110kV輸電線(xiàn)路繼電保護(hù)設(shè)計(jì)指南引言110kV輸電線(xiàn)路作為電力系統(tǒng)中的重要組成部分，承擔(dān)著區(qū)域電力輸送與分配的關(guān)鍵任務(wù)。其繼電保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和可靠供電。本指南旨在結(jié)合當(dāng)前電力系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為110kV輸電線(xiàn)路繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)工作提供一套系統(tǒng)性的思路、方法與關(guān)鍵考量點(diǎn)，以期為工程實(shí)踐提供有益的參考。繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的核心在于準(zhǔn)確識(shí)別故障、快速可靠動(dòng)作，最大限度地縮小故障影響范圍，保障設(shè)備安全和系統(tǒng)穩(wěn)定。一、設(shè)計(jì)依據(jù)與原始資料收集1.1設(shè)計(jì)依據(jù)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)必須嚴(yán)格遵循國(guó)家及行業(yè)相關(guān)的法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。核心依據(jù)包括但不限于《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》、《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》、《110kV~750kV架空輸電線(xiàn)路設(shè)計(jì)規(guī)范》以及相關(guān)的裝置技術(shù)說(shuō)明書(shū)等。這些規(guī)程規(guī)范是確保保護(hù)方案合規(guī)性與科學(xué)性的基石，設(shè)計(jì)過(guò)程中需持續(xù)關(guān)注其更新動(dòng)態(tài)。1.2原始資料收集與分析充分且準(zhǔn)確的原始資料是設(shè)計(jì)工作的前提。需收集的主要資料包括：*系統(tǒng)參數(shù)：輸電線(xiàn)路的長(zhǎng)度、導(dǎo)線(xiàn)型號(hào)、截面、相序排列、桿塔類(lèi)型、有無(wú)架空地線(xiàn)及地線(xiàn)類(lèi)型；系統(tǒng)標(biāo)稱(chēng)電壓、額定頻率；兩端變電站主接線(xiàn)形式、主變壓器容量、臺(tái)數(shù)、阻抗參數(shù)、中性點(diǎn)接地方式；系統(tǒng)最大及最小運(yùn)行方式下的短路電流水平（三相、兩相、單相接地短路電流）；線(xiàn)路對(duì)側(cè)電源情況（是否為重要電源、有無(wú)小水電等并網(wǎng)）。*運(yùn)行方式：系統(tǒng)正常及特殊運(yùn)行方式，最大、最小運(yùn)行方式的定義及出現(xiàn)條件；線(xiàn)路的重要性等級(jí)，是否為聯(lián)絡(luò)線(xiàn)、終端線(xiàn)或放射式線(xiàn)路；是否允許非全相運(yùn)行，對(duì)重合閘的特殊要求等。*故障統(tǒng)計(jì)與要求：歷史故障類(lèi)型、故障點(diǎn)分布、故障切除時(shí)間要求；對(duì)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間、靈敏度的具體要求；對(duì)重合閘成功率的期望等。*其他：通信通道條件（如光纖、載波等類(lèi)型、帶寬、傳輸時(shí)延、可靠性）；變電站現(xiàn)有保護(hù)及自動(dòng)化系統(tǒng)配置情況，是否需要與原有系統(tǒng)兼容或升級(jí)；用戶(hù)特殊要求（如需要遠(yuǎn)方跳閘、閉鎖等功能）。二、保護(hù)配置方案設(shè)計(jì)110kV輸電線(xiàn)路的保護(hù)配置應(yīng)根據(jù)線(xiàn)路的長(zhǎng)度、重要性、系統(tǒng)穩(wěn)定要求、故障類(lèi)型以及通道條件等綜合確定，力求實(shí)現(xiàn)選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性的統(tǒng)一。