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110KV变电站继电保护技术方案设计

在现代电力系统中，110KV变电站作为区域电力传输与分配的关键节点，其安全稳定运行直接关系到整个电网的可靠性和供电质量。继电保护系统作为变电站的“免疫系统”，肩负着实时监测电力设备运行状态、快速识别并切除故障、最大限度减少故障影响范围的重要使命。因此，一套科学、合理、可靠的继电保护技术方案，是确保110KV变电站乃至整个区域电网安全经济运行的核心保障。本文将结合当前电力系统发展趋势与继电保护技术特点，从设计原则、保护配置、装置选型、整定计算及调试等方面，对110KV变电站继电保护技术方案的设计进行系统性阐述。

一、继电保护设计基本原则与重要性

继电保护技术方案的设计，并非简单的设备堆砌，而是一个需要综合考量多方面因素的系统工程。其核心目标在于确保电力系统在发生故障或异常运行状态时，能够迅速、准确、可靠地动作，将故障设备从系统中隔离，保障非故障部分的正常运行。

在设计过程中，需严格遵循以下基本原则：

1.选择性：当电力系统发生故障时，继电保护装置应仅将故障元件从系统中切除，使停电范围限制在最小，非故障部分继续运行。这是继电保护最基本的要求，直接关系到供电的连续性。

2.速动性：继电保护装置应能尽快地切除故障，以减轻故障设备的损坏程度，降低短路电流对系统稳定运行的冲击，并提高自动重合闸的成功率。故障切除时间通常要求在数周波至数百毫秒内。

3.灵敏性：继电保护装置对其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。即在规定的保护范围内，不论故障点位置、故障类型及系统运行方式如何，保护装置都应能灵敏地感知并动作。

4.可靠性：这是对继电保护装置最根本的要求，包含“不误动”和“不拒动”两个方面。在系统正常运行或发生非保护范围内的故障时，保护装置不应误动作；而在其保护范围内发生故障时，应可靠动作，不能拒绝动作。

此外，方案设计还应兼顾经济性、可维护性及未来的扩展性。在满足安全可靠的前提下，优化配置，降低总体成本，并为后续系统升级改造预留空间。

二、110KV变电站主要保护对象及保护配置思路

110KV变电站的主要电气设备包括：110KV输电线路、主变压器、110KV母线、35KV及10KV配出线路、站用变压器、电容器组/电抗器等。针对不同的保护对象，其故障类型、故障特征及对系统的影响各不相同，因此需要配置不同原理和功能的保护装置。

保护配置的总体思路是：主保护与后备保护相结合，主保护用以快速切除本元件内部故障；后备保护则在主保护拒动或断路器拒动时，或在相邻元件故障而其保护或断路器拒动时，起到后备作用。后备保护又可分为近后备和远后备。

三、主要保护配置方案

（一）110KV线路保护

110KV线路是变电站与系统或其他变电站连接的纽带，其故障将直接影响功率传输。对于110KV线路，应配置性能完善的主保护和后备保护。

*主保护：目前，110KV线路主保护普遍采用光纤电流差动保护。该保护基于基尔霍夫电流定律，通过光纤通道实时交换线路两侧的电流信息，能快速、灵敏、准确地判断区内、区外故障，具有绝对的选择性。对于较短线路或不具备光纤通道条件的情况，也可考虑采用高频距离保护或高频方向保护作为主保护，但光纤差动保护因其优越性已成为主流。

*后备保护：配置阶段式距离保护和阶段式零序电流保护作为后备保护。距离保护作为相间短路的后备，零序电流保护作为接地短路的后备。后备保护应能可靠覆盖线路全长，并延伸至下一元件的一部分，以实现远后备功能。同时，还应考虑配置自动重合闸装置，对于瞬时性故障，重合闸成功可大大提高供电可靠性。

（二）主变压器保护

主变压器是变电站的核心设备，其故障将导致变电站停运，影响范围广。因此，主变保护配置要求高、功能全。

*差动保护：包括变压器差动保护和零序差动保护（针对中性点直接接地系统），作为变压器内部及引出线相间短路、匝间短路和接地短路的主保护。差动保护应采用带速饱和铁芯或数字滤波技术的方案，以防止励磁涌流和外部短路暂态过程中产生的不平衡电流引起误动。

*瓦斯保护：利用变压器内部故障时产生的气体或油流冲动来动作，分为轻瓦斯和重瓦斯。轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳闸，是反应变压器油箱内部故障的有效保护，尤其是对匝间短路等电气量保护不易察觉的故障有重要作用。

*后备保护：

*复合电压闭锁过电流保护：作为变压器外部相间短路的后备保护，同时也作为差动保护和瓦斯保护的后备。复合电压闭锁能提高保护的灵敏性。

*零序电流保护：作为变压器中性点接地侧外部接地短路的后备保护。根据系统接地方式和变压器中性点运行方式，可配置多段零序过流保护。

*过负荷保护：反应变压器对称过负荷，动作于信号或根据过负荷程度和持续时间动作于减负荷或跳闸。

*其他保护：如油温