青田配網(wǎng)繼電保護(hù)的探討

陳艷來

摘 要 針對目前青田電網(wǎng)10 kV配網(wǎng)繼電保護(hù)現(xiàn)狀，分析10 kV配網(wǎng)繼電保護(hù)配置與整定計(jì)算方面存在的若干問題，提出相應(yīng)的改進(jìn)建議。

關(guān)鍵詞 配網(wǎng)；繼電保護(hù)；整定計(jì)算

中圖分類號：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）08-0147-02

電力工業(yè)是我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的支柱產(chǎn)業(yè)，對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著至關(guān)重要的支撐作用，只有電力系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行，才能保證工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可靠不間斷進(jìn)行。

配電網(wǎng)一般指中、低壓（35 kV及以下）的配電網(wǎng)絡(luò)，是連接電力系統(tǒng)和廣大用戶的紐帶，而配網(wǎng)線路的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置則是保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和可靠供電的基本前提。

1 青田配網(wǎng)現(xiàn)狀

青田區(qū)域內(nèi)配網(wǎng)主要由35 kV和10 kV電壓等級組成，以10 kV線路為骨干，加上開閉所、電纜分支箱、配電變壓器等配電設(shè)備組成。

隨著青田經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，進(jìn)行了大規(guī)模的配網(wǎng)改造工程，城市配電網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展，呈現(xiàn)以下特點(diǎn)。

1）配電變壓器容量普遍增加，個(gè)別的甚至達(dá)到1250 kVA。

2）10 kV配電線路上所掛配電變壓器數(shù)量增多，由過去的60多臺發(fā)展到目前最多100多臺，而且有些配變就在變電所的圍墻外。

3）配網(wǎng)主干線導(dǎo)線型號由過去的LGJ-70發(fā)展到LGJ-240。

4）隨著上一級電網(wǎng)的建設(shè)，系統(tǒng)等值阻抗有了很大變化。

以上原因造成線路合閘送電時(shí)的勵(lì)磁涌流可能遠(yuǎn)超線路最大負(fù)荷電流，而配電網(wǎng)的短路電流水平也出現(xiàn)了較多的增長。

同時(shí)，配電網(wǎng)運(yùn)行方式安排日趨復(fù)雜，如配網(wǎng)線路手拉手運(yùn)行、負(fù)荷轉(zhuǎn)供等，部分配網(wǎng)線路由于供電半徑長，難以在保證靈敏度與滿足輸送負(fù)荷要求之間取得平衡。而上級調(diào)度部門在有關(guān)繼電保護(hù)的配合時(shí)限方面限制過死，也會使10 kV配網(wǎng)線路保護(hù)與高配保護(hù)間保護(hù)時(shí)限難以配合。

以上這些方面都給配網(wǎng)繼電保護(hù)定值的整定計(jì)算、上下級設(shè)備定值的配合增加了困難，保護(hù)定值難以設(shè)置的問題逐漸開始顯現(xiàn)。

2 青田配網(wǎng)繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的配置和應(yīng)用

在青田配網(wǎng)中，對相間短路的線路，保護(hù)主要采用電流速斷、限時(shí)速斷和定時(shí)限過電流三段式電流保護(hù)，其最主要的優(yōu)點(diǎn)就是簡單、可靠，并且在一般情況下也能夠滿足快速切除故障的要求。對于單相接地故障，一般采用單相接地告警，延時(shí)動(dòng)作于信號。

1）電流速斷保護(hù)。電流速斷保護(hù)可快速切除近區(qū)故障，但不能保護(hù)線路的全長，且保護(hù)范圍受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化影響較大。鑒于上一級主變繞組承受較高短路電流時(shí)可能發(fā)生繞組變形甚至損壞，配置瞬時(shí)或短延時(shí)的電流速斷保護(hù)很有必要。

考慮到配網(wǎng)上較特殊的情況，如靠近出線處安裝有大容量配變，此時(shí)應(yīng)核算電流速斷保護(hù)躲過大方式下配變低壓側(cè)金屬性三相短路的情況。

電流速斷定值適當(dāng)抬高，可按本線路始端小方式兩相短路有1.5倍靈敏度整定。如定值較小時(shí)，可帶0.1秒的短延時(shí)。

2）限時(shí)速斷保護(hù)。限時(shí)電流速斷保護(hù)能以較短時(shí)限切除較長線路范圍以內(nèi)的故障，兼顧了保護(hù)速動(dòng)性、選擇性和靈敏性要求。因此，應(yīng)盡可能用上該保護(hù)。但當(dāng)受系統(tǒng)上級時(shí)限限制時(shí)，該保護(hù)可能無法采用。