2.1主保護(hù)配置對(duì)于110kV及以上電壓等級(jí)的輸電線(xiàn)路，主保護(hù)通常采用縱聯(lián)保護(hù)，以實(shí)現(xiàn)全線(xiàn)速動(dòng)。*光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)：基于基爾霍夫電流定律，通過(guò)光纖通道實(shí)時(shí)比較線(xiàn)路兩端的電流相位和幅值。其優(yōu)點(diǎn)是原理簡(jiǎn)單、選擇性好、不受系統(tǒng)振蕩和過(guò)渡電阻影響，能可靠區(qū)分區(qū)內(nèi)、區(qū)外故障。在通道條件允許（具備專(zhuān)用光纖芯或OPGW光纜）的情況下，應(yīng)優(yōu)先選用。需注意兩側(cè)電流互感器的變比、型號(hào)匹配，以及通道延時(shí)的補(bǔ)償。*縱聯(lián)距離保護(hù)/縱聯(lián)零序方向保護(hù)：當(dāng)光纖通道不具備或作為光纖縱差保護(hù)的后備時(shí)，可采用基于方向比較原理的縱聯(lián)保護(hù)。通過(guò)通道交換兩側(cè)的距離元件或零序方向元件的動(dòng)作信息，構(gòu)成全線(xiàn)速動(dòng)保護(hù)。設(shè)計(jì)時(shí)需注意方向元件的可靠性、極化電壓的選擇以及通道傳輸邏輯的配合。2.2后備保護(hù)配置后備保護(hù)的作用是在主保護(hù)拒動(dòng)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，能夠有選擇性地切除故障，同時(shí)作為相鄰線(xiàn)路及元件的遠(yuǎn)后備。*階段式距離保護(hù)：通常配置三段式距離保護(hù)。*距離I段：無(wú)延時(shí)，保護(hù)線(xiàn)路全長(zhǎng)的80%-85%，主要用于快速切除本線(xiàn)路出口附近的故障。*距離II段：帶0.3-0.5秒延時(shí)，保護(hù)線(xiàn)路全長(zhǎng)，并延伸至下一線(xiàn)路距離I段的一部分，作為本線(xiàn)路I段保護(hù)的后備和下一線(xiàn)路近區(qū)故障的后備。*距離III段：帶較長(zhǎng)延時(shí)（一般與相鄰元件后備保護(hù)配合），作為本線(xiàn)路I、II段保護(hù)的后備，并作為相鄰線(xiàn)路及變壓器等設(shè)備的遠(yuǎn)后備保護(hù)。其整定值應(yīng)保證在最小運(yùn)行方式下，對(duì)本線(xiàn)路末端故障有足夠的靈敏度。*階段式零序電流保護(hù)：對(duì)于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，零序電流保護(hù)是反應(yīng)接地故障的有效手段，通常也配置三段式。*零序I段：無(wú)延時(shí)，保護(hù)線(xiàn)路全長(zhǎng)的80%-85%（針對(duì)接地故障）。*零序II段：帶0.3-0.5秒延時(shí)，保護(hù)線(xiàn)路全長(zhǎng)，并延伸至下一線(xiàn)路零序I段的一部分。*零序III段：帶較長(zhǎng)延時(shí)，作為本線(xiàn)路接地故障的近后備和相鄰元件接地故障的遠(yuǎn)后備，其靈敏度通常要求較高。*反時(shí)限零序電流保護(hù)：在某些情況下，為改善保護(hù)性能，也可采用反時(shí)限特性的零序電流保護(hù)，其動(dòng)作時(shí)間隨故障電流增大而減小。2.3輔助保護(hù)與異常運(yùn)行保護(hù)*自動(dòng)重合閘：110kV輸電線(xiàn)路普遍采用自動(dòng)重合閘裝置，以提高供電可靠性。根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和線(xiàn)路性質(zhì)，可選用單相重合閘、三相重合閘或綜合重合閘。需考慮重合閘的檢同期、檢無(wú)壓條件，以及與保護(hù)的配合（如前加速、后加速）。對(duì)于永久性故障，重合閘不應(yīng)多次動(dòng)作。*斷路器失靈保護(hù)：當(dāng)故障線(xiàn)路的斷路器拒動(dòng)時(shí)，失靈保護(hù)應(yīng)能迅速動(dòng)作，跳開(kāi)與該斷路器相關(guān)的其他斷路器，以切除故障。110kV變電站的斷路器失靈保護(hù)通常配置在母線(xiàn)保護(hù)或線(xiàn)路保護(hù)中，需合理整定其動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間。