城配網10kV線路保護整定的探討

摘要：根據阜陽10kV城配網的特點和實際運行情況，在滿足電網運行的條件下對10kV線路保護配置和定值整定進行了簡化，提出了一整套整定計算方案，既降低了整定的難度又提高了整定效率，為電網的可靠運行創造了良好條件。

關鍵詞：城配網；繼電保護；整定方案

作者簡介：楊宗權（1983-），男，云南麗江人，國網阜陽供電公司電力調度控制中心，整定專責，工程師。（安徽 阜陽 236017）

中圖分類號：TM7 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）03-0250-02

隨著國民經濟飛速發展，人民生活水平的提高，用電需求快速增長，人民對用電服務和電能質量提出了更高的要求。城配網作為電力系統的末級電網，其地位日益上升，與主網具有同等重要的地位。而繼電保護裝置作為電力系統重要的組成部分，繼電保護定值的正確與否直接關系保護裝置的正確動作，定值整定方案的制定就顯得尤為重要。

一、阜陽10kV城配網的特點

阜陽城配網10kV出線供電半徑不超過5000米，出線大部分采用混合出線，電纜加絕緣架空線，電纜出線不超過500米，其余為絕緣架空線路。城配網網絡結構復雜，主干線和分支線變化頻繁。隨著城區的規模不斷擴大，配電線路走廊成為一種稀缺資源，供需矛盾突出，出線負荷分配不均，部分線路重載或過載。10kV城配網負荷主要為居民負荷，受天氣變化影響大，在迎峰度夏和迎峰度冬增長較快。10kV出線所帶配變多，有的甚至達到上百臺，勵磁涌流較大。

二、整定方案的制定

隨著國網公司“三集五大”的深入，按照“大運行”體系的要求，配網整定職責上移，由調控中心繼電保護組負責整定。繼電保護組整定人員將要面對的是11個220千伏變電站、27個110千伏變電站所有設備定值和配網定值整定。設備多，型號多，廠家多，設備型號復雜，整定任務十分繁重。按照《3～110 kV 電網繼電保護裝置運行整定規程》的規定，繼電保護整定計算定值必須滿足快速性、選擇性、靈敏性和可靠性四項基本要求。在配電系統整定計算中若不能兼顧這四項基本要求時，則按下級服從上級、上級盡可能照顧下級的需要，并保證重要用戶供電的原則進行合理取舍。為了兼顧主網和配網整定，10kV城配網在實際的整定計算中進行了如下簡化：

（1）同一變電站的10千伏所有出線整定定值都按照0.5千米電纜（型號為YJV22-300）、4.5千米架空線路（JLYJ-240）導線進行短路計算。

（2）電網運行方式安排：按照N-1原則取電網最小運行方式下兩相短路。

（3）保護配置兩端電流保護，限時速斷和過流保護。[1]由于10千伏線路保護處于電網最末級，線路較短。短路時首、末端短路電流的差別不大，如按躲過末端短路最大電流整定的無時限電流速斷保護將使保護區變小，甚至沒有保護區。在定值配置中不設無時限速斷保護，采用限時電流速斷。定值以滿足靈敏度為主，選擇性靠重合閘來補救。

1.限時電流速斷

電流定值按對本線路末端有足夠的靈敏度整定。時間按上下級配合和躲勵磁涌流要求取0.3秒。

Idz1≤Ik（2）min/Klm

式中：Idzl為速斷定值，Klm為靈敏系數，取1.5；Ik（2）min為最小運行方式兩相短路電流。

2.過電流保護

按躲本線路最大負荷電流整定。時間按按上下級配合關系取0.6秒。

Idz2≥Kk×IF/Kf

式中：Idz2為過流定值，Kk為可靠系數，取1.25；Kf為返回系數，取0.85。IF為線路最大負荷電流，具體計算時可選取調度自動化系統中本年度或上一年度出現的最大負荷電流。

3.重合閘

（1）10kV配電線路采用后加速的三相重合閘，重合閘時間考慮的重合成功率及縮短用戶停電時間，為保證重合閘的成功率，采用1.5s的重合閘時間。[2]除全電纜線路外，所有線路重合閘均投入。

（2）全電纜線路重合閘。由于電纜故障多為永久性故障，不宜采用重合閘。對于全電纜線路，線路保護重合閘停用。

4.勵磁涌流

變壓器勵磁涌流最大值可達到變壓器額定電流的6～8倍，并且跟變壓器的容量大小有關，變壓器容量越小，勵磁涌流倍數越大。[3]部分l0kV線路接有大量的配電變壓器，有的甚至達到上百臺，在合閘瞬間，各變壓器所產生的勵磁涌流在線路上相互迭加，會出現較大的涌流。按50臺配電變壓器，容量為315kVA，則勵磁涌流將達到50×315×6/1.732/10.5=5196A。時間常數較大，一般大容量變壓器約為5～10s，小容量變壓器約為0.2s。兩段式電流保護的電流速斷保護以保證靈敏度為主，動作電流值往往取得較小，一般不超過2000A，勵磁涌流值可能會大于裝置整定值，使保護誤動?？紤]上下級配合和勵磁涌流衰減的時間，電流速斷保護時間取0.3秒。手合加速如果躲勵磁涌流將使后加速定值偏大，而導致重合于永久性故障時靈敏度較低。10kV城配網多次出現手合加速跳閘的情況，因此在實際運行中將部分重載線路重合閘后加速退出。

