优化配网继电保护配置及整定计算研究

曲丽敏

摘要：我国人口的基数庞大和工商业建设项目繁多决定了用电总量的数额庞大，而维持庞大的电力运营和流通，则需要借助我国相对完善而规模庞大的基础电力设施和电力配电网络，也即是配网。配网全程中继电保护配置及整定计算是两块比较重要的技术环节，这涉及到对庞大的电流资源进行电流速断保护、限时电流速断保护和过电流保护，确保电流能够顺利从无序变得可控，从高压转向中压。配网线路是我国电力资源供应体系中相对重要和关键的一环，在电力资源的转换和输送系统中发挥着重要的作用，因此，对配网继电保护配置及整定计算环节进行不断的创新优化和升级，是我国电力工程事业的一项重要工作。

关键词：配电网;继电保护;整定计算

近几年来，随着电能需求地不断增加和用电负荷地不断变化，电力系统电网结构，特别是城市的供、配电网络结构都进行了较大的调整，并变得更加复杂。为保证配电网络的可靠性供电和设备的安全运行，系统对城市配网保护性能的要求也不断提高，如何在接地、短路故障时能够快速、有效地切除故障是电力系统急需探讨的话题。

1 配网的功能内涵

配网即指配电网，是指从发电厂等电力资源产生端接受电能，然后通过配电设施（配电站）进行就地分配处理，或按实际的电压等级进行逐级分配，输送给电力用户的电力网络。其组成部分包括架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关、无功补偿器及一些附属设施等，在我国电力运营工作中起到分配电能的重要作用。

配网具有电压等级多，形式复杂多样，设备类型较多，作业安全环境相对较差等特点，因此配电网的安全风险因素也相对较多。此外，由于配网的本质是为各类电力资源用户提供更优质的电力资源服务，这就使得配网的安全可靠性显得更为重要了。

配电线路导线线径比输电线路的小，且“主线段与分歧线”以及“上、下相邻线路”导线型号规格差异大，导致配电线的线路短路阻抗角φ较小，即R/X较大。不仅使得在输电网中所采用的潮流计算常规算法难以在配网潮流计算时得到收敛，还会因不同点故障的短路阻抗角不一致，对保护动作灵敏度和可靠性产生一定影响。

2 配网中的继电保护配置的内涵

配网中的继电保护配置，是根据电力系统的电压特性、整体结构和电力系统的异常类型，来进行设计、安装、配置技术性能符合要求和相互协调的保护和安全自动装置，继电保护配置同时包含对电流进行保护的设置，利用变压器来保护设置和对母线的保护设置。

3 优化配网继电保护配置的措施

按照我国的政府电力资源运营与管理部门的统一标准，我国目前运营和使用的电网中的电流，按照电压的等级通常可划分为：特高压（10 0 0kV交流及以上和±800kV直流）、超高压（330kV及以上～1000kV以下）、高压（35～220kV）、中压（6～20kV）、低压（0.4kV）五类，其中特高压电流包括1000kV级以上的交流电和800kV左右的直流电两种形式;超高压电流的范围则从330kV～1000kV不等;高压电流的范围从35kV～20kV;中压电流的范围从6kV～20kV不等;低压电流的范围均在0.4kV以下。

我国配电系统的电压等级，根据《城市电网规划设计导则（Q/GDW 156-2006）》的规定，把35kV、63kV、110kV等划为高压配电系统;把6～20kV划为中压配电系统;380V以下则统统划为低压配电系统。这样既方便于统一管理，又可以实现专线专用，避免电流管线间的冲突。配电网的分类如下：

