宜昌宜都10kV線路保護簡化整定計算

王濤

摘 要：電網繼電保護整定計算對電力系統安全穩定運行具有極其重要的意義，因此對繼電保護整定計算的要求很高，討論的也很多，但供電可靠性主要還是體現在10kV供配電線路上。相對于高電壓等級的輸電線路，10kV供配電線路的繼電保護整定計算較為簡單，但有許多特殊情況需要考慮，不能僅僅按照規程直接整定。本文結合宜都電網實際整定工作經驗，提出了在保證繼電保護選擇性、快速性、靈敏性和可靠性的基礎上，較為實用的保護配置及簡化計算方法，既保證了整定的正確、科學和合理，又提高了整定計算工作的效率。

關鍵詞：繼電保護;簡化;整定計算

引 言

宜昌宜都10kV供配電線路為縣域農網的主要供電線路，雖然處于電網末端，但是其安全可靠與否同人們的生活、生產息息相關，需要高度重視，保證其安全、可靠供電。繼電保護是電網安全穩定運行和可靠供電的重要保障措施，只有合理、正確的保護定值，才能滿足繼電保護選擇性、靈敏性和可靠性，保證電網安全穩定運行。

1 10kV供配電線路的特點

宜都市10kV供配電線路的結構復雜、一致性差，有的用戶專線只接一或兩個用戶負荷，有的則呈放射狀，同一條支線上會T接多臺變壓器，且變壓器容量從100kVA到幾千kVA不等;線路長度差別很大，有的用戶專線僅幾百米長，有的農網線路則可達到幾十公里;有的屬于線路的最末級，有的還設有開關站或用戶變電所等。由于其規范性不強，在整定計算方面按照常規方式進行反而可能造成不良后果[1]。

2 10kV線路簡化整定計算方案

2.1 保護配置方案。宜都市的10kV供配電線路的保護，一般采用二段式電流保護（電流速斷保護、過電流保護）及三相一次重合閘，部分特殊結構或帶有特殊負荷的線路保護，如果不能滿足要求，可以考慮采用三段式電流保護，即增加限時電流速斷保護。

2.2 無時限電流速斷保護

10kV線路一般為保護的最末級，或最末級用戶變電所保護的上一級保護，對于有用戶變電所的線路，選擇性可以靠重合閘來實現，因此，10kV線路無時限電流速斷保護主要考慮靈敏性，按照躲過本線路末端故障整定。

2.2.1 按躲過本線路末端故障整定。按躲本線路末端故障的最大故障電流整定，最大故障電流取三相短路時的短路電流：

Idz=KkId.max=KkIj/（Z∑+Zl）

式中 Idz為電流速斷一次值;

Kk可靠系數實際工作中一般取1.3;

Z∑保護裝置背后，系統最大運行方式下正序

短路阻抗標幺值;

Zl本線路正序阻抗標幺值。

2.2.2 保護范圍校驗

在已知保護的動作電流后，大于一次動作電流的短路電流對應的短路點區域，就是保護范圍。保護范圍隨運行方式、故障類型的變化而變化，最小的保護范圍為在系統最小運行方式下兩相短路時出現。一般情況下，應按這種運行方式和故障類型來校驗保護的最小范圍，要求大于被保護線路全長的（15%～20%） ，允許速斷保護保護線路全長。保護的范圍百分比計算式為[2]：

i=（IB/ Idz-ZΣ）/ ZL*100%≥15%

2.3 帶時限電流速斷保護

在無時限電流速斷保護靈敏度不夠的情況下，，10kV線路往往采用帶時限電流速斷保護。與上文同理，由于10kV供配電線路的結構特點，不需考慮多種整定原則，主要考慮保護得靈敏性，按照保證本線路末端故障靈敏度整定。

按保證本線路末端故障靈敏度整定，公式如下：

Idz=Id.min/Klm=0.866Ij/ Klm（Zxt.min+Zxt）

式中 Id.min為本線路末端最小兩相短路電流;

Klm靈敏度，應不小于1.3～1.5，實際工作中在此取1.5;

Zxt.min系統最小運行方式下至保護安裝處的短路阻抗及線路阻抗（均為標幺值）。

②保護動作時間：動作時間定值取0.3s級差，即t=0.3s。

2.4 過電流保護。在以往的整定計算工作當中，10kV線路過電流保護應按照躲過線路最大負荷電流和躲過配變勵磁涌流兩種原則整定，取其中較大值作為過電流保護定值。實際工作中，由于過電流保護的時限都在0.5s以上，可以通過時限躲過勵磁涌流。在整定計算過程中，對電流值的整定除了考慮本線路正常情況下的最大負荷電流，對于用戶專線還需要考慮電機的自啟動電流。目前，隨著微機保護及自動化裝置的不斷發展，實際工作中，線路微機保護均配置有帶復合電壓閉鎖的過電流保護。

2.4.1 帶復合電壓閉鎖的過電流保護整定。

①電流定值整定：Idz=KkIfh.max/Kf

式中 Kk為可靠系數，取1.15～1.25;

Kf返回系數，電磁型繼電器取0.85，目前多采用感應型繼電器，取0.95;

Ifh.max本線路正常情況下最大負荷電流（A）。

實際工作中也采用簡化公式：

Idz=1.41Ifh.max

由于用戶專線的大電機啟動時間一般都大于10s，不能通過設置時限躲過，因此用戶專線必須校驗定值能否躲過大電機的自啟動電流。

Kk=Idz/（Ke*Ie）≥1.2

其中Kk為可靠系數;

Ie為電機額定電流;

Ke為電機自啟動系數。

②電壓定值整定：Udz=Ufh.min /KkKf

式中 Ufh.min為最低運行電壓，取（0.9～0.95）額定電壓;

Kk可靠系數，取1.15～1.25;

Kf返回系數，取1.25～1.3。

實際工作中Udz一般取70V。

③保護動作時間：動作時間定值取0.3s級差，即t=0.6s。

2.4.2 保護靈敏度計算

本線路末端靈敏度Klm為：

Klm=Id.min/Idz≥1.3～1.5

Klm在200km以上線路中不小于1.3;50～200km線路中不小于1.4;50km一下線路中不小于1.5[3]。

實際工作中一般以1.5為標準校驗靈敏度。

3 重合閘

10kV供配電線路一般采用后加速的三相一次重合閘，由于安裝在末級保護上，不需要與其他保護配合，主要考慮重合閘的成功率及縮短重合停電時間，以使公用線路負荷盡量少受影響，實際工作中公用線路重合時間一般取2s，考慮到專線用戶線路在非雷雨天跳閘的永久故障率較高，一般10kV專線不設重合閘。

結 論

宜都地區10kV供配電線路保護采用二段式電流保護完全可以滿足要求。在保護整定計算工作中，根據實際情況簡化整定計算，在實際工作中也取得了比較好的結果，保護無越級跳閘或者拒動，不僅可以滿足保護的選擇性、靈敏性和可靠性，還可以提高工作效率，是完全科學、合理的，也是切實可行的。

參考文獻

[1] 李志宇. 10kV配電線路保護的整定計算存在的問題[J]. 湘潭師范學院學報， 2008，30（3）：48-52.

[2] 張保會，尹項根等. 電力系統繼電保護[M]. 北京： 中國電力出版社， 2005.

[3] 崔家佩，孟慶炎，陳永芳，熊炳耀. 電力系統繼電保護與安全自動裝置整定計算[M]. 北京： 中國電力出版社， 1993.