*過(guò)負(fù)荷保護(hù)：反映線(xiàn)路的過(guò)負(fù)荷情況，動(dòng)作于信號(hào)或延時(shí)跳閘（根據(jù)線(xiàn)路重要性及調(diào)度要求）。*非全相運(yùn)行保護(hù)：對(duì)于采用單相重合閘或允許非全相運(yùn)行的線(xiàn)路，當(dāng)出現(xiàn)非全相運(yùn)行狀態(tài)且可能對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定造成威脅時(shí)，應(yīng)配置非全相運(yùn)行保護(hù)。三、保護(hù)裝置選型與配置原則3.1裝置選型*性能指標(biāo)：裝置應(yīng)滿(mǎn)足相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，具備高可靠性、穩(wěn)定性和抗干擾能力。其技術(shù)參數(shù)（如采樣率、計(jì)算精度、動(dòng)作時(shí)間、通訊接口等）應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。*功能配置：根據(jù)確定的保護(hù)方案，選擇功能匹配的保護(hù)裝置。優(yōu)先選用集成度高、模塊化設(shè)計(jì)、維護(hù)方便的數(shù)字式保護(hù)裝置。*成熟度與供貨：優(yōu)先選擇技術(shù)成熟、市場(chǎng)應(yīng)用廣泛、廠(chǎng)家服務(wù)良好的產(chǎn)品。*兼容性與擴(kuò)展性：考慮與站內(nèi)現(xiàn)有自動(dòng)化系統(tǒng)、通信系統(tǒng)的兼容性，以及未來(lái)系統(tǒng)擴(kuò)展的可能性。3.2配置原則*獨(dú)立性原則：主保護(hù)和后備保護(hù)宜獨(dú)立設(shè)置，重要保護(hù)應(yīng)雙重化配置（根據(jù)系統(tǒng)重要性和相關(guān)規(guī)程要求），以提高保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，防止單一元件故障導(dǎo)致保護(hù)失效。*冗余度：對(duì)于雙重化配置的保護(hù)，其直流電源、電流互感器二次繞組、電壓互感器二次繞組、跳閘回路等均應(yīng)相互獨(dú)立。*組屏方案：根據(jù)變電站的規(guī)模和保護(hù)配置數(shù)量，合理確定組屏方案。保護(hù)屏的布置應(yīng)便于運(yùn)行、維護(hù)和調(diào)試。四、整定計(jì)算整定計(jì)算是繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的核心環(huán)節(jié)，其目的是確定保護(hù)裝置各段的動(dòng)作值、動(dòng)作時(shí)間及相關(guān)參數(shù)，以確保保護(hù)在各種運(yùn)行工況下均能正確動(dòng)作。4.1整定計(jì)算的基本原則*選擇性：保證故障時(shí)，由故障設(shè)備或線(xiàn)路本身的保護(hù)動(dòng)作切除故障，盡量縮小停電范圍。*速動(dòng)性：在保證選擇性的前提下，盡可能快速地切除故障，以減輕故障對(duì)設(shè)備的損壞，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。*靈敏性：保護(hù)裝置對(duì)其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)應(yīng)有足夠的反應(yīng)能力。*可靠性：保護(hù)裝置在應(yīng)該動(dòng)作時(shí)可靠動(dòng)作，不應(yīng)該動(dòng)作時(shí)可靠不動(dòng)作。4.2主要保護(hù)的整定計(jì)算思路*距離保護(hù)：*I段：按躲過(guò)本線(xiàn)路末端短路時(shí)的測(cè)量阻抗整定。*II段：與相鄰線(xiàn)路距離I段或II段配合整定，并校驗(yàn)本線(xiàn)路末端故障的靈敏度。*III段：按躲過(guò)最大負(fù)荷阻抗整定，并校驗(yàn)相鄰元件末端故障的靈敏度。*零序電流保護(hù)：*I段：按躲過(guò)本線(xiàn)路末端單相或兩相接地短路時(shí)的最大零序電流整定。*II段：與相鄰線(xiàn)路零序I段或II段配合整定，并校驗(yàn)本線(xiàn)路末端接地故障的靈敏度。