220kV周潮线接地距离保护整定计算特殊方案

朱亚军，王晓阳，许国锋，张艳春

（1.河北承德供电公司，河北 承德 067000；2.中国电力科学研究院，北京 100192）

接地距离保护是超高压电力系统中应用最广泛的线路接地故障后备保护之一，对其整定计算投入了大量的研究［1－6］.随着零序电流保护的简化，接地距离保护在快速切除接地故障中将会发挥越来越重要的作用，因而合理整定接地距离保护定值，提高接地距离保护性能，对保证电力系统安全稳定运行起着极为重要的作用.

接地距离保护作为220kV线路保护的主要保护功能，在保护线路的安全运行方面起着重要作用.220kV长距离输电线路，在整定计算时为了满足灵敏度及方式要求，接地距离保护范围有时就会伸出下一级变电站主变，伸入下一级线路，这样就有可能引起保护越级动作.恰当处理保护范围与灵敏度、运行方式之间的配合关系至关重要.笔者就承德地区周营子至潮河220kV周潮线接地距离保护整定计算中出现的问题进行分析，提出相应解决办法和建议，对提高供电可靠性有一定的重要意义.

1 一次系统及运行方式情况介绍

1.1 一次系统情况

220kV周潮线为同杆共架双回架空线路，线路全长67.16km，导线型号为2×LGJ－400/35.潮骆线为单回架空线路，线路全长82km，导线型号同周潮线.潮河站共有2台主变，容量为180MV·A/台，三卷变.周潮线周营子侧CT，PT变比分别为1 250/1和220/0.1.一次系统示意如图1所示.

图1 一次系统示意Figure 1 Electric power primary system

1.2 运行方式

正常运行方式时，周潮线双回线投入运行，潮河站2台主变并列运行.系统等值参数如表1所示.

表1 系统等值参数Table 1 System equivalent parameters

2 整定计算过程遇到的问题及解决办法

2.1 整定计算方法及依据原则

1）220kV周潮线后备保护配置接地距离Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ段.

①接地距离保护整定原则.按电力调度管辖范围进行管理，并执行局部电网服从整个电网、下一级电网服从上一级电网、局部问题自行消化和可能条件下尽量照顾局部电网和下级电网需要的原则.

②接地距离保护Ⅰ段整定计算原则.按被保护线路阻抗的60%～70%计算［7］，时限整定为0s.

换算为二次值为7.64Ω.

式中 KK是可靠系数；XL＊为周潮线正序阻抗标幺值；Uj为基准电压，取230kV；Sj为基准容量，取1 000MV·A.

③接地距离保护Ⅱ段整定计算原则.按与相邻线路潮驼线接地距离保护Ⅰ段定值配合整定，时限0.3s.

换算为二次值为14.75Ω.

灵敏度：Klm＝25.82/（0.391×52.9）＝1.25.

按躲过下一级变电站即潮河站并列运行变压器中压侧母线故障整定［8］，时限整定为0.3s.其中XB＊为变压器正序阻抗标幺值.

换算为二次值为15.26Ω.

灵敏度：Klm＝26.85/（0.391×52.9）＝1.30.

④接地距离保护Ⅲ段整定计算原则.按与相邻线路潮驼线接地距离保护Ⅱ段定值配合整定，时限整定为0.5s.

换算为二次值为23.56Ω.

灵敏度：Klm＝41.47/（0.391×52.9）＝2.0.

按接地距离保护Ⅲ段保护定值有1.8倍灵敏度整定.

换算为二次值为21.15Ω.

2）220kV潮河站主变中压侧后备保护配置为复压方向过流保护Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ段，方向指向110kV母线.整定计算原则：按躲开变压器可能的最大负荷电流整定，其中最大负荷电流取变压器额定电流.

综上所述，接地距离Ⅰ段取7.64Ω，接地距离保护Ⅱ段按2种整定计算原则得出结果可能不同，取灵敏度较大值，接地距离Ⅱ段取21.15Ω.潮河站主变中压侧后备保护复压方向过流Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ段取相同电流定值，时限分别整定为4s跳主变中压侧开关，5s跳主变三侧开关.保护配合示意如图2所示.

图2 保护配合示意Figure 2 Relay protection cooperation diagram

2.2 220kV周潮线保护配置及相应定值与运行可靠性分析

根据地区调度和运行方式的要求，按正常运行方式时，图2中开关均处于合位，2台主变110kV中压侧并列运行，145分段开关处于合位.

1）220kV周潮线全长67.16km，根据距离保护整定计算相关原则，50～200km线路灵敏度不小于1.4［9－10］.

整定220kV周潮线路保护的接地距离保护Ⅱ段时，如果按与相邻线路潮骆线接地距离Ⅰ段相配合原则整定，计算结果灵敏度Klm＝1.25；同样，按躲过下一级变电站并列运行变压器中压侧母线故障整定，即在短路点K1点发生短路故障时，计算结果灵敏度Klm＝1.30.2种情况下计算结果灵敏度都较低，不满足要求.

2）整定周潮线接地距离Ⅲ段时，按与相邻线路潮骆线接地距离Ⅱ段配合，计算结果满足灵敏度要求，但此时的接地距离Ⅲ段保护定值为21.15Ω，而按躲过下一级变电站并列运行变压器中压侧母线故障整定得出的接地距离保护Ⅱ段定值为15.26＜21.15Ω.所以接地距离Ⅲ段保护范围伸出潮河站主变并列运行时的中压侧母线，伸入110kV线路.此时，若潮河站110kV线路故障发生在110kV线路末端短路点K2点时，周潮线后备接地距离Ⅲ段有可能越级跳闸，保护失去选择性，使故障范围扩大.

