配電線路繼電保護整定計算問題探究論文

　　摘要：本文主要就配電線路繼電保護整定計算問題進行了認真研究，具有一定的借鑒意義。

　　關鍵詞：配電線路；繼電保護；整定計算方法；研究

　　1、前言

　　配電系統(tǒng)由于自然的、人為的或設備故障等原因，使配電網的某處發(fā)生故障時，繼電保護裝置能快速采取故障切除、隔離或告警等措施，以保持配電系統(tǒng)的連續(xù)性、可靠性和保證人身、設備的安全。因此，繼電保護在電力系統(tǒng)中具有十分重要的作用。

　　2、常規(guī)10kV線路整定計算方案

　　我國的10kV配電線路的保護，一般采用電流速斷、過電流及三相一次重合閘構成。特殊線路結構或特殊負荷線路保護，不能滿足要求時，可考慮增加其它保護(如：保護Ⅱ段、電壓閉鎖等)。

　　2.1 電流速斷保護

　　由于10kV線路一般為保護的最末級，所以在整定計算中，定值計算偏重靈敏性，對有用戶變電所的線路，選擇性靠重合閘來保證。在以下兩種計算結果中選較大值作為速斷整定值。

　　2.1.1 按躲過線路上配電變壓器二次側最大短路電流整定。實際計算時，可按距保護安裝處較近的線路最大變壓器低壓側故障整定。

　　Idzl=Kk×Id2max

　　式中：Idzl為速斷一次值；Kk為可靠系數(shù)，取1.5；Id2max為線路上最大配變二次側最大短路電流。

　　2.1.2 當保護安裝處變電所主變過流保護為一般過流保護時(復合電壓閉鎖過流、低壓閉鎖過流除外)，線路速斷定值與主變過流定值相配合。

　　Ik=Kn×(Igl-Ie)

　　式中： Kn為主變電壓比，對于35/10 降壓變壓器為3.33；Igl為變電所中各主變的最小過流值(一次值)；Ie為相應主變的額定電流一次值。

　　2.1.3 特殊線路的處理：

　　1)線路很短，最小方式時無保護區(qū)；下一級為重要的用戶變電所時，可將速斷保護改為時限速斷保護。動作電流與下級保護速斷配合(即取1.1倍的下級保護最大速斷值)，動作時限較下級速斷大一個時間級差(此種情況在城區(qū)較常見，在新建變電所或改造變電所時，建議保護配置用全面的微機保護，這樣改變保護方式就很容易了)。在無法采用其它保護的情況下，可靠重合閘來保證選擇性。

　　2)當保護安裝處主變過流保護為復壓閉鎖過流或低壓閉鎖過流時，不能與主變過流配合。

　　3)當線路較長且較規(guī)則，線路上用戶較少，可采用躲過線路末端最大短路電流整定，可靠系數(shù)取1.3～1.5。此種情況一般能同時保證選擇性與靈敏性。

　　4)當速斷定值較小或與負荷電流相差不大時，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。

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

　　Idmin(15%)/Idzl≥1

　　式中Idmin(15%)為線路15%處的最小短路電流；Idzl為速斷整定值。

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

　　Idmin(15%)/Idzl≥1

　　式中Idmin(15%)為線路15%處的最小短路電流；Idzl為速斷整定值。

　　2.2 過電流保護

　　2.2.1 按躲過線路最大負荷電流整定。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)。為計算方便，可將此三項合并為綜合系數(shù)KZ。

　　即：KZ=KK×Izp/Kf

　　式中：KZ為綜合系數(shù)；KK為可靠系數(shù)，取1.1～1.2；Izp為負荷自啟動系數(shù)，取1～3；Kf為返回系數(shù)，取0.85。

　　微機保護可根據(jù)其提供的技術參數(shù)選擇。而過流定值按下式選擇：

　　Idzl=KZ×Ifhmax

　　式中Idzl為過流一次值；Kz為綜合系數(shù)，取1.7～5，負荷電流較小或線路有啟動電流較大的負荷(如大電動機)時，取較大系數(shù)，反之取較小系數(shù)；Ifhmax為線路最大負荷電流，具體計算時，可利用自動化設備采集最大負荷電流。

　　2.2.2 按躲過線路上配變的勵磁涌流整定。變壓器的勵磁涌流一般為額定電流的4～6倍。因此，重合閘線路，需躲過勵磁涌流。由于配電線路負荷的分散性，決定了線路總勵磁涌流將小于同容量的單臺變壓器的勵磁涌流。因此，在實際整定計算中，勵磁涌流系數(shù)可適當降低。

　　Idzl=KK×Kcl×Sez/(×Ue)

　　式中Idzl為過流一次值；Kcl為線路勵磁涌流系數(shù)，取1～5，線路變壓器總容量較少或配變較大時，取較大值；Sez為線路配變總容量；Ue為線路額定電壓，此處為10kV。

　　2.2.3 特殊情況的處理：(1)線路較短，配變總容量較少時，Kz或Klc應選較大的系數(shù)；(2)當線路較長，過流近后備靈敏度不夠時，可采用復壓閉鎖過流或低壓閉鎖過流保護，此時負序電壓取0.06Ue，低電壓取0.6～0.7Ue，動作電流按正常最大負荷電流整定。當保護無法改動時，應在線路中段加裝跌落式熔斷器；(3)當遠后備靈敏度不夠時，由于每臺配變高壓側均有跌落式熔斷器，可不予考慮；(4)當因躲過勵磁涌流而使過流定值偏大，而導致保護靈敏度較低時，可考慮將過流定值降低，而將重合閘后加速退出。

