冶金企业短线路保护配置分析.pdf

2012年第4期 冶金动力 ． 总第152期 M E TA LL U R G ICA LPO W ER ， 冶 金 企 业 短 线 路 保 护 配 置 分 析 李贵珍 鞍钢股份鲅鱼圈分公司环境与能源部．辽宁营K I 114021 、 【摘要】分析了鞍钢鲅鱼圈电网66kV 系统线路保护配置和几年来的保护运行情况．探讨了冶金企业 短线路保护的配置方案，说明了光纤纵差保护在短线路保护中的显著优势。 【关键词】线路保护；光纤纵差保护；距离保护 【中图分类号】TM 774【文献标识码】B【文章编号】100667642012040005-- 03 Confi gurat i onA nal ysi s ofShodLi neProt ect i onofM et al l urgi cal Ent erpri se UG ui zhen EnvV oW ra and Energy Source s Depar tm ent , Bayuquat I ronand Steel 日Ⅲ_Il，Angang Steel C om pl y 厶m 正Yingkou,￡洳n沁114021，戗呐 【Abstract】The l i ne pr ot ect i onconf i gurat i on ofthe66kVsyst emfor Bayuquan Ir onand St eel Br anch，A ngang Steel C om pany Li m i tedandthe protecti onopem 60n i naf ew years ar e anal yzed．T heconfi gur ati on∞hem e f ort heshortl i ne protecti on of m et allurgicalent erpr i ses i s discussed．The si gni f i cant edvantages oft he opt i cal fi ber l ongi tudi nM di fferent i al prot ect i on i n t heshortl lne protecti on a托i nt roduced． 【Keyw ords】l i nepr otection；optical fi ber longitudinal di tter endal pr otecti on；dist ance protecti on 1前言 冶金企业负荷集中，输送负荷大，供电输电线路 大多为短距离、超短距离的高压输电线路。在保护配 置上，传统的电流保护、距离保护在灵敏性和选择性 上很难满足要求，纵联差动保护无疑是解决短线路 保护的良好办法，特别是微机保护和电信技术的迅 猛发展，微机光纤纵差保护的应用为短线路保护发 挥了重要作用。 2线路保护配置 在当前的实际生产运行中，66kV线路主保护 主要采用电流速断保护、距离保护、差动保护；后备 保护主要采用三段式距离保护、过流保护、过负荷保 护、低周保护等。对于长线路的主保护，距离保护和 速断过流保护在实际工程应用比较多．对于短线路， 一般配置差动保护。下面简单分析这些保护的适用 性。 2．1速断、过流保护 速断过流保护可以作为66kV 线路保护的主 保护，但冶金企业线路负荷大，而且冲击电流大，下 级变电所有变压器，还有多级负荷，速断保护将没有 选择性，因此不能作为主保护，过流保护可以与下级 配合，作为后备保护。 2．2三段式距离保护 距离保护主要反映测量阻抗值，灵敏度较高，与 电流保护相比，受电力系统运行方式变换影响较小， 躲负荷能力强。 距离I段保护线路全长80％～85％，动作时间t ． 为保护装置的固有时间。距离I I段保护范围需与下 一线路的保护定值相配合，一般为被保护线路全长 及下一线路全长的30％-40％，其动作时间如与下一 线路距离保护第1段的动作时间配合，一般为0．5 s 左右。t 时间应大于下一线路距离保护第l 段的动 作时限。第1II段为后备保护，其保护范围较长，包括 本线路和下一线路的全长甚至更远。其动作时间t ， 按阶梯原则整定，一般与与下级线路的I I段或IⅡ 段配合整定。 2．3纵联差动保护 根据国家电网公司十八项电网重大反事故措 施继电保护专业3．7条推广使用光纤通道作为纵 联保护的通道式。而且线路距离很短，所以保护装 冶金动力2012年第4期 6 M E TA LL U R G ICA LPO W ER 总第152期 置应使用专用通信光缆进行传送。 2．3．1工作原理 纵联差动保护原理见图1 是利用导引线，将 被保护线路的一侧电流状况传送到另一侧，通过比 较两侧电流，以辨别短路是发生在被保护线路的内 部或是外部，以此判断保护是否应该动作。纵联差动 保护在原理上不反映相邻线路上发生的短路故障， 不需要在时间上与相邻线路的保护配合，可实现全 线速动。 图1纵差保护工作原理图 2．3．2保护整定计算原则 纵联差动保护通常按下列原则整定 1按躲过外部短路的最大不平衡电流 IaKkK蜒 k 肛 式 中 ， 凰 一 可 靠 系 数 ， 取1．