个时间级差。110 kV线路保护整定计算方案中一般选择220 kV变电站110 kV环网线路对侧相间、接地距离Ⅱ，Ⅲ段分别与相邻线路相间、接地距离Ⅰ，Ⅱ段配合整定。以上整定计算原则一般能满足速动性及选择性要求，但正常方式下，相间、接地距离Ⅲ段以及零序电流Ⅳ段对相邻线路灵敏度不能满足要求，在环网运行方式下存在保护整定计算配合问题。

1.2 环网线路相间距离Ⅲ段对线末主变低压侧无灵敏度

受大电源侧助增作用影响，110 kV环网线路测量阻抗增大。若保护装置为阻抗圆特性距离继电器又无负荷电阻线时，该线路相间距离Ⅲ段定值必须躲过事故过负荷最小阻抗，因此对线末主变低压侧故障不能满足规定的灵敏度要求。

1.3 环网外线路出口故障影响环网供电可靠性

当220 kV变电站存在110 kV环网运行方式时，110 kV环网外线路出口故障，相应保护拒动时，将由与之配合的110 kV环网线路相应保护动作隔离故障，从而导致环网解列或环网所供变电站失压。

以永州地区曲河片电网正常结线方式为例(如图1所示)，若曲河变电站的曲拱Ⅰ线出口处C点故障，曲拱Ⅰ线曲河侧Ⅰ段保护拒动时，将由宋家洲变曲宋线或潇湘电站潇曲线Ⅱ段动作隔离故障，从而导致环网解列或潇湘电站、宋家洲变失压。

图1 永州曲河供电区网络接线示意图

1.4 环网外线末故障保护或断路器拒动有可能扩大电网事故

按文献〔4〕的整定原则，220 kV变电站110 kV环网出线对侧相间、接地距离Ⅲ段以及零序Ⅳ段对相邻线路灵敏度通常不够，当环网运行方式下，相邻线末故障相应保护或断路器拒动，在220 kV变电站有2台主变的情况下，由220 kV主变110 kV侧方向后备保护第1时限跳110 kV母联断路器后，110 kV母线仍经环网线路并列运行，由于故障仍然存在，再由第2时限跳本侧以隔离故障，从而造成事故扩大。

以如图1所示的曲河供电区为例，竹塘变曲竹线及潇湘电站潇曲线相间、接地距离Ⅲ段以及零序Ⅳ段对曲纸线末端故障灵敏度不够，当A点发生故障，曲纸线曲河侧保护或断路器拒动时，曲河主变110 kV侧方向后备保护第1时限跳500断路器，但故障点仍没有隔离，再由第2时限跳本侧隔离故障，从而造成曲河变110 kV母线失压。

从1.2—1.4分析可知，当环网运行110 kV网络以外线路发生故障，而相应线路保护装置或断路器拒动时，220 kV变压器、110 kV线路保护整定计算原则适用于110 kV辐射式网络，用于110 kV环网将可能会造成局部电网解列或电网事故扩大。

2 环网运行保护整定计算原则探讨

2.1 220 kV变电站变压器及110 kV出线保护整定计算原则建议

湖南电网110 kV线路接地故障的整定计算方案将接地距离保护作为主要保护，零序Ⅳ段保护作为高阻接地的后备保护，因此当220 kV变电站110 kV环网外线末故障相应保护或断路器拒动而导致110 kV母联断路器跳开后，110 kV环网线路对侧相间、接地距离Ⅱ段对相邻线路的灵敏度通常能满足规程要求。

为确保灵敏度的要求，对文献〔4〕中的整定计算原则提出如下建议:

220 kV主变110 kV侧复压闭锁方向过流及零序方向过流保护第2时限与第1时限配合级差均由1个调至2个，若上一级220 kV线路相间距离Ⅲ段保护范围没伸出本站110 kV母线，则只需修改220 kV主变110 kV、220 kV侧后备保护动作时限;若上一级220 kV线路相间距离Ⅲ段保护范围已伸出本站110 kV母线时，还需对220 kV变电站110 kV线路后备保护动作时限进行相应调整。

按上述整定计算原则进行修改，可通过保护相继动作来提高220 kV变电站110 kV环网线路对侧Ⅱ段的灵敏度，即可防止220 kV变电站非110 kV环网线路故障相应保护或断路器拒动导致220 kV主变110 kV侧相应方向保护第1时限动作跳开110 kV母联断路器，实现由110 kV环网线路对侧相应Ⅱ段动作来隔离故障，将停电范围影响降到最小。

2.2 220 kV变电站110 kV环网线路对侧距离保护整定计算原则建议

即使110 kV母联断路器不动作，由220 kV变电站110 kV环网线路对侧相应Ⅱ段动作来隔离故障过程中，若该保护仍不能可靠动作，将无法达到不扩大停电范围的目的，因此220 kV变电站110 kV环网线路对侧整定计算原则也需做相应调整。

(1)110 kV线路相间距离保护整定

当220 kV变电站有2台及以上主变时，环网线路对侧相间距离Ⅱ段按2台主变运行，110 kV环网合环运行且110 kV母联断路器断开运行方式下，相邻线路末端金属性相间故障有1.2的灵敏度整定，且必须校核110 kV环网线路接于不同母线的2种运行方式。

当相间距离保护整定配合与灵敏度原则发生矛盾时，必须确保保护装置的灵敏度。若相邻为单供线路，相邻线路相间距离I段按伸入线末主变内部整定;若相邻为串供线路且已配置纵联保护，按与纵联保护配合整定，否则按失配处理，110 kV环网内线路均需配置纵联保护，否则不能合环运行。

(2)110 kV线路接地距离保护整定

220 kV变电站110 kV环网线路对侧接地距离Ⅱ，Ⅲ段分别与相邻线路接地距离Ⅰ，Ⅱ段配合整定。

当220 kV变电站有2台主变时，接地距离Ⅱ段按2台主变运行、110 kV环网合环、110 kV母联断路器断开方式下有1.2的灵敏度整定，且必须校核110 kV环网线路接于不同母线的2种运行方式。

当接地距离保护整定配合与灵敏度原则发生矛盾时，必须确保保护装置的灵敏度。

当220 kV变电站只有1台主变时，也应该按220 kV变电站配置2台主变的情况来调整220 kV变压器的整定原则;220 kV变电站110 kV环网线路对侧保护整定原则基本与2台主变的情况相同，但无需校核110 kV环网线路与主变110 kV侧断路器接于同一段母线的运行方式。

3 结论

文中提出的适合110 kV环网运行的继电保护整定原则，可避免环网外线路故障导致相应保护或断路器拒动而引发的故障扩大事故，提高110 kV环网的供电可靠性。

〔1〕催家佩，孟庆炎.电力系统继电保护与安全自动装置整定计算〔M〕.北京:中国电力出版社，1993.

〔2〕湖南电网220 kV线路保护整定计算简化原则〔S〕.湘电调生〔2007〕255号 (附件)，2007，7.

〔3〕220 kV三圈降压变压器整定计算原则〔S〕.湘电调生〔2010〕42号 (附件)，2010，2.

〔4〕湖南电网110 kV线路保护整定计算原则〔S〕.湘电调生〔2011〕180号 (附件)，2011，4.