110kV变电所的线路电流保护设计

訾君 胡欣然 庞帅

摘 要：本文结合电力系统发生故障时电压和电流参数会发生变化的特点，提出了110kV变电所的线路电流保护设计，介绍了输电线路电流保护原理及方法，提出了原始数据及保护方案的选择，并进行线路保护整定计算，研究结果表明，本方案能够促进110kV变电所输电系统的正常运行。

关键词：变电所;线路电流保护;整定计算

1 绪论

当电力系统有故障发生时，常出现的现象有：电压降低、电流增大，电压和电流之间的相位变化，因此必须利用继电保护装置对电力系统工作状态进行检测，通过监测系统中的电流、电压、相位等电气量的变化，及时判断、发现电力系统的工作状态。继电保护的原理就是利用不同物理量的变化特征，进行继电保护装置的设计，从而实现对电力系统的继电保护，本文主要介绍110kV变电所的线路电流的保护设计。

2 输电线路电流保护原理

2.1 输电线路电流保护方法[1]

输出线路在进行电流保护时，常采用阶段式电流保护，具体为利用三套电流保护装置共同来实现三段式电流保护，三段保护如下：

1）电流ⅰ段保护：又称无时限电流速断保护，其保护线路的范围约占线路全长的85%。

2）电流ⅱ段保护：又称限时电流速断保护，其作用范围是整条线路，或者是下一回线路的15%。

3）电流ⅲ段保护：又称定时限过电流保护，从被保护线路起直至下一回线路的全部都是该保护的作用范围。

三段保护在选择时是根据电流的不同来选择的，若要躲开某一区域的最大短路电流，则需要采用速断或限时速断的保护方式，若要躲开负载的最大负荷电流，则需要采用过流保护，实际使用时，要具体问题具体分析，可以采用其中的一种，如只采用限时速断加过流保护或速断加过流保护，或三种同时采用。

2.2 三段式电流保护工作原理

简单、可靠，是阶段式电流保护的主要优点，如只使用I段、II段或III段，这样在发生故障时，能够完成快速切除故障，但也存在着受电力系统运行方式和电网接线方式的影响的缺点。如电网的最大运行方式决定了整定值的取值，电网的最小运行方式决定了灵敏性的校验，这样会造成如何兼顾灵敏度与保护范围两者之间的均衡问题。本文用图1来介绍一下三段式电流保护的原理，图1中三段式电流保护由无时限电流速断、限时电流速断和定时限过电流保护构成[2]。其中第一段保护由继电器KA1、KA2、KA3、KCO和1KS构成，第II段保护由KA4、KA5、KA6、KT1和2KS构成，第II段保护由KA7、KA8、KA9、KA10、2KT和3KS构成，三个部分的电流保护整定阀值不同，包括动作电流不同、动作时间也不同，因此电流继电器和时间继电器的选型也不同。图中I、II、III段的动作信号则分别由而信号继电器1KS、2KS和3KS发出，根据电路的构成情况，在第III段采用10KA的电流继电器，来提高该段保护的灵敏性。图1为三段式电流保护的接线原理图。

3 110kV變电所的线路保护设计方案

3.1 原始数据及保护方案的选择

3.1.1 原始数据

上图主变型号为SFL-2000/110，电流互感器为LMC-10型变比2000/5。

3.1.2 保护方案的选择

选三段式电流保护作为线路AB的保护方案而10kV出线端采用无时限电流速断保护和过电流保护。

3.2 保护整定计算

3.2.1 线路AB的保护计算

所以限时电流保护的灵敏度满足要求。

3）定时限过电流保护的整定计算。

由上知定时限过电流保护的灵敏系数均满足要求。

3.2.2 出线端线路保护

1）无时限电流保护的整定计算。

2）定时限过电流保护的整定计算。

最大负荷电流：

4 结语

本文根据电力系统发生故障时参数变化的特点，提出了110kV变电所的线路电流保护设计，主要包括原始数据及保护方案的选择，并进行线路保护的整定计算。通过实例计算分析，三段式保护有着相应的优缺点，分别如下：

优点：保护系统的构建简单、可靠，在发生一般故障时，能够快速切除，基于这一优点，阶段式电流保护已广泛应用于中、低压网络中。

缺点：受电力系统运行方式和电网接线方式的影响，如电网的最大运行方式决定了整定值的取值，电网的最小运行方式决定了灵敏性的校验，这样会造成如何兼顾灵敏度与保护范围两者之间的均衡问题。

参考文献：

[1]闫石，钟素梅.地铁35kV供电系统继电保护分析[J].电气技术，2019，20（12）：79-82+87.

[2]范强.论煤矿地面变电所10kV馈电线路继电保护装置的设置及整定[J].价值工程，2018，37（14）：272-273.