限時(shí)電流速斷定值可按躲本線所掛最大配變低壓側(cè)三相故障整定。對于有可能作為聯(lián)絡(luò)線轉(zhuǎn)供其他變電所10 kV母線負(fù)荷的線路，還須保證保護(hù)范圍不超聯(lián)絡(luò)線末端。

3）過電流保護(hù)。過電流保護(hù)在一般情況下能夠保護(hù)本線路的全長，在手拉手轉(zhuǎn)供其他線路時(shí)也應(yīng)有足夠的靈敏度，以起到后備保護(hù)的作用，是配網(wǎng)線路中必須采用的保護(hù)。

過電流保護(hù)一般應(yīng)躲最大負(fù)荷，定值適當(dāng)放小，盡量保最遠(yuǎn)分支線靈敏度。

4）自動(dòng)重合閘。自動(dòng)重合閘可以提高線路供電可靠性，特別是架空線路。青田配網(wǎng)的帶電作業(yè)越來越多，重合閘壓板投退操作頻繁，而變電所目前已均為無人值班。因此，可考慮利用保護(hù)裝置上的遠(yuǎn)方投退重合閘軟壓板功能，值班人員在遠(yuǎn)方根據(jù)需要操作此壓板。

5）反時(shí)限過電流保護(hù)。目前青田電網(wǎng)沒有使用微機(jī)保護(hù)中反時(shí)限過電流功能，使用的均為定時(shí)限功能。

配網(wǎng)線路上使用的高壓熔斷器具有反時(shí)限特性。該保護(hù)優(yōu)點(diǎn)是簡單緊湊，缺點(diǎn)是動(dòng)作特性離散性大、整定配合比較復(fù)雜。它主要用于保護(hù)配變或小容量電動(dòng)機(jī)。

6）后加速保護(hù)。青田配網(wǎng)線路上均采用手合、重合閘后加速方式，整定時(shí)后加速定值要考慮躲過合閘涌流，后加速時(shí)間帶一定的延時(shí)，如0.2秒。

7）單相接地告警。在變電站母線上，一般裝設(shè)有反應(yīng)零序電壓的單相接地監(jiān)視裝置，延時(shí)動(dòng)作于信號；而微機(jī)小電流接地選線裝置可發(fā)出選線信號通知調(diào)度值班人員，值班人員可參考選線信號查找故障線路。

8）故障解列裝置。青田境內(nèi)水電資源豐富，線路跳閘后，脫網(wǎng)后的小系統(tǒng)可能繼續(xù)維持短時(shí)間的頻率/電壓異常的不穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致線路自動(dòng)重合閘或備自投失敗。為此，青田境內(nèi)裝機(jī)容量較大的并網(wǎng)水電站均已安裝反映頻率/電壓異常的故障解列裝置。

3 青田配網(wǎng)繼電保護(hù)存在問題和改進(jìn)建議

目前的青田配網(wǎng)繼電保護(hù)配置經(jīng)過長期實(shí)際運(yùn)行的考驗(yàn)，基本符合電網(wǎng)的需要，由于這些保護(hù)設(shè)備裝置簡單，可靠性相對較高，今后仍將是電網(wǎng)的主要繼電保護(hù)方式。

目前，由于配電網(wǎng)的快速發(fā)展，造成繼電保護(hù)有時(shí)不能滿足“繼電保護(hù)四性”的需要，可以通過多種措施逐步改進(jìn)，予以解決。

1）目前青田電網(wǎng)內(nèi)110 kV變電站的10 kV出線保護(hù)為電流速斷與過電流兩段式保護(hù)，且過電流動(dòng)作時(shí)限為0.3秒。

為了給10 kV高配工程的保護(hù)整定創(chuàng)造時(shí)間級差條件，建議將110 kV變電站主變10 kV側(cè)后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)限抬高，使10 kV出線過電流動(dòng)作時(shí)限由原來的0.3秒提高到0.6秒，同時(shí)可用上限時(shí)電流速斷保護(hù)構(gòu)成完整的三段式電流保護(hù)，對于35 kV變電站，有條件時(shí)也可以這樣處理。endprint