（1）按电压等级分类，配电网可分为：高压配电网（6～110kV）;低压配电配电网网（0.4kV）。

（2）按供电区域分类，配电网可分为：城市配电网;农村配电网;工厂配电网。

（3）按电网功能分类，配电网可分为：主网（66kV及以上）;配网（35kV及以下）。

其中，电压等级位10kV及以上的高压电用户则直接由供电（农电）变电站高压配电装置以及高压用户专用线提供电源。以下为10kV电压线路的继电保护装置的各项措施：

对于10kV继电线路的继电保护，其主保护措施是电流速断保护、限时电流速断保护，后备保护措施是过电流保护，其中，限时电流速断也可作为相邻下级线路的后备保护。此外还有变压器投差动保护、瓦斯保护、非电量保护、高（低）后备保护以及过负荷保护（动作于信号）。

B，D线路保护：I段：按躲线路末端最大三相短路电流整定，并进行灵敏度校验，不满足灵敏度整定;II段：与下级线路的电流速断配合，并进行灵敏度校验，不满足灵敏度同样要按照满足灵敏度整定;III段：按躲过线路最大负荷电流整定。

4 整定计算

整定计算是为了保证继电保护装置能够达到正确安全处置电力事故，保证电力系统安稳运行的目的，需要做到的一系列工作，而使用的具备较强综合性的测算方法。

在继电保护过程中，要涉及的技术工作环节包括对继电装置的设计、初装、调试、整定以及后续的日常运行和维护等，而整定计算则是其中的一部分工作，并且还是较为重要的那一部分。

整定计算要对整个电力系统进行分析、测算、整定，以确定所选的继电保护配置方式、选型、整定值是否符合运行使用的实际需求。

整定计算的重要性在于：在设定继电保护之初，必须经过严谨的整定计算来确定和检测保护方式;在电力系统的日常运行和维护工作中，整定计算可以帮助确定各种保护的定值和使用方式，并及時协调保护与电力系统运行方式的配合;无论是设计还是运行，保护方式都与一次系统接线和运行方式有密切关系。在多数情况下是涉及全局性的问题，要综合平衡，做出决断。

目前在我国的电力资源网络运行和维护工作中，通常使用电子计算机来完成设定延时动作来代替人工进行的继电保护Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ段运用调谐核算方式，具体来说也就是把分支因数引进到核算过程中，使得电力系统运行所对应的最大短路电流模式和最小分支电力系统的运行模式不对应的问题导致相间电流保护延迟的动作值增大。

5 过电流保护

按下列三种情况整定，取较小值。

（1） 按躲过线路最大负荷电流整定。随着调度自动化水平的提高，精确掌握每条线路的最大负荷电流成为可能，也变得方便。此方法应考虑负荷的自启动系数、保护可靠系数及继电器的返回系数。

（2） 按躲过线路的热稳定电流整定。10k V农配网线路线型复杂多变，往往一条线路上有着多种线路型号并存。为了保障线路不长时间过载运行，我们在计算过电流保护时应考虑线路的热稳定电流。

（1） 小线型在线路末端且配变容量不大的，可以按较大一级线型热稳定电流取值。因为此时小线型在线路末端且配变容量不大，发生故障时流过小线型的故障电流不会很大。

（2） 小线型在首段或者中段且配变容量较大的，则按小线型热稳定电流取值。此时整条线路的过电流保护定值将会很小。

（3） 当远后备灵敏度不够时 （如配变为5～10k VA，或线路极长） ，由于每台配变高压侧均有跌落式熔断器，因此可不予考虑。

（3） 按TA变比整定。对于很多农网线路，TA变比可能比线路热稳电流还小，为了不造成TA过载，我们在计算过流时按TA变比取一次电流。

6 结语

基于以上分析和探讨可以得知，在我国配网运行过程中，继电保护配置可以有效地确保电力网络系统的自动运行保护，可以通过标准参数反映电路是否在正常运行，而阻抗的数值大小变化则可以准确反映电力异常的发生地点的远近;继电保护配置之中的整定计算则可以帮助配网管理人员维护好电力网络系统的安全稳定运行，降低其劳动量和计算量，提高其工作效率。

参考文献

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