110 kV输电线路继电保护设计

刘 春

（三峡大学，湖北宜昌 443000）

引言

电力系统的规模随着时代的发展越来越大，结构越来越复杂。运行要求具有可靠电能质量，由于各种因素的影响，可能会导致电力系统故障或不正常运行状态的发生，引起大面积停电或者用户侧电能质量下降，威胁人身安全或造成电力设备损坏。为了在最短时间内切除故障，最大限度减小危害，就需要安装继电保护装置，以保证对用户连续安全的供电，特别是对于I、II类负荷，将损失降到最低。

本设计中所使用的数据均来自某110 kV变电站，数据是在继电保护为微机保护的情况下得出的，在各种公式的运用上存在的一定的差异，造成了计数结果整体的不一致性。同时参考了继电保护工程师的建议，根据设计的实际情况进行了整定方式的选择，并且采用的计算公式全部具有理论支持，具有一定的可靠性。

1 110 kV输电线路的保护类型

（1）三段式电流保护：对于反应电流增大的保护通常采用较为简单的三段式电流保护，其各阶段的动作是由电流的整定和时限的配合完成的。其结构比较简单，运行维护方便，容易受运行方式的影响，对于35 kV以上线路只能作为后备保护。

（2）低压保护：当线路故障时，各变电所母线电压有不同程度的减小，离短路点越近，电压越低，短路点电压最低。当电压降低时低压元件就会启动保护，因此构成低压保护。

（3）距离保护：对于110 kV的输电线路通常采用三段式相间距离保护作为主保护。距离保护是对于保护安装处与故障处间阻抗而动作的保护。是属于单端的测量保护，为低量保护，也采用三段式，可分为相间距离保护以及接地距离保护。

（4）零序电流保护：阶段式零序电流保护其保护与三段式电流保护过程相似，对于110 kV输电线路其作为后备保护，只是对于电流的其中一个分量而言的。本设计要求对其所选择的保护方式进行整定计算并保证其灵敏度也满足要求。

2 距离保护整定计算

已知第Ⅰ线路出现L1的有关网络的系统容量最大为180 MVA，最小容量为120 MVA，线路AB上最大输送功率为10 MW，功率因数为0.85，长度为30 km，单位阻抗为0.40 Ω/km。

根据题目已知条件，计算各种运行方式下的阻抗。取系统平均电压U=115 kV，可得：

灵敏度计算值与预期结果不符合所以改选用动作电流0.48 kA进行校验。灵敏度检验计算：

计算值符合要求，动作时间取2 s。通过以上整定计算数据可得出其满足系统过电流继电保护的要求，动作时限按照阶梯原则。

3 零序电流保护的整定计算

3.1 零序电流保护的工作原理

110 kV等级属于大电流接地系统，当此系统发生接地故障时就会出现零序分量，零序电流保护就是利用这些分量构成的。所以此保护对于中性点直接接地系统发生的故障具有较好的保护效果。

3.2 零序电流整定计算

对输电线路零序电流保护的整定计算：

其中，I0.max为流过保护的最大零序电流；可靠系数：Krel=1.2～1.3。

I0.ust为不同期重合闸时最大零序电流。

I'0.dz=K'K3I0.bt=1.2×3×4.6=16.56kA

所以最终整定值为：I′0.dz=16.56kA

3.3 零序电流保护优点

零序电流保护动作可靠，工作原理及构成比较简单，灵敏度较高，具有连续动作的特性且保护范围比较稳定。对于过度电阻的影响较小。在近区故障时可快速动作。

4 自动重合闸

4.1 自动重合闸的目的与要求

自动重合闸的目的是在规定设置的时间内将因故障跳开的断路器再次合闸使得对于瞬时性故障能够在短时间内恢复供电。断路器跳开、故障消失后自动重合闸可以保证供电可靠性，可以将因停电造成的损失降到最低，自动重合闸还可以纠正因断路器本身的缺陷误跳闸的情况。但对于合闸后故障仍然存在的情况，自动重合闸会使得系统再次遭受电流冲击，容易使断路器寿命缩短。

自动重合闸的基本要求：当断路器跳闸时，在短时间内重合闸自动合闸；当断路器断开，操作人员通过人工操作或由遥控器断开时，重合闸应闭锁；当故障切除后，在满足重合的条件下，重合闸应尽快重合，减少因停电造成的损失。

当重合闸存在于只有单个电源的线路其动作方式一般采用三相一次重合闸:当线路上某处发现短路时，继保装置跳开三相断路器，在一定时限内重合闸合闸。如果故障消失且系统能继续运行则表明重合闸成功，如果故障仍然存在此时三相断路器会再次跳开且重合闸不再作用。

应用重合闸装置时，还需要满足以下的要求：当电路处于故障时，线路两侧的保护很可能在不同的时间限制下触发断路器两侧的保护；在某些情况下，当线路发生故障时，断路器两侧断开，电源线两侧之间可能不同步。

5 结论

针对不同运行模式下输电线路的分析和各种短路故障的整定计算，使其具有保护作用。针对不同的跳闸情况，重合闸需要有不同的操作要求。