5.配電線路其余開關定值整定

根據阜陽城配網自動化水平低，除了變電站的10kV開關能進行遠方拉合外，其余線路開關均不能遠方拉合。線路主干和分支開關較多，為了減少時間的級差，保護上下級更容易配合在實際中進行了如下簡化：

（1）10kV主干線分段及聯絡開關原則上只作為線路停役的開斷點，定值不和相應變電所電源開關定值相配合，應退出保護或選用負荷開關。

（2）10kV架空支線柱上斷路器過流保護按400A額定電流整定，時間0.3秒，速斷保護按1600A整定，時間0秒；勵磁涌流控制器時間整定大于0.3秒。

（3）環網柜出線斷路器過流保護按所帶負荷計算電流整定，時間0.3秒，速斷保護按3000A整定，時間0秒，并以勵磁涌流校核。

（4）10kV斷路器型高壓分支箱應選擇帶短路和接地保護自供電跳閘功能及高倍數專用電流互感器的新型設備，其短路保護按環網柜出線開關原則整定。

（5）支線跌落保險與下級跌落保險的熔絲定值的選取按1.6：1的原則確定。

（6）小區配電室：配電變壓器過流保護以低壓側智能斷路器保護作為主保護，高壓側作為后備保護按配電變壓器額定電流的1.2-1.3倍整定；速斷保護按過流保護的10倍整定，投運前進行檢驗確認；采用熔斷器作短路保護時，熔斷器額定電流按1.6：1的原則確定。同時配過電流和接地保護。

（7）桿上變壓器采用跌落式熔斷器熔絲保護，熔絲以短路保護為主；桿上變壓器的過載保護以低壓總開關熱磁繼電器保護為主保護。

（8）為了保證供電可靠性，10kV饋線的重合閘應全部投入，包括電纜線路。

（9）配網接地保護。為了防止間歇性接地故障對變電站二次設備的危害，城區配網按照單相接地允許短時運行停電排查的原則處理。對于10千伏中性點已安裝消弧線圈（接地變壓器）的變電站，單相接地可允許運行2小時；小區配電室、客戶高壓分支箱及客戶高壓進線柜應設零序電流保護。支線及客戶高壓進線柜應安裝接地故障指示器，接地故障指示器應滿足指示保持12小時以上要求。加強配網在線監測新技術的開發應用，實現接地故障迅速查找迅速排除。

6.TA變比的選擇

（1）保護用TA繞組。城配網10 kV線路都來自于110 kV變電站出線，而城中110 kV變電站距離220 kV變電站較近，系統阻抗小。在出口短路故障時電流較大，能達到TA額定電流的幾十倍，使得TA嚴重飽和。短路故障是一種暫態過程，在故障初期電流中含有大量直流分量和各次諧波分量，加速了TA的飽和。TA處于飽和狀態時，傳變的二次電流很小，將使保護裝置拒動或誤動，擴大了電網事故范圍，嚴重影響運行設備的安全。

（2）計量和遠動用TA繞組。計量和遠動用TA繞組主要用來對電量的計量和后臺電流值顯示，準確級一般為0.2S或0.5級，在故障時迅速飽和。10kV線路負荷最大可達到600A，而實際使用中大部分計量和遠動用TA繞組變比選擇為300/5，最大傳變電流為300×1.2=360A，如一次電流500A時，二次顯示的電流最大為360A，多余的電量將無法計量，造成電量損失。對于后臺電流值顯示，將給變電值班員和調度值班員造成誤解，不能全面了解線路實際運行狀態，對可能的故障無法提前預警。

解決措施：為了避免線路故障時保護用TA繞組飽和，在選擇TA變比的時候不能選用太小的變比，必須充分考慮到線路短路時的TA飽和。配網系統繼電保護用電流互感器配置應滿足故障電流的準確傳變，防止電流互感器飽和造成繼電保護失效。電流互感器保護用繞組準確級為5P20或10P20，表示電流互感器在20倍一次額定電流時滿足5%或10%的誤差，在實際計算中10kV線路出口處三相短路電流最大可達12000A以上，12000/20=600，TA變比選擇應大于或等于600/5的繞組。[4] 計量和遠動用TA選擇應避免在最大負荷電流時出現飽和，按照最大為額定電流1.2倍的傳變進行選擇，600/1.2=500，實際應用中選擇大于或等于500/5的繞組。

三、結語

繼電保護是保證人身、電網、設備安全運行的主要裝置，是電力系統不可分割的重要部分。本文根據阜陽城配網的實際情況結合繼電保護的整定規程制定了一整套整定方案，在保證安全的前提下提高了整定的效率和城配網供電的可靠性，為電網的安全運行水平創造了良好條件。

參考文獻：

[1]林海鷹.配電線路繼保整定計算及配置的改進措施 [J].能源與節能，2012，（4）.

[2]王瑩.配電線路繼電保護整定計算問題探究 [J]. 北京電力高等專科學校學報，2012，（9）.

[3]多海龍，楊海紅.配電系統繼電保護管理方法與整定計算研究[Z].

[4]黑毅，黑穎頓.防止線路電流互感器飽和電流速斷保護拒動[J].云南電力技術，2013，（3）.

（責任編輯：王祝萍）