孤立电网继电保护整定刍议

孤立电网继电保护整定刍议
刘仲青
摘要：针对油田典型孤立电网的特点，分析了常规整定原则在孤立电网继电保护应用中出现的问题，提出了相应的保护装置改造方案，以保证继电保护装置能发挥出最佳的性能。
关键词：孤立电网；继电保护；保护装置；电流保护
1、引言
我国35 kV及以下的中低压配电网大多数都采用电流保护的方式来对配电网络进行保护，其基本的原理是以发生短路故障时电流的增大将引起保护装置动作。其中，阶段式的电流保护定值是按照系统的最大运行方式来进行整定的，然后在最小的运行方式下进行灵敏度的校核，假如灵敏度满足基本的要求，则可以确认整定值是可行的。
2、典型孤立电网的基本特点
随着我国的经济向着多元化的方向发展，很多的大型企业开始投资自建电厂，这样既能够有效的降低成本，而且还能够满足企业对于电力、蒸汽的需求，尤其是在用电高峰时，对于确保工厂的顺利运行具有重要意义。但是，由于种种原因，很多的自建电厂不能够上网运行，这就导致其成为孤立电网，例如某些油田、大型的矿山等均为这种典型的孤立电网，它们都没有外网作为依托。
随着油田规模的不断扩大，其用电负荷也在不断的增加，或者是由于采油点的不断变化，距离有可能变得越来越远，此时电力系统的整个发电容量以及其接线方式都要随之发生变化，这将导致整个电网的拓扑结构发生不规范的变化。这时候，如果仅仅按照传统的三段式电流保护整定的原则来对之进行整定计算，将直接导致其灵敏度不符合整定要求，使得保护电路之间不能相互进行配合。至于那些存在着并行输电支路的电网，这类型电网都的电流保护都没有方向元件，仅仅依靠继电保护的整定值和正、反向故障时的保护很难形成配合，直接导致当这些线路发生故障时，保护装置拒动，或者是误动。
3、利用常规整定原则在孤立电网整定计算中遇到的问题
3.1 并行输电支路电流保护整定计算中的问题
某油田的并行输电支路示意图，如下图1所示：

a. 处发生故障 b. 故障线路的上侧保护动作
电力论文中的某油田的并行输电支路示意图

图1 并行输电支路电流保护动作示意图
当故障发生于输电支路的内部时，对于故障点来说就是双端供电。我们可以用下图2所示的双端电源供电支路的整定方法介绍这种类型的电路保护的一般整定方法。

图2 双侧电源电路上电流的整定保护
我们在这里假设线路两侧的短路电流有，两侧电流保护定值为。由于缺少方向元件，当一条支路发生故障时，理论上将使得故障和非故障的两条线路的电流保护动作，两条线路同时被切断。但是在实际的运行中却存在偏差，并行的线路并没有同时跳开，而且跳开的先后具有随机性，使得保护装置失去了选择性，不能实现其功能。
3.2 短线路中的整定误差
在上面分析孤立电网特点时，讲到了短线路的问题，这类线路的阻抗小，其首端与末端的故障电流相差并不明显，这个时候，电流保护I段的整定灵敏度将难以满足动作要求。依然可能导致发电机附近线路的限时电流速断时限过长，影响到保护动作电路的动作速度。
4、孤立电网继电保护整定改造方案
4.1在并行输电支路上采取距离保护
采取距离保护可以利用短路时电压和电流变化的特征，通过对故障阻抗的测量对故障范围进行确定。因为距离保护通常只利用了线路一侧的短路电压及电流变化特征，保护I段的整定范围占到全长的80%以上，这时在双侧电源线路当中，当30%~40%的区域出现故障时，另外一侧的保护将出现约0.5s延迟。
4.2 在并行供电支路保护装置中加装方向元件
我们可以在电流保护装置中加装方向元件，构成一个方向性的电流保护装置，这样能对并行供电支路的保护性能予以改善。这样就使得线路双侧保护能分别和其各自下级线路进行配合保护，动作迅速、快捷。
结语
在上面提到的两种孤立电网继电保护整定改造方案，第一个方案受系统运行方式的影响小，保护性能更安全可靠，但是投资成本较高。第二个方案的改造成本较低，而且也能达到提高保护效果的目的，但是动作的灵敏度等方面较低。
参考文献：
[1] 王琪等. 孤立电网继电保护整定[J]. 东北电力技术. 2008,29(11).
[2] .闫石油田电力系统保护计算研究[J] 2006

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