優(yōu)化配網(wǎng)繼電保護(hù)配置及整定計(jì)算

何曉敏（國網(wǎng)湖南省電力公司懷化供電分公司，湖南懷化418000）

優(yōu)化配網(wǎng)繼電保護(hù)配置及整定計(jì)算

何曉敏（國網(wǎng)湖南省電力公司懷化供電分公司，湖南懷化418000）

10kV配電系統(tǒng)廣泛應(yīng)用在城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村的用電中，但在繼電保護(hù)配置、定值計(jì)算中存在一些問題，常在故障時(shí)出現(xiàn)斷路器拒動(dòng)、越級跳閘等情況，影響到供電質(zhì)量。基于此，完善配網(wǎng)的繼電保護(hù)配置、正確開展整定計(jì)算具有重要意義，本文即針對此展開了具體分析。

10kV配電系統(tǒng)；繼電保護(hù)；整定計(jì)算

引言

近幾年來，隨著電能需求地不斷增加和用電負(fù)荷地不斷變化，電力系統(tǒng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，特別是城市的供、配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)都進(jìn)行了較大的調(diào)整，并變得更加復(fù)雜。為保證配電網(wǎng)絡(luò)的可靠性供電和設(shè)備的安全運(yùn)行，系統(tǒng)對城市配網(wǎng)保護(hù)性能的要求也不斷提高，如何在接地、短路故障時(shí)能夠快速、有效地切除故障是電力系統(tǒng)急需探討的話題。

1 10kV饋電線路保護(hù)配置

對10kV饋電線路，在變電所內(nèi)的出線開關(guān)處一般裝設(shè)微機(jī)型三階段式電流相間保護(hù)裝置，即電流速斷保護(hù)、限時(shí)電流速斷保護(hù)和過電流保護(hù)。

（1）電流速斷保護(hù)：在動(dòng)作電流超過下一條的線路的始端短路時(shí)最大的短路電流整定，保護(hù)的為線路全長30～50%范圍，屬于是速動(dòng)動(dòng)作。通常動(dòng)作時(shí)間會比避雷器放電時(shí)間稍大，能夠整定于0～0.15s。

二次動(dòng)作電流：

式中：KK——可靠系數(shù)，取1.3；

Z*系統(tǒng)大——整個(gè)系統(tǒng)處于最大運(yùn)行狀態(tài)下阻抗標(biāo)幺值；

Z*線路——10kV饋電線路的全長阻抗標(biāo)幺值；

5500——基準(zhǔn)容量在100MVA內(nèi)，10.5kV系統(tǒng)的基準(zhǔn)線電流；

NTA——線路的TA變比。

（2）限時(shí)電流速斷保護(hù)：應(yīng)保護(hù)的是線路全長100%，動(dòng)作電流取小于該線路末端兩相短路電流值，時(shí)限取0.3～0.6s.

二次動(dòng)作電流如下：

式中：Z*系統(tǒng)小——整個(gè)系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式下的阻抗標(biāo)幺值；

Z*線路——10kV饋電線路全長的阻抗標(biāo)幺值；

5500——基準(zhǔn)容量在100MVA下，10.5kV系統(tǒng)基準(zhǔn)線電流；Klm——靈敏度，線路長度20km以內(nèi)取1.5，20～30km以內(nèi)取1.4，30km以上取1.3；NTA——線路的TA變比。

（3）過電流保護(hù)：在動(dòng)作電流超過線路可能產(chǎn)生的最大的負(fù)載電流，需在充分考慮外部故障切除之后的電壓恢復(fù)、電動(dòng)機(jī)的自起動(dòng)與短時(shí)過載、電流繼電器的可靠返回幾大因素。二次動(dòng)作電流Idz如下：

式中：KK——可靠系數(shù)，1.15～1.25（一般取1.2）；

Kzq——電動(dòng)機(jī)的自起動(dòng)系數(shù)，（考慮電動(dòng)機(jī)容量、啟動(dòng)，通常取值為1.5～3）；

Kh——電流繼電器的返回系數(shù)，0.85～0.95（電磁式繼電器的取值通常為0.85，微機(jī)的取值則為0.95）；

NTA——線路的TA變比；

IMAX——線路最大負(fù)荷電流。

如果不考慮電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)因素，其二次動(dòng)作電流為：

保護(hù)時(shí)限取主變低后備復(fù)壓過流時(shí)限-△t，保護(hù)范圍為整條10kV饋線線路長度并延伸至下一級。

（4）三階段式電流保護(hù)的時(shí)間配合

2 整定計(jì)算分析

面對城配網(wǎng)的線路復(fù)雜、農(nóng)配網(wǎng)線路的實(shí)際運(yùn)行情況，在實(shí)際計(jì)算中因諸多因素需要同時(shí)比較考慮。

2.1 電流速斷

10kV線路通常是保護(hù)最末級、或者是最末級的用戶變電所保護(hù)上一級的保護(hù)。因此整定計(jì)算時(shí)，定值的計(jì)算更加靈敏，若是線路存在用戶變電所，則選擇性的靠重合閘進(jìn)行保證。在兩種計(jì)算結(jié)果內(nèi)以較小值為速斷整定值。