2.3 解决办法

针对周营子站接地距离Ⅲ段的问题，经过分析，原因是由于潮河站2台主变正常运行方式下110 kV侧为并列运行，这样等值阻抗较小，在计算时就可能导致周营子站接地距离Ⅲ段保护范围过大，并深入潮河站110kV线路.

通过分析：缩短潮河站后备保护过流Ⅰ段时间定值使主变后备过流Ⅰ段先跳闸行不通.因为如果故障发生在主变中压侧其中一条母线上，2台主变的中压侧开关跳闸后，由于运行方式的原因，主变后备保护没有跳145分段的二次回路设计，中压侧110kV母线就会失压，造成110kV出线停电，供电可靠性不高.

潮河站主变110kV侧分裂运行时，2台主变的等值参数分别为0.791 1和0.791 6，考虑到保护范围，变压器等值参数取0.791 1.按式（3）计算，得

换算为二次值为22.86Ω.

灵敏度：Klm＝40.24/（0.391×52.9）＝1.95，即潮河站主变110kV侧分裂运行，可以满足周营子站接地距离Ⅲ段保护范围的要求.但根据地区调度和运行方式的要求，潮河站主变正常运行方式下110kV侧不能分裂运行.故考虑当主变110kV中压侧出线发生故障时，先跳开145分段开关，让主变短时分裂运行.

根据计算结果，经过慎重考虑并报上级调度批准，制定特殊方案：

1）针对周潮线接地距离Ⅱ段定值灵敏度较低的问题，依据华北网调220kV线路保护整定计算原则，接地距离Ⅱ段可不做灵敏度要求.

2）周潮线接地距离Ⅲ段保护时间由0.5s改为0.6s，潮骆线接地距离Ⅱ段保护时间为0.3s，以保证时间上的配合.

3）潮河站主变中压侧出线发生故障时，中压侧145开关在0.3s时都会跳开，但145分段开关由于不具有重合闸功能，当2台主变所带负荷不平衡时，可能会引起其中1台主变过负荷.所以需要运行人员记录，并在出线故障消失后，由运行人员手动或遥控合145开关，以恢复原来并列运行的方式.

4）当1条110kV母线检修或110kV母线PT检修时，2台主变并列运行在同一条母线上.此时，110kV出线故障有可能越级到上一级220kV周潮线，引起接地距离Ⅲ段动作，不过此种检修工作很少.

为了保证220kV周潮线保护正确动作，此时只投入周潮线主保护及接地距离Ⅰ，Ⅱ段保护来完成保护功能.退出接地距离Ⅲ段保护，待检修完成正常运行方式恢复后，再投入接地距离Ⅲ段保护.

为了保证保护动作准确，对于运行方式，要求：①220kV周潮线中1条检修时，2台主变可以分裂运行；② 停运其中1条110kV母线时，要求2条220kV线路均投入运行.

综上所述，改进后的定值配合如表2所示.

表2 改进后的定值配合Table 2 Improved setting cooperation

3 结语

通过对220kV周潮线及潮河站主变后备保护定值的整定原则调整，较好地满足了继电保护选择性、灵敏性、速动性、可靠性“四性”原则，尤其在选择性方面得到很大的提高，在微机保护的应用下，动作时间级差由传统的0.5s设置为0.3s，保证了上、下级之间合理配合，较好地保证了供电的可靠性.

［1］杨增力，段献忠，王友怀，等.输电线路接地距离保护整定计算方法［J］.电力系统自动化，2006，30（8）：65－69.YANG Zeng－li，DUAN Xian－zhong，WANG You－huai.Research on setting calculation of grounding distance protection of transmission line［J］.Automation of Electric Power Systems，2006，30（8）：65－69.

［2］杨昌洪，刘承志，陈青华.高压输电线路距离保护克服过渡电阻能力研究［J］.电力科学与技术学报，2007，22（3）：27－31.YANG Chang－hong，LIU Cheng－zhi，CHEN Qing－huan.Research on the ability of ultra－high voltage transmission line distance protection standing fault resistance influence［J］.Journal of Electric Power Science and Technology，2007，22（3）：27－31.

［3］穆大庆，尹项根，甘正宁.中性点不接地系统中单相接地保护的新原理探讨［J］.长沙电力学院学报：自然科学版，2005，20（1）：6－9.MU Da－qing，YIN Xiang－gen，GAN Zheng－ning.Exploration of new principle of single－phase earth protection for the system with floating neutral point［J］.Journal of Changha University of Electric Power：Natural Science，2005，20（1）：6－9.

［4］文明浩，陈德树.平行线对接地距离保护运行特性的影响［J］.继电器，2000，28（4）：53－55.WEN Ming－hao，CHEN De－shu.Analys is of some protection schemes on double transmission lines on the ground fault conditions［J］.Relay，2000，28（4）：53－55.

［5］王珍珍，凌煦，李小娟，等.电力系统智能型接地距离保护整定计算程序［J］.电力系统自动化，2000，24（16）：55－57.WANG Zhen－zhen，LIN Xu，LI Xiao－juan et al.The Intelligent program of power system ground distance protection［J］.Automation of Electric Power Systems，2000，24（16）：55－57.

［6］方天宇.双回路接地距离保护的分析和整定［J］.电力系统保护与控制，2009，37（18）：43－45.FANG Tian－yu.Analysis and setting of ground distance relays on double circuit transmission line［J］.Power System Protection and Control，2009，37（18）：43－45.

［7］陈永林.电力系统继电保护的计算机整定计算［M］.北京：水利电力出版社，1994.

［8］崔家佩，孟庆炎，陈永芳，等.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.

［9］Q/HBW 21715－2008.华北电网继电保护装置运行整定规程［S］.

［10］DL/T 559－2007.220～750kV电网继电保护装置运行整定规程［S］.