31．5； Ki 一同型系数，两侧电流互感器同一型号取 0．5，不同型号取l ； 疗一电流互感器变比误差取0．1； ＆r 一非周期分量系数； k曲l一 线 路 最 大 不 平 衡 电 流 。 2按躲过电流互感器二次回路断线整定 1wKk矗一 式中，醢一可靠系数，取1．2一I．3； ，日。f一正常运行时线路的最大负荷电流。 根据以上两个条件计算出的结果，选取其中较 大的一个数值作为保护的整定值。 3鲅鱼图电网线路保护配置分析 鞍钢鲅鱼圈电网目前有220kV 变电站1座． 66 kV 变电站8座，220kV 输电电路3条，66kv 线路部分为架空线，部分为电缆电路，线路长度最长 为3l un，最短为400m 。具体线路参数如表l 。 3．1速断、过流保护 由于都为短线路，速断保护失去选择性，不能满 足要求。可采用过流保护作为后备保护。 3．2三段式距离保护 距离保护主要反映测量阻抗值，灵敏度较高，与 表1线路参数 电流保护相比，受电力系统运行方式变换影响较小， 躲负荷能力强。 距离I 段可保护线路全长80％一85％，动作时间 t 。为保护装置的固有时间。距离II段保护范围需与 下一线路的保护定值相配合，一般为被保护线路全 长及下一线路全长的30％～40％，其动作时间t 2与下 一线路距离保护第l 段的动作时间配合，一般为0．5 s左右。t 时间应大于下一线路距离保护第1段的动 作时限。第1II段为后备保护，其保护范围较长，包括 本线路和下一级线路的全长甚至更远。其动作时间 t ，按阶梯原则整定，一般与下级线路的u段或II I段 配合整定。 3．3距离保护整定 当输入电流为，nlA 时，整定范围为0．05125 n。距离元件定值误差5％。距离I段保护整定 Z庐K L2i 式中 ，K广 可靠 系数 ，取0．8～0．85； Z卜一线路阻抗。 从上表中计算可以看出，可以部分采用距离保 护作为线路的主保护。但距离保护最容易受电压回 路影响，而且距离保护的保护范围，会受到过度电阻 等因素的影响，在短线路上距离I段的保护区很小， 甚至没有保护区。而考虑66kv线路保护在鲅鱼圈 电网中的重要作用。考虑电网的重要性与运行方式 的多样性，采用差动保护作为线路主保护。经过充分 论证，选定了南瑞的R CS-953系列高压输电线路成 套保护装置，以分相电流差动保护为主保护，距离保 护和过流保护作为后备保护。 4鲅鱼圈电网保护运行情况 通过2007年到目前的电网运行情况说明了保 护装置的可靠性。特别是故障滤波分析和打印功能 为分析故障提供了强有力的支持。 4．1运行情况统计 运行情况统计见表2。 2㈣012锑1524辫M冶ET．I金J．动A LMET AlI．月R G ICA LPO W 力ER 7 总锥152期． 7 线路保护动作总次数为8次，正确动作次数为 8次，保护正确动作率100％。4次为鲅鱼网分厂投 产前期施工吊车将线路刮伤，1次为一次设备故障， 电流互感器的过电压保护器动作，导致电流采集的 异常，两侧电流不平衡造成差动保护的动作。3次为 大风雨加雪恶劣天气导致线路结冰，相间绝缘低，造 成保护的动作。 4．2典型故障分析 2011年2月25日135营口地区天气恶劣．为 大风雨加雪天气，受天气影响，系统波动，原料乙线 距离I 段、差动保护动作跳闸，原料总降停一半、烧 结总降lokv系统停一半。308钢铁变望铁丁线 距离一段，差动保护动作跳闸。310炼铁总降l 。炼 铁线热备用 距离I段、过流I段保护动作跳闸，分 公司生产、设备受到严重影响，事故影响到焦化、原 料、烧结、热轧、厚板、高炉、l佻T、制氧机等。 原因分析因天气影响，线路结冰，望铁2’线、 原料乙线、1-炼铁线绝缘降低，瞬时短路，保护正确 动作切闸。从保护装置的故障录波分析可明确判断 出故障类型，故障地点．为处理事故提供了准确的信 息。 5易出问题与解决方法 5．1 冲击负荷造成的电流变化量启动元件频繁启 动 如厚板、热轧在生产时，制氧大型同步机、炼铁 电动鼓风机的投停、LF炉的生产都会造成电流的突 变，线路保护突变量频繁启动、返回，保护连续启动 会造成保护装置异常，内部继电器的经常动作会影 响装置的寿命，后台系统的频繁报警干扰运行人员 的正常监控。保护装置要选择适用于冲击负荷的保 护装置，通过快速返回来降低经常启动返回的风险。 如鲅鱼圈分公司的66kv保护装置原设计时选用 的南瑞保护装置RCS一953A ，后改换为RCS～953D 。 5．2距离保护、过流保护的配合问题 66kv线路作为电网中的中枢环节，继电保护 的整定不仅要考虑本设备，而且要考虑上下级的配 合，特别是联络线，要根据运行方式进行两侧保护的 切换。 6结束语 中、低压短线路是冶金行业供电网络的一大特 点，随着光纤数字通信技术的日益发展，光纤纵差保 护以其原理简单、性能可靠在短线路保护中得到了 广泛的应用，并将得到更加广泛的应用，为冶金企业 电网提供可靠的设备和技术保障。 收稿日期20120313 作者简介李贵珍1977-．女．1999年毕业于华北电力大学继电保 护及自动远动技术专业．工程师．现从事继电保护专业技术工作。