優(yōu)化配網(wǎng)繼電保護配置及整定計算

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)繼電保護配置及整定計算

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

10kV配電系統(tǒng)；繼電保護；整定計算

引言

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

1 10kV饋電線路保護配置

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

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

二次動作電流：

式中：KK——可靠系數(shù)，取1.3；

Z*系統(tǒng)大——整個系統(tǒng)處于最大運行狀態(tài)下阻抗標幺值；

Z*線路——10kV饋電線路的全長阻抗標幺值；

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

NTA——線路的TA變比。

（2）限時電流速斷保護：應保護的是線路全長100%，動作電流取小于該線路末端兩相短路電流值，時限取0.3～0.6s.

二次動作電流如下：

式中：Z*系統(tǒng)小——整個系統(tǒng)在最小運行方式下的阻抗標幺值；

Z*線路——10kV饋電線路全長的阻抗標幺值；

5500——基準容量在100MVA下，10.5kV系統(tǒng)基準線電流；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：在動作電流超過線路可能產(chǎn)生的最大的負載電流，需在充分考慮外部故障切除之后的電壓恢復、電動機的自起動與短時過載、電流繼電器的可靠返回幾大因素。二次動作電流Idz如下：

式中：KK——可靠系數(shù)，1.15～1.25（一般取1.2）；

Kzq——電動機的自起動系數(shù)，（考慮電動機容量、啟動，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，微機的取值則為0.95）；

NTA——線路的TA變比；

IMAX——線路最大負荷電流。

如果不考慮電動機自起動因素，其二次動作電流為：

保護時限取主變低后備復壓過流時限-△t，保護范圍為整條10kV饋線線路長度并延伸至下一級。

（4）三階段式電流保護的時間配合

2 整定計算分析

面對城配網(wǎng)的線路復雜、農(nóng)配網(wǎng)線路的實際運行情況，在實際計算中因諸多因素需要同時比較考慮。

2.1 電流速斷

10kV線路通常是保護最末級、或者是最末級的用戶變電所保護上一級的保護。因此整定計算時，定值的計算更加靈敏，若是線路存在用戶變電所，則選擇性的靠重合閘進行保證。在兩種計算結果內(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)線路通道復雜，往往是支線眾多。

（2）當線路很短或者大部分是電纜線路時，按躲過主干線線路末端最大短路電流整定時二次電流超過100A。此時與主變低壓側限時速斷配合，時限加短延時。

（3）應校驗速斷定值躲過勵磁涌流的能力，且必須躲過勵磁涌流。當線路較長時，而線路上配電容量又較大，此時速斷電流可能無法有效躲過勵磁涌流，則采取縮短保護范圍。

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

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 限時速斷

配網(wǎng)線路通道復雜，往往是支線眾多，當單條分支比主干線長度要長時，我們就要考慮到支線末端故障時是否有足夠的靈敏度能夠來啟動保護動作。

（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）與主變低壓側限時速斷配合。

（3）當線路很長或線徑較小時限時速斷很小，與過電流保護值十分接近，此時限時速斷可以考慮退出，同時縮短過電流保護時限。

2.3 過電流保護

按下列三種情況整定，取較小值。

（1）按躲過線路最大負荷電流整定。隨著調(diào)度自動化水平的提高，精確掌握每條線路的最大負荷電流成為可能，也變得方便。此方法應考慮負荷的自啟動系數(shù)、保護可靠系數(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間過載運行，我們在計算過電流保護時應考慮線路的熱穩(wěn)定電流。

①小線型在線路末端且配變?nèi)萘坎淮蟮?，可以按較大一級線型熱穩(wěn)定電流取值。因為此時小線型在線路末端且配變?nèi)萘坎淮?，發(fā)生故障時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。此時整條線路的過電流保護定值將會很小。

③當遠后備靈敏度不夠時 （如配變?yōu)?～10kVA，或線路極長），由于每臺配變高壓側均有跌落式熔斷器，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，我們在計算過流時按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，因為是安裝在末級保護，故而無需和其他保護進行配合。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電弧的熄滅時間；②外力所致故障中短路物體的滯空時間。前者通常不超過0.5s，而后者短路物體的滯空時間較長。對重合閘重合連續(xù)性，將重合閘時間控制在0.8～1.5s范圍內(nèi)；農(nóng)村線路的負荷主要是照明、不長期運行小型電動機的負荷，對于供電要求相對較低，短時停電并不會引發(fā)重大損失。為確保重合閘成功率，通常將重合閘的時間控制在2.0s。經(jīng)由實踐證明，重合閘的時間從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)繼電保護裝置運行整定規(guī)程》（DL/T584-2007）.

[2]電力系統(tǒng)繼電保護與安全自動裝置整定計算.中國電力出版社.

[3]湖南配電網(wǎng)線路保護整定計算原則.

TM771

A

2095-2066（2016）32-0056-02

2016-10-27

何曉敏（1982-），男，工程師，本科，主要從事繼電保護方面工作。