淺談高壓供電系統繼電保護參數配置

唐棟 吳孟超

摘要：企業內部10kV高壓供電系統由于線路很短，如果繼電保護定值不準確，往往會因局部故障而引起高壓系統大面積停電事故。文章提出了利用標幺值法針對35kV、10kV配電系統采用電流保護的定值計算及其靈敏度校驗方法，為供配電系統提供安全、可靠、靈活、準確的繼電保護參數配置。

關鍵詞：高壓供電系統;電流速斷保護;過電流保護;定值計算;靈敏度校驗 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM77 文章編號：1009-2374（2016）04-0126-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.04.063

1 電力系統基準值及標幺值的計算方法

1.1 基準值的計算方法

在計算高壓短路電流時，一般只計電力線路、變壓器等電抗元件的電抗，采用標幺值法計算。為了便于計算，在計算之前通常選定短路回路的基準容量、基準電壓、基準電流及基準電抗等參數。基準容量通常為：=100MVA，基準電壓通常選各級的平均電壓，即：

==1.05

式中：

——基準電壓，單位為kV

——平均電壓，單位為kV

——額定電壓，單位為kV

基準電流：=，單位為kA;基準電抗：==。

1.2 標幺值的計算方法

在計算高壓電網的短路電流時，采用標幺值算法十分方便。標幺值是一種相對值，即電路參數的有名值與基準值之比。線路電抗標幺值：

2 利用基準電流和電抗標幺值計算短路電流周期電流有效值的方法

計算高壓電網三相短路電流周期電流有效值時，可根據電網電壓等級的不同，用該電壓等級下系統的基準電流與短路點之前電抗標幺總值的商，即為短路時系統所承受的實際短路電流。即：

3 電力系統配電變壓器的繼電保護整定計算方法

變壓器10kV側至用戶變電所10kV電纜長度僅有幾十米甚至幾百米，經過參數計算，該段電纜線路的電抗極小，可以忽略不計。這種情況下可采用線路、變壓器共用一套保護參數的方法，依據三相短路電流周期電流有效值來進行系統保護參數的整定計算及靈敏度校驗。

4 結合某公司配電系統現狀的實例分析

該高壓配電系統的一次接線圖如圖1所示，系統最大運行方式下前端阻抗標幺值為0.08Ω;系統最小運行方式下前端阻抗標幺值為0.2635Ω;35kV進線線路長度1km，電抗標幺值為0.012Ω，當K1、K2點發生短路時，計算斷路器DL4、DL1的電流速斷、過電流保護的整定值（——用于過電流保護時取1.2，用于電流速斷保護時取1.3;=15）。由圖1可知：變壓器電抗標幺值：

X*T1=1.19;X*T2=3.6;X*T3=8

變壓器10kV側至用戶變電所10kV電纜長度僅有幾百米，經過參數計算，該段電纜線路的阻抗極小，可以忽略不計。當K1點發生三相短路時：

X*max1=0.2635+0.012+1.19+3.6=5.0655

X*min1=0.08+0.012+1.19+3.6=4.882

對于斷路器DL4，速斷整定值：

靈敏度校驗：

故滿足靈敏度要求。

過流整定值為：

靈敏度校驗：

故滿足靈敏度要求。當K2點發生三相短路時，計算方法同上。所以，對于上述配電系統，當K1、K2點分別發生三相短路時，DL4電流速斷保護應整定為97.59A、時限0s，過電流保護應整定為3.34A、時限0.3s;DL1電流速斷保護應整定為40A、時限0s，過電流保護應整定為4.5A、時限1.2s，該設置可保證：第一，當10kV饋線斷路器出線端發生三相短路時，該10kV饋線開關可靠保護，迅速切除故障線路，35kV變高壓側斷路器、低壓側斷路器可靠不動作（主變低壓側斷路器不設電流速斷保護，僅設過電流保護作為10kV饋線斷路器的遠后備保護，在時限上較10kV饋線斷路器的過電流保護時限增加0.3s），保證了10kV非故障線路正常供電。第二，當0.4kV饋線斷路器出線端發生三相短路時，該0.4kV饋線斷路器可靠保護，切除故障線路，10kV變壓器高壓側斷路器、低壓側斷路器可靠不動作（10kV變壓器低壓側斷路器不設電流速斷保護，僅設過電流保護作為0.4kV饋線斷路器的遠后備保護，在時限上較0.4kV饋線斷路器的過電流保護時限增加0.3s），保證了0.4kV非故障線路正常供電。

5 結語

對于35kV、10kV高壓配電系統，開關站出線帶2臺及以上變壓器時應遵循以下原則并結合本計算方法進行計算：（1）速斷動作電流：躲過其中最大1臺變壓器低壓側最大三相短路電流整定;（2）過電流動作電流：躲過線路過負荷電流;（3）主變低壓側開關：主變低壓側只設過電流保護，作為10kV母線及10kV出線遠后備保護，其動作電流應按照躲過主變最大負荷電流;（4）關于時間級差設定原則：對于微機型綜合保護裝置時間級差取0.3s。綜上所述，利用標幺值算法計算高壓系統短路電流簡單易懂，技術人員可以參照上述方法快速、準確地對高壓系統的保護裝置進行整定計算，大大提高了公司供電的可靠性。

參考文獻

[1] 狄福清.變電站設備合理選型與運行檢修[M].北京：機械工業出版社，2011.

[2] 翁雙安.供配電工程設計指導[M].北京：機械工業出版社，2008.

[3] 陳生貴.電力系統繼電保護[M].重慶：重慶大學出版社，2003.

[4] 孫國凱，霍利民，柴玉華，等.電力系統繼電保護原理[M].北京：中國水利水電出版社，2002.

[5] 楊保初，劉曉波，戴玉松，等.高電壓技術[M].重慶：重慶大學出版社，2012.

（責任編輯：蔣建華）