*III段：按躲過(guò)正常運(yùn)行時(shí)的最大不平衡電流整定，并校驗(yàn)相鄰元件末端接地故障的靈敏度。*縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)：主要整定其啟動(dòng)電流（躲過(guò)最大負(fù)荷電流、TA斷線(xiàn)等非故障情況）和制動(dòng)特性。*重合閘：整定重合閘延時(shí)（考慮故障點(diǎn)去游離時(shí)間和系統(tǒng)穩(wěn)定要求）、同期角、無(wú)壓門(mén)檻等。4.3整定計(jì)算書(shū)整定計(jì)算完成后，應(yīng)編制詳細(xì)的整定計(jì)算書(shū)，包括計(jì)算依據(jù)、計(jì)算過(guò)程、整定結(jié)果、靈敏度校驗(yàn)等內(nèi)容，并經(jīng)審核批準(zhǔn)后作為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和運(yùn)行的依據(jù)。五、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)與資料交付5.1主要設(shè)計(jì)圖紙*繼電保護(hù)原理接線(xiàn)圖：表示保護(hù)裝置的電氣原理，包括交流電流、電壓回路，直流操作回路，信號(hào)回路及出口回路等。*屏面布置圖：表示保護(hù)屏（柜）上各設(shè)備的布置位置。*端子排圖：表示保護(hù)屏（柜）內(nèi)端子排的排列、編號(hào)及內(nèi)外接線(xiàn)。*電纜聯(lián)系圖：表示保護(hù)屏與其他屏柜、設(shè)備之間的電纜連接。*保護(hù)配置圖：概述線(xiàn)路保護(hù)的整體配置方案。5.2資料交付設(shè)計(jì)完成后，應(yīng)向業(yè)主或運(yùn)行單位交付完整的設(shè)計(jì)資料，主要包括：*繼電保護(hù)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)*保護(hù)裝置整定計(jì)算書(shū)*全套設(shè)計(jì)圖紙（包括電子版和紙質(zhì)版）*保護(hù)裝置技術(shù)說(shuō)明書(shū)、出廠(chǎng)試驗(yàn)報(bào)告等廠(chǎng)家資料*設(shè)備材料清冊(cè)六、設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)與工程實(shí)踐原則*充分調(diào)研：深入了解系統(tǒng)現(xiàn)狀、運(yùn)行習(xí)慣和未來(lái)發(fā)展規(guī)劃，避免設(shè)計(jì)與實(shí)際脫節(jié)。*規(guī)程先行：嚴(yán)格遵守最新的國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程規(guī)范，這是設(shè)計(jì)合法性和安全性的根本保證。*保護(hù)配合：不僅要考慮本線(xiàn)路各保護(hù)之間的配合，還要與相鄰線(xiàn)路、變壓器、母線(xiàn)等保護(hù)進(jìn)行仔細(xì)配合，確保選擇性。*通道可靠性：對(duì)于縱聯(lián)保護(hù)，通道的質(zhì)量和可靠性至關(guān)重要，需充分評(píng)估通道類(lèi)型、傳輸時(shí)延、誤碼率等因素。*二次回路：注重二次回路設(shè)計(jì)的合理性、安全性和抗干擾能力。電流互感器二次回路嚴(yán)禁開(kāi)路，電壓互感器二次回路嚴(yán)禁短路。合理設(shè)計(jì)接地系統(tǒng)，減少干擾。*冗余與備用：關(guān)鍵回路和重要保護(hù)的電源、跳閘回路等宜考慮適當(dāng)?shù)娜哂?。保護(hù)裝置宜留有一定的備用功能和接口。*運(yùn)行維護(hù)：設(shè)計(jì)應(yīng)考慮運(yùn)行維護(hù)的便利性，如合理的屏面布置、清晰的標(biāo)識(shí)、完善的圖紙資料。*安全性：始終將人身和設(shè)備安全放在首位，嚴(yán)格執(zhí)行安全規(guī)程，防止誤碰、誤操作。*動(dòng)態(tài)適應(yīng)：電力系統(tǒng)是動(dòng)態(tài)變化的，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到系統(tǒng)運(yùn)行方式改變、負(fù)荷增長(zhǎng)等因素對(duì)保護(hù)性能的影響，必要時(shí)預(yù)留調(diào)整