（1）按躲過主干線線路末端最大的短路電流整定。配網(wǎng)線路通道復(fù)雜，往往是支線眾多。

（2）當(dāng)線路很短或者大部分是電纜線路時(shí)，按躲過主干線線路末端最大短路電流整定時(shí)二次電流超過100A。此時(shí)與主變低壓側(cè)限時(shí)速斷配合，時(shí)限加短延時(shí)。

（3）應(yīng)校驗(yàn)速斷定值躲過勵(lì)磁涌流的能力，且必須躲過勵(lì)磁涌流。當(dāng)線路較長時(shí)，而線路上配電容量又較大，此時(shí)速斷電流可能無法有效躲過勵(lì)磁涌流，則采取縮短保護(hù)范圍。

（4）靈敏度校驗(yàn)。按最小運(yùn)行方式下，線路保護(hù)范圍不小于線路長度的15%整定。允許速斷保護(hù)保護(hù)線路全長。

Idmim（15%）/Idzl≥1

式中：Idmim（15%）——線路15%處的最小短路電流；

Idzl——速斷整定值。

2.2 限時(shí)速斷

配網(wǎng)線路通道復(fù)雜，往往是支線眾多，當(dāng)單條分支比主干線長度要長時(shí)，我們就要考慮到支線末端故障時(shí)是否有足夠的靈敏度能夠來啟動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。

（1）按最長分支線路末端兩相金屬性短路有靈敏度來整定。

（2）與主變低壓側(cè)限時(shí)速斷配合。

（3）當(dāng)線路很長或線徑較小時(shí)限時(shí)速斷很小，與過電流保護(hù)值十分接近，此時(shí)限時(shí)速斷可以考慮退出，同時(shí)縮短過電流保護(hù)時(shí)限。

2.3 過電流保護(hù)

按下列三種情況整定，取較小值。

（1）按躲過線路最大負(fù)荷電流整定。隨著調(diào)度自動(dòng)化水平的提高，精確掌握每條線路的最大負(fù)荷電流成為可能，也變得方便。此方法應(yīng)考慮負(fù)荷的自啟動(dòng)系數(shù)、保護(hù)可靠系數(shù)及繼電器的返回系數(shù)。

（2）按躲過線路的熱穩(wěn)定電流整定。10kV農(nóng)配網(wǎng)線路線型復(fù)雜多變，往往一條線路上有著多種線路型號并存。為了保障線路不長時(shí)間過載運(yùn)行，我們在計(jì)算過電流保護(hù)時(shí)應(yīng)考慮線路的熱穩(wěn)定電流。

①小線型在線路末端且配變?nèi)萘坎淮蟮模梢园摧^大一級線型熱穩(wěn)定電流取值。因?yàn)榇藭r(shí)小線型在線路末端且配變?nèi)萘坎淮螅l(fā)生故障時(shí)流過小線型的故障電流不會很大。

②小線型在首段或者中段且配變?nèi)萘枯^大的，則按小線型熱穩(wěn)定電流取值。此時(shí)整條線路的過電流保護(hù)定值將會很小。

③當(dāng)遠(yuǎn)后備靈敏度不夠時(shí) （如配變?yōu)?～10kVA，或線路極長），由于每臺配變高壓側(cè)均有跌落式熔斷器，因此可不予考慮。

（3）按TA變比整定。對于很多農(nóng)網(wǎng)線路，TA變比可能比線路熱穩(wěn)電流還小，為了不造成TA過載，我們在計(jì)算過流時(shí)按TA變比取一次電流。

2.4 重合閘

10kV的配電線路采取的通常是后加速三相一次重合閘，因?yàn)槭前惭b在末級保護(hù)，故而無需和其他保護(hù)進(jìn)行配合。重合閘需考慮因素主要包括重合成功率與重合停電時(shí)間，減小用戶影響。

影響重合閘成功率的因素主要包括以下幾種：①電弧的熄滅時(shí)間；②外力所致故障中短路物體的滯空時(shí)間。前者通常不超過0.5s，而后者短路物體的滯空時(shí)間較長。對重合閘重合連續(xù)性，將重合閘時(shí)間控制在0.8～1.5s范圍內(nèi)；農(nóng)村線路的負(fù)荷主要是照明、不長期運(yùn)行小型電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷，對于供電要求相對較低，短時(shí)停電并不會引發(fā)重大損失。為確保重合閘成功率，通常將重合閘的時(shí)間控制在2.0s。經(jīng)由實(shí)踐證明，重合閘的時(shí)間從0.8s延長至2.0s后，重合閘的成功率則從低于40%升至60%上下。

[1]《3～110kV電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)程》（DL/T584-2007）.

[2]電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置整定計(jì)算.中國電力出版社.

[3]湖南配電網(wǎng)線路保護(hù)整定計(jì)算原則.

TM771

A

2095-2066（2016）32-0056-02

2016-10-27

何曉敏（1982-），男，工程師，本科，主要從事繼電保護(hù)方面工作。