　　2.2.4 靈敏度校驗：近后備按最小運行方式下線路末端故障，靈敏度大于等于1.5；遠后備靈敏度可選擇線路最末端的較小配變二次側故障，接最小方式校驗，靈敏度大于或等于1.2。

　　Km1=Idmin1/Idzl≥1.25

　　Km2=Idmin2/Idzl≥1.2

　　式中Idmin1為線路末端最小短路電流；Idmin2為線路末端較小配變二次側最小短路電流；Idzl為過流整定值。

　　3、重合閘

　　10kV配電線路一般采用后加速的三相一次重合閘，由于安裝于末級保護上，所以不需要與其他保護配合。重合閘所考慮的主要為重合閘的重合成功率及縮短重合停電時間，以使用戶負荷盡量少受影響。 &nbsp； 重合閘的成功率主要決定于電弧熄滅時間、外力造成故障時的短路物體滯空時間(如：樹木等)。電弧熄滅時間一般小于0.5s，但短路物體滯空時間往往較長。因此，對重合閘重合的連續(xù)性，重合閘時間采用0.8～1.5s；農村線路，負荷多為照明及不長期運行的小型電動機等負荷，供電可靠性要求較低，短時停電不會造成很大的損失。為保證重合閘的成功率，一般采用2.0s的重合閘時間。實踐證明，將重合閘時間由0.8s延長到2.0s，將使重合閘成功率由40 %以下提高到60 %左右。

　　4、10kV保護整定中容易忽視的問題及對策

　　4.1 勵磁涌流問題

　　4.1.1 勵磁涌流對繼電保護裝置的影響

　　勵磁涌流是變壓器所特有的，是由于空投變壓器時，變壓器鐵芯中的磁通不能突變，出現(xiàn)非周期分量磁通，使變壓器鐵芯飽和，勵磁電流急劇增大而產生的。變壓器勵磁涌流最大值可以達到變壓器額定電流的6～8倍，并且跟變壓器的容量大小有關，變壓器容量越小，勵磁涌流倍數(shù)越大。勵磁涌流存在很大的非周期分量，并以一定時間系數(shù)衰減，衰減的時間常數(shù)同樣與變壓器容量大小有關，容量越大，時間常數(shù)越大，涌流存在時間越長。

　　10kV線路裝有大量的配電變壓器，在線路投入時，這些配電變壓器是掛在線路上，在合閘瞬間，各變壓器所產生的勵磁涌流在線路上相互迭加、來回反射，產生了一個復雜的電磁暫態(tài)過程，在系統(tǒng)阻抗較小時，會出現(xiàn)較大的涌流，時間常數(shù)也較大。二段式電流保護中的電流速斷保護由于要兼顧靈敏度，動作電流值往往取得較小，特別在長線路或系統(tǒng)阻抗大時更明顯。勵磁涌流值可能會大于裝置整定值，使保護誤動。這種情況在線路變壓器個數(shù)少、容量小以及系統(tǒng)阻抗大時并不突出，因此容易被忽視，但當線路變壓器個數(shù)及容量增大后，就可能出現(xiàn)。我公司就曾經在變電所增容后出現(xiàn)10kV線路由于涌流而無法正常投入的問題。

　　4.1.2 防止涌流引起誤動的方法

　　勵磁涌流有兩個明顯的特征，一是它含有大量的二次諧波，二是它的大小隨時間而衰減，一開始涌流很大，一段時間后涌流衰減為零。利用涌流這個特點，在電流速斷保護裝置上加一短時間延時，就可以防止勵磁涌流引起的誤動作，這種方法最大優(yōu)點是不用改造保護裝置(或只作簡單改造)。

　　4.2 TA飽和問題

　　4.2.1 TA飽和對保護的影響

　　在10kV線路短路時，由于TA飽和，感應到二次側的電流會很小或接近于零，使保護裝置拒動，故障要由母聯(lián)斷路器或主變后備保護來切除，不僅延長了故障時間，使故障范圍擴大，還會影響供電的可靠性，且嚴重威脅運行設備的安全。

　　4.2.2 避免TA飽和的方法

　　避免TA飽和主要從兩個方面入手，一是在選擇TA時，變比不能選得太小，要考慮線路短路時TA飽和問題，一般10kV線路保護TA變比最好大于300/5；另一方面要盡量減少TA二次負載阻抗，盡量避免保護和計量共用TA，縮短TA二次電纜長度及加大二次電纜截面；對于綜合自動化變電所，10kV線路盡可能選用保護測控合一的產品，并在控制屏上就地安裝，這樣能有效減小二次回路阻抗，防止TA飽和。

　　4.3 所用變保護問題

　　4.3.1 所用變保護存在的問題

　　所用變是一比較特殊的設備，容量較小，可靠性要求高，且安裝位置特殊，通常接在10kV母線上，其高壓側短路電流等于系統(tǒng)短路電流，可達十幾kA，低壓側出口短路電流也較大。人們普遍對所用變保護的可靠性重視不夠，這將對所用變直至整個10kV系統(tǒng)的安全運行造成嚴重威脅。

　　4.3.2 解決辦法

　　解決所用變保護拒動問題，應從合理配置保護入手，其TA的選擇要考慮所用變故障時飽和問題，同時，計量用的TA一定要與保護用的TA分開，保護用的TA裝在高壓側，以保證對所用變的保護，計量用TA裝在所用變的低壓側，以提高計量精度。在定值整定方面，電流速斷保護可按所用變低壓出口短路進行整定，過負荷保護按所用變的容量進行整定。

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