孤立電網(wǎng)繼電保護整定芻議
劉仲青
摘要：針對油田典型孤立電網(wǎng)的特點，分析了常規(guī)整定原則在孤立電網(wǎng)繼電保護應用中出現(xiàn)的問題，提出了相應的保護裝置改造方案，以保證繼電保護裝置能發(fā)揮出最佳的性能。
關鍵詞：孤立電網(wǎng)；繼電保護；保護裝置；電流保護
1、引言
我國35 kV及以下的中低壓配電網(wǎng)大多數(shù)都采用電流保護的方式來對配電網(wǎng)絡進行保護，其基本的原理是以發(fā)生短路故障時電流的增大將引起保護裝置動作。其中，階段式的電流保護定值是按照系統(tǒng)的最大運行方式來進行整定的，然后在最小的運行方式下進行靈敏度的校核，假如靈敏度滿足基本的要求，則可以確認整定值是可行的。
2、典型孤立電網(wǎng)的基本特點
隨著我國的經(jīng)濟向著多元化的方向發(fā)展，很多的大型企業(yè)開始投資自建電廠，這樣既能夠有效的降低成本，而且還能夠滿足企業(yè)對于電力、蒸汽的需求，尤其是在用電高峰時，對于確保工廠的順利運行具有重要意義。但是，由于種種原因，很多的自建電廠不能夠上網(wǎng)運行，這就導致其成為孤立電網(wǎng)，例如某些油田、大型的礦山等均為這種典型的孤立電網(wǎng)，它們都沒有外網(wǎng)作為依托。
隨著油田規(guī)模的不斷擴大，其用電負荷也在不斷的增加，或者是由于采油點的不斷變化，距離有可能變得越來越遠，此時電力系統(tǒng)的整個發(fā)電容量以及其接線方式都要隨之發(fā)生變化，這將導致整個電網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)發(fā)生不規(guī)范的變化。這時候，如果僅僅按照傳統(tǒng)的三段式電流保護整定的原則來對之進行整定計算，將直接導致其靈敏度不符合整定要求，使得保護電路之間不能相互進行配合。至于那些存在著并行輸電支路的電網(wǎng)，這類型電網(wǎng)都的電流保護都沒有方向元件，僅僅依靠繼電保護的整定值和正、反向故障時的保護很難形成配合，直接導致當這些線路發(fā)生故障時，保護裝置拒動，或者是誤動。
3、利用常規(guī)整定原則在孤立電網(wǎng)整定計算中遇到的問題
3.1 并行輸電支路電流保護整定計算中的問題
某油田的并行輸電支路示意圖，如下圖1所示：

a. 處發(fā)生故障 b. 故障線路的上側(cè)保護動作

 

圖1 并行輸電支路電流保護動作示意圖
當故障發(fā)生于輸電支路的內(nèi)部時，對于故障點來說就是雙端供電。我們可以用下圖2所示的雙端電源供電支路的整定方法介紹這種類型的電路保護的一般整定方法。
 

 

圖2 雙側(cè)電源電路上電流的整定保護
我們在這里假設線路兩側(cè)的短路電流有，兩側(cè)電流保護定值為。由于缺少方向元件，當一條支路發(fā)生故障時，理論上將使得故障和非故障的兩條線路的電流保護動作，兩條線路同時被切斷。但是在實際的運行中卻存在偏差，并行的線路并沒有同時跳開，而且跳開的先后具有隨機性，使得保護裝置失去了選擇性，不能實現(xiàn)其功能。
3.2 短線路中的整定誤差
在上面分析孤立電網(wǎng)特點時，講到了短線路的問題，這類線路的阻抗小，其首端與末端的故障電流相差并不明顯，這個時候，電流保護I段的整定靈敏度將難以滿足動作要求。依然可能導致發(fā)電機附近線路的限時電流速斷時限過長，影響到保護動作電路的動作速度。
4、孤立電網(wǎng)繼電保護整定改造方案
4.1在并行輸電支路上采取距離保護
采取距離保護可以利用短路時電壓和電流變化的特征，通過對故障阻抗的測量對故障范圍進行確定。因為距離保護通常只利用了線路一側(cè)的短路電壓及電流變化特征，保護I段的整定范圍占到全長的80%以上，這時在雙側(cè)電源線路當中，當30%~40%的區(qū)域出現(xiàn)故障時，另外一側(cè)的保護將出現(xiàn)約0.5s延遲。
4.2 在并行供電支路保護裝置中加裝方向元件
我們可以在電流保護裝置中加裝方向元件，構(gòu)成一個方向性的電流保護裝置，這樣能對并行供電支路的保護性能予以改善。這樣就使得線路雙側(cè)保護能分別和其各自下級線路進行配合保護，動作迅速、快捷。
結(jié)語
在上面提到的兩種孤立電網(wǎng)繼電保護整定改造方案，第一個方案受系統(tǒng)運行方式的影響小，保護性能更安全可靠，但是投資成本較高。第二個方案的改造成本較低，而且也能達到提高保護效果的目的，但是動作的靈敏度等方面較低。
參考文獻：
[1] 王琪等. 孤立電網(wǎng)繼電保護整定[J]. 東北電力技術. 2008,29(11).
[2] .閆石 油田電力系統(tǒng)保護計算研究[J] 2006

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