2）開關(guān)合閘時(shí)流過線路保護(hù)的勵(lì)磁涌流有可能比速斷電流定值還大，造成開關(guān)送電時(shí)速斷保護(hù)動(dòng)作如我公司10 kV太鶴205線送電時(shí)就遇到此問題，此線路長度僅5 km，配變?nèi)萘繀s達(dá)10200 kVA。

根據(jù)合閘涌流快速衰退特性，將速斷保護(hù)帶上0.1秒的短時(shí)限。經(jīng)實(shí)際運(yùn)行考驗(yàn)，繼電保護(hù)運(yùn)行情況良好。由此可見，隨著線路所掛配變?nèi)萘康牟粩嘣黾樱娏魉贁啾Ｗo(hù)可帶短延時(shí)，以躲過勵(lì)磁涌流的影響。

3）青田電網(wǎng)內(nèi)供電半徑長、導(dǎo)線線徑細(xì)的10 kV線路還為數(shù)不少，有時(shí)難以在保證靈敏度與滿足輸送負(fù)荷間取得平衡。

對于必須滿足輸送負(fù)荷要求而無法保證主線有規(guī)定靈敏系數(shù)的線路，可在主線合適位置裝設(shè)帶保護(hù)跳閘功能的柱上開關(guān)。柱上開關(guān)的裝設(shè)意義重大，效果顯著。不僅能使變電站側(cè)線路保護(hù)過電流定值能按最大負(fù)荷電流整定，同時(shí)可使變電站側(cè)線路保護(hù)靈敏度不夠的線路部分由柱上開關(guān)來保證，更重要的是提高了變電站側(cè)線路重合閘動(dòng)作成功率，提高了供電可靠性。

4）對于帶保護(hù)跳閘功能的柱上開關(guān)的整定，時(shí)間級差允許時(shí)可整定電流速斷保護(hù)與過電流保護(hù)，級差不夠時(shí)可只設(shè)過電流保護(hù)。

柱上開關(guān)電流速斷定值按與變電站側(cè)電流速斷或者限時(shí)速斷保護(hù)進(jìn)行配合，配合系數(shù)不小于1.1。時(shí)間可設(shè)短延時(shí)如0.1秒，考慮躲勵(lì)磁涌流。

柱上開關(guān)過電流定值按躲安裝點(diǎn)后線路最大負(fù)荷電流整定（該值一般情況下能與變電站側(cè)過電流定值進(jìn)行配合），同時(shí)躲最大配變低壓側(cè)三相故障，并按保主線有足夠靈敏度整定。時(shí)間定值在級差允許時(shí)可設(shè)為0.3秒，級差不夠時(shí)可與變電站側(cè)線路過電流保護(hù)時(shí)間一致。故障時(shí)兩級開關(guān)同時(shí)動(dòng)作跳閘，然后靠變電站側(cè)線路重合閘進(jìn)行補(bǔ)救。

5）變電站10 kV出線的#1桿往往裝有柱上開關(guān)，有些柱上開關(guān)配有過流跳閘元件并投跳閘，當(dāng)線路瞬時(shí)性故障時(shí)，變電站的10 kV出線開關(guān)和#1桿柱上開關(guān)會同時(shí)跳閘，導(dǎo)致變電站的10 kV線路重合閘失去作用。因此，#1桿的柱上開關(guān)不能投入過流跳閘功能。

目前青田電網(wǎng)內(nèi)有20條10 kV線路裝設(shè)了智能柱上開關(guān)，通過對開關(guān)裝設(shè)前后線路一年的運(yùn)行情況進(jìn)行對比分析后發(fā)現(xiàn)，變電站側(cè)開關(guān)跳閘次數(shù)明顯減少，由原來的77次/年減少到45次/年，次數(shù)減少41.56%；同時(shí)，變電站側(cè)線路重合閘成功率由原來的67.13%提高到87.88%。不僅如此，由于該開關(guān)帶有單相接地保護(hù)功能，在其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生單相接地時(shí)能實(shí)現(xiàn)跳閘，保證了變電站及饋線上的其他分支線用戶安全運(yùn)行，也為線路運(yùn)維人員查找接地點(diǎn)縮小了范圍，節(jié)省了搶修時(shí)間，避免了因接地時(shí)間長而可能導(dǎo)致的人身觸電和設(shè)備事故的發(fā)生。

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