220kV变电站及线路继电保护设计和整定计算探讨

220kV变电站及线路继电保护设计和整定计算探讨
发布时间：2022-04-24T06:31:25.122Z 来源：《福光技术》2022年6期作者：王伟
[导读] 本文对220kV变电站及线路继电保护设计与整定计算的相关问题进行分析探讨，首先对220kV变电站及线路继电保护设计的关键问题进行探讨，然后侧重分析整定计算中的关键问题，希望能够通过相关分析进一步提升继电保护的运行质量，保障220kV变电站及线路的安全稳定运行，仅供参考。

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摘要：本文对220kV变电站及线路继电保护设计与整定计算的相关问题进行分析探讨，首先对220kV变电站及线路继电保护设计的关键问题进行探讨，然后侧重分析整定计算中的关键问题，希望能够通过相关分析进一步提升继电保护的运行质量，保障220kV变电站及线路的安全稳定运行，仅供参考。

关键词：220kV变电站；线路；继电保护；整定
在220kV变电站的安全运行过程当中，继电保护系统所发挥的作用是相当关键的。

一旦电力系统出现故障运行状态，所配置继电保护装置能够及时发出报警指令，并迅速隔离故障系统与正常运行系统，继电保护的保护形式包括系统保护以及设备保护两种类型，相互作为后备使用，通过整定的方式实现良好配合关系到变电站运行的整体质量与水平。

1 220kV变电站及线路继电保护设计
首先，需要针对过电流设置限定保护。

在220kV变电站及线路的运行期间，过电流即电流过载，电流过载问题对变电站及线路系统运行产生影响的情况下会直接造成外部电流的短路故障，增加电流负荷压力水平。

考虑这一因素，在220kV变电站及线路的继电保护设计中，有关继电保护装置的设计应当遵循电压限定延时的基本原则，通过对这一方式的与应用能够确保线路电流测量的精准性，从而在220kV变电站及线路出现过载电流的第一时间对其进行处理。

同时需要注意的是，在将继电保护装置设置于220kV变电站及线路系统的情况下，还应面向系统配备专门的智能化保护装置。

一旦检测系统出现过载负荷电流，则将告警信息及时传递至220kV变电站智能终端，由终端对过载电流进行分析，生成处理建议，预防避免整个220kV变电站及线路系统受过载电流的影响，同时达到提升继电保护系统可靠性水平的目的。

其次，需要针对220kV变电站间隔层进行继电保护设置。

间隔层继电保护装置设置的核心思路是将双重化装置应用于220kV变电站及线路继电保护系统中，形成后备保护集中设置的过程。

在继电保护作用下，通过后备保护系统展开集中配置活动。

面向220kV变电站及线路提供后备设备支持以及开关失灵保护支持。

同时，针对220kV变电站间隔层的继电保护作用还涉及到相邻区域内的对端母线以及相连电路。

以后备电流为基础，对220kV变电站及线路运行问题进行准确诊断，如针对跳闸现象提出针对性的解决方案。

同时，通过对间隔层设置继电保护装置的方式能够更好的与电网实际运行情况相契合，对电网运行方案进行全面陈列，分析220kV变电站内电网实际情况，选择最佳方案，以达到最佳的继电保护状态。

最后，需针对220kV变电站及线路提升系统冗余性水平。

为了最大限度确保220kV变电站继电保护系统的安全性水平，应重视提升系统的冗余性性能。

目前技术条件支持下可采取的方案包括两种，第一种方案是以交换机中数据链路层技术为核心，满足对220kV变电站及线路进行实时性监控的目的，结合多种运营方式，满足不同的监控目标；第二种方案是以继电保护在220kV变电站及线路系统中的架构需求为核心，依托于交换机进行数据信息传输，通过此种方式减少接线，系统冗余由环形结构提供，同时实现结合以太网网络的目的。

2 220kV变电站及线路继电保护整定计算
首先，从220kV变电站及线路启动元件与停信元件取值计算的角度上来说，基于220kV变电站分相电流差动保护，差动电流高定制以及低定值分别是按照一次相电流不超过600A以及一次相电流不超过400A进行取值的，并在考虑过渡电阻影响的情况下折算为二次值，以满足选择性以及灵敏性的要求。

