配電網串供線路繼電保護整定原則研究

陳厚泉　車成華

【摘? 要】現行配電網線路過電流保護的整定計算原則按選擇性優先的原則逐級配合進行，造成變電站側保護動作時限過長，嚴重威脅主設備安全。需要對10k V/35k V系統多級串供線路的繼電保護整定原則進行優化，適當減少配合級數，兼顧故障選擇性和主設備耐受能力。

【關鍵詞】配電網;繼電保護;原則

1 整定規程的有關規定解析

10k V/35k V系統故障不涉及到系統穩定問題，按照供電可靠性和主設備安全的原則，優先考慮選擇性，兼顧速動性。

10k V系統通常配備三段式過流保護，即電流速斷保護、延時電流速斷保護、過電流保護。DL/T584—2007《3k V～110k V電網繼電保護裝置運行整定規程》有如下規定。

1.1 電流速斷保護

電流速斷保護應按躲過本線路末端最大三相短路電流整定，校核被保護線路出口短路的靈敏系數，時間定值整定為0s。

按躲線末最大三相短路電流整定：

1.3 過電流保護

過電流保護定值應與相鄰線路的延時段保護或過電流保護配合整定，同時，電流定值還應躲過最大負荷電流。

躲過最大負荷電流為：

式中，KF為返回系數，取0.85～0.95;Kzqd為電動機自起動系數，取1.5～2.5;IFH.max為本線路的最大負荷電流。

1.4 重合閘

整定規程關于重合閘的使用原則：全線敷設電纜的線路，由于電纜故障多為永久性故障，不宜采用重合閘。含有少部分電纜、以架空線路為主的聯絡線路，當供電可靠性需要時，可以采用重合閘。

2 典型電網的兩段整定原則的主要問題

大部分電網在220k V變電站10k V/35k V出線串供開閉所形成的保護定值整定中，依據整定規程的選擇性原則，優先考慮供電可靠性，盡量減少故障停電范圍。一般都要考慮與下級出線配合，不要求變電站出線全線0s速動。

普遍采用了簡化的兩段式整定原則，其中部分電網放棄了保出口故障的0s電流速斷段保護，原因是躲下一級線路出口故障對本線出口沒有靈敏度，有的出于簡化配合的考慮，放棄了延時速斷段保護。

對于串供開閉所的變電站出線開關，保全線故障有靈敏度的保護動作時限典型值：0.5～0.8s，0.3～0.8s，0.3～0.6s，0.3s。

如存在個別一次主設備抗短路能力不足的問題，由主設備管理部門依據設備狀況提出保主設備的特殊要求，與調度部門共同協商保護的整定原則，但這種情況實際運行中鮮有發生。有的電網基于220k V主變設備安全的考慮，在220k V主變的10k V/35k V出線保護整定中統一設置了對線路出口故障有靈敏度的0s速斷保護，在短線路情況下會失去保護定值的選擇性。

3 部分電網三段式整定原則的局限性

部分電網對串供開閉所的220k V變電站10k V出線的整定原則如下。

方案1：設三段過流保護。電流速斷保護定值整定為主變低壓側額定電流的4.5～5倍（設備管理部門要求），時間0s，不考慮與開閉所出線配合;限時速斷保護保全線靈敏度，時間0.3～0.5s;過流保護按躲負荷電流考慮，時間1.0s。

方案2：設三段過流保護。電流速斷保護躲本線路末端故障，時間0s（如該定值對線路出口沒有靈敏度，則與開閉所線路速斷保護配合，時間0.3～0.5s）;限時速斷保護保全線靈敏度，時間與開閉所線路保護配合;過流保護對開閉所線路保遠后備靈敏度，時間與開閉所線路三段配合。

方案3：設三段過流保護。電流速斷保護躲線路末端故障，同時校驗線路出口有靈敏度，時間0s（如取值太大不能保證出口靈敏度，按保出口靈敏度整定，定值伸入下一級線路）;限時速斷保護保全線靈敏度，時間0.3～0.5s;過流保護按躲負荷電流考慮，時間與下級保護配合。

方案4與方案3類似，原來電流速斷保護伸入開閉所線路，速斷保護短延時0.1s的定值。

方案2整定原則按照整定規程的選擇性要求執行，其他方案部分10k V短線路速斷保護伸入開閉所、跳閘時間與開閉所保護失配的問題，帶來的后果是在某些方式下開閉所出線故障，上一級線路保護越級跳閘，開閉所母線所帶負荷全停，降低了供電可靠性。雖然采取了提前告知用戶停電風險、靠上級線路重合閘補救等措施，但直接影響了對用戶的優質服務。

受電網部分主變抗短路能力較差的影響，部分電網在整定計算時過分追求快速切除主變低壓側近端故障，在某些電網結構及運行方式下犧牲了保護的選擇性。隨著電網越來越堅強，主變、CT、刀閘等設備熱穩定電流均在2～4s的技術要求的落實，需要糾正部分整定原則。

方案2的整定原則符合整定規程，其他方案保變電站線路出口靈敏度的0s（0.1s）突破了整定規程的選擇性要求。

4 繼電保護動作時間與變壓器抗耐受短路電流的適應性

電網短路故障的切除依賴繼電保護，在主網中繼電保護的動作時限主要是系統穩定運行的約束，在10k V/35k V系統的動作時間應該是故障選擇性和主設備安全的約束。變壓器等主設備應該具備基本的承受短路能力，繼電保護應在滿足選擇性的前提下，在主設備允許的短路時間內切除故障。

5 優化的三段式整定方案

1）10k V線路按三段式過流保護配置和整定：速斷段、限時速斷段、過流段。速斷段電流值躲本線路末端故障整定，正常方式下對線路出口故障靈敏度大于1.0的，應投入。

2）按照整定規程的要求保證定值的選擇性，以保障用戶的供電可靠性。時間級差取整定規程規定級差（0.3～0.5s）的下限0.3s。多級串供情況下適當減少配合級數，縮短變電站出線保護動作時限。

3）220k V主變低壓后備保護跳三側延時應不大于1.9s，確保2s內切除主變低壓側故障。

4）為提高供電可靠性，變電站出線、開閉所出線為全電纜線路的重合閘不投;架空線路、架空/電纜混合線路的重合閘投入。

5）對于存在抗短路能力不足的220k V主變及附屬設備，低壓出線保護按保主設備安全的要求整定。若保護定值失去選擇性，應停用下級失配線路的重合閘，用上級線路的重合閘補救越級掉閘。該原則在某些情況下將擴大故障停電范圍，重合閘補救成功后可恢復絕大部分負荷。

6 結束語

配電網串供線路繼電保護的整定，對于保障供電可靠性和主設備安全至關重要。應該兼顧選擇性與速動性，多級串供情況下適當減少配合級數，以縮短變電站出線保護動作時限，不得長于主變設備的熱穩定時間極限。若保護定值失去選擇性，應停用下級失配線路的重合閘，用上級線路的重合閘補救越級掉閘。