同时，对于220kV变电站及线路中的纵联零序停信元件而言，应当确保整定计算条件下线路末端故障具备1.5倍~2倍灵敏度，为了后续管理方便，可以在满足灵敏度要求的迁移下，按照480A标准单位对二次值进行折算，其他情况下按照灵敏度计算定值为标准。

纵联负序停信元件在折算二次值的情况下以720A为计算标准，线路末端两相金属短路故障状态下的校验灵敏度应当达到2.0以上。

结合相关实践经验，对于纵联零序启信元件而言，在零序四段与240A两个值之间作比较，以较小值为标准，其他情况下以零序四段值为标准。

还需要特别注意的一点是，220kV变电站及线路纵联保护两侧启信元件以及停信元件一次定值应当相同，从整定计算的角度确保线路两侧启信与停信条件保持一致。

其次，从纵联距离停信元件取值的角度上来说，对于220kV变电站及线路继电保护而言，方向纵联保护以及纵联距离零序保护当中的停信元件所对应电抗分量受继电保护装置生产厂商的不同，在表达方式上存在一定的差异性。

以PSL-600系列继电保护装置所对应高频距离阻抗值为标准。

这一定值需要以保证灵敏度为标准进行整定计算。

在220kV变电站线路越短的情况下，所对应的保证灵敏度越高。

结合相关经验来看，大致情况是220kV变电站线路长度达到10.0km时，应当以2.5倍线路感受电抗水平进行计算；220kV变电站线路长度不足10.0km时，应当以3倍线路感受电抗水平进行计算，同时对二次值进行折算处理。

主要原因在于：在220kV变电站线路长度较短的情况下，所对应的感受电抗水平下，保护信停范围不大，如果遵循感受电抗较小倍数对停信值进行计算，经整定计算相对值较小，可能无法触发停信机制。

在
此基础之上，对220kV变电站线路电阻分量的整定计算必须满足保护动作区最大阻抗高于最小负荷阻抗值的要求，短线路多数情况下可以满足该要求。

但若线路长度达到80.0km以上，需要进一步进行校核以及整定计算。

如某线路长度达到90.0km，最大负荷电流水平为1200.0A，在考虑1.2倍过载水平的情况下，线路正序阻抗角取值为78.0°，负荷阻抗角取值为36.8°，对负荷电流最大值条件下的阻抗一次值进行计算，计算结果为81.0Ω，将电抗定值以及电阻定值带入四边形电抗特性中，对保护动作区阻抗最大值进行计算，折算一次值应当为81.0Ω以内，否则需要对电阻定值进行适当调整。

最后，需要考虑针对CT断线以及PT断线情况的整定计算。

继电保护装置在监测220kV变电站及线路出现CT断线或PT断线故障的情况下，需要从逻辑关系上实现闭锁纵联保护，仅将相过流保护以及无方向零序过流保护投入其中，动作时间整定计算结果为6.0s。

在CT断线以及PT断线故障状态下，线路跳闸是合理的，但多数变电站所依托220kV电网结构强度不足，负荷水平重。

受此因素影响，CT断线以及PT 断线问题下所导致的线路跳闸对电网而言是相当不利的，面临较大的负荷损失，不利于电网运行稳定性与安全性的保障。

同时，受220kV变电站线路意外停运的因素影响，负荷转移，部分线路过载情况严重，导致事故范围持续扩大，同时线路面临CT断线以及PT断线等故障问题。

此情形下，考虑到再发故障率较低的实际情况，可从逻辑上尝试实现保护装置的闭锁纵联保护，仅需要投入无方向的零序过流保护以及相位过流保护即可，同样可确保周围线路的可选择性。

3 结束语
综合上述分析，220kV变电站及线路继电保护设计需要针对过电流设置针对性的限定保护，同时针对间隔层设置继电保护作为支持，提升系统冗余性水平，在此基础之上做好对220kV变电站及线路继电保护的整定计算，将系统的稳定允许能力充分展现出来，确保整定计算的数据有较高的精度与准确性，值得引起业内人士的高度关注与重视。

参考文献：
[1]成和祥. 基于双馈风机短路特性的风电场集电线路继电保护整定方法研究[J]. 电力系统保护与控制,2020,48(16):93-99.
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