10kV配电线路微机保护的整定计算

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10kV 配电线路微机保护的整定计算

10kV 配电线路结构特点是一致性差,如有的为用户专线,只接带一、二个用户,类似于输电线路;有的呈放射状,几十台甚至上百台变压器T 接于同一条线路的各个分支上;有的线路短到几百m ,有的线路长到几十km;有的线路由35kV 变电所出线,有的线路由110kV 变电所出线;有的线路上的配电变压器很小,最大不过100kVA ,有的线路上却有上万kVA 的变压器;有的线路属于最末级保护,有的线路上设有开关站或有用户变电所等。

对于输电线路,由于其比较规范,一般无T 接负荷,至多有一、二个集中负荷的T 接点。因此,利用规范的保护整定计算方法,各种情况均可一一计算,一般均可满足要求。对于配电线路,由于以上所述的特点,整定计算时需做一些具体的特殊的考虑,以满足保护"四性"的要求。

10kV 配电线路微机保护,一般采用电流速断、过电流、重合闸、过流加速段、过负荷报警等构成。下面将分别从这几点展开讨论。

1 电流速断保护:

由于10kV 线路一般为保护的最末级,或最末级用户变电所保护的上一级保护。所以,在整定计算中,定值计算偏重灵敏性,对有用户变电所的线路,选择性靠重合闸来保证。 ① 电流定值按躲过线路上配电变压器二次侧最大短路电流整定。

实际计算时,可按距保护安装处较近的线路最大变压器低压侧故障整定,或直接把最大变压器置于线路首端计算其二次侧最大短路电流。

max 21Id K I k dz ⨯=

1dz I ——速断一次值

k K ——可靠系数,取1.3

max 2Id ——线路上最大配变二次侧最大短路电线

在进行10kV 线路短路计算时,不可以简单认为线路每公里阻抗为0.4Ω/公里,因为10kV 线路大部分是由LGJ-210及以下导线构成,电阻值与电抗值之比均大于0.3,LGJ-70及以下导线电阻值均已超过电抗值,所以线路电阻不能再忽略,需采用公式:

电阻R 的计算需每种型号导线电阻的相加,可以借助Excel 表格来计算

由于电网的不断变化,最大配变容量可比实际最大配变大一些,比如实际最大配变为1000kVA ,最大配变容量可根据配电地区经济发展态势选择为1250kVA 或1600kVA 。 下一级为重要的用户变电所时,可将速断保护改为时限速断保护。动作电流与下级保护速断配合(即取1.1倍的下级保护最大速断值),动作时限较下级速断大一个时间级差。在无法采用其它保护的情况下,可靠重合闸来保证选择性。

② 灵敏度校验:

在常见大运行方式下,线路保护出口处灵敏度不小于1。允许速断保护保护线路全长。

b.当线路较长,变电站至线路最末端距离远(如在15km 以上),线路阻抗大,过流近后备灵敏度不够时,建议不采用复压闭锁过流或低压闭锁过流保护。因为10kV 线路阻抗比变电站10kV 母线短路阻抗大许多,在长线路末端故障,变电站10kV 母线电压并不能有效降低,复压闭锁的灵敏度还没有过流保护的灵敏度高,易引起保护拒动,所以反对加复压闭锁。

可调小分支断路器的变比,以利用其反时限过流保护对线路末端进行保护。这样,线路末端仅能依靠不太可靠的过流脱扣器来完成一点保护,可靠性差。最终解决办法是网络调整,使10kV 线路长度满足规程要求。

③ 灵敏度校验:

近后备按最小运行方式下线路末端故障,灵敏度大于等于1.5。

远后备灵敏度可选择线路最末端的较小配变二次侧故障,接最小方式校验,灵敏度大于或等于1.2。远后备灵敏度通常较难满足,不过每台配变高压侧均有跌落式熔断器,低压侧装有反时限保护和漏电保护器,因此过流值不能躲过最大负荷电流时,可以不考虑远后备灵敏度。

对于农电线路,过流保护定值一般在150A-780A 之间,以兼顾灵敏性和可靠性

3 重合闸

10kV 配电线路一般采用后加速的三相一次重合闸,由于安装于末级保护上,所以不需要与其他保护配合。重合闸所考虑的主要为重合闸的重合成功率及缩短重合停电时间,以使用户负荷尽量少受影响。

重合闸的成功率主要决定于电弧熄灭时间、外力造成故障时的短路物体滞空时间(如:树木等)。电弧熄灭时间一般小于0.5s ,但短路物体滞空时间往往较长。因此,对重合闸重合的连续性,重合闸时间一般采用1.0s;农业线路,负荷多为照明及不长期运行的小型电动机等负荷,供电可靠性要求较低,短时停电不会造成大的损失。为保证重合闸的成功率,采用1.5s 的重合闸时间。实践证明,将重合闸时间由1.0s 延长到1.5s ,可以有效提高重合闸成功率。

重合闸的时限过长,旋转电机将失去其惯性,重合时,自启动电流相应增大,造成过流值跳闸。对于带有大电机的线路,重合闸时限一般小于1.0s 。

4 过流加速段

在微机保护装置中,过流加速段电流定值和时限定值往往可以独立整定,这给继电保护工作带来方便。过流加速段值不仅可以用在线路重合于永久性故障后加速跳开,还可以用于新线路投运时,做为线路充电保护使用。因为过流加速段总是在断路器在由分到合状态后自动投入,运行正常若干秒后,自动退出。

① 过流加速段电流定值按躲过线路上配变的励磁涌流整定。

由于重合闸的后加速特性(10kV 线路一般采用后加速),如果过流加速段定值躲不过励磁涌流,将使线路送电时或重合闸重合时无法成功。因此,重合闸线路,需躲过励磁涌流。变压器的励磁涌流一般为额定电流的4~6倍。变压器容量越大,涌流也越增大。由于配电线路负荷的分散性,决定了线路总励磁涌流将小于同容量的单台变压器的励磁涌流。因此,在实际整定计算中,励磁涌流系数可适当降低。

732.1//11e ez c dz U S K I ⨯=

1dz I ——过流加速段值,取值一般可以介于速断值和过流值之间,可以在合到故障处,更灵敏快速的跳开。而为了更好躲开励磁涌流的冲击,可以架0.05s 的小时限。

1c K ——线路励磁涌流系数,取1~5,线路变压器总容量较少或单台配变较大时,取较大值。

ez S ——线路配变总容量,单位KVA

e U ——线路额定电压,此处为10KV

②2007版整定规程,对过流加速段的灵敏度不做具体要求,一般只要小于速断值,便可投运。

5 过负荷报警

线路负荷重,电流过CT ,或大于线路出口处导线的最大安全电流,或有可能造成过流跳闸时,需提醒运行人员,所以微机保护宜设置线路过负荷告警。

① 过负荷告警定值按躲过线路允许最大负荷电流整定计算。

max k 1/fh f dz I K K I ⨯=

1dz I ——过负荷一次值

k K ——可靠系数,取1.0~1.2

f K ——返回系数。微机保护取0.95,或根据其提供的技术参数选择。

m ax fh I ——线路允许最大负荷电流,可合理从出口处线路的载流量、电流互感器一次额定值、过流保护中取的最大负荷电流、所带配变的额定电流值(当是客户专线容量又较小时)四值中选择较小值。线路允许最大负荷电流,过负荷告警的时间宜设置为5S 。

② 过负荷保护一般为只告警不跳闸,因此不再校验灵敏度。

6 保护的计算

继电保护整定计算若仅依靠手工计算,将比较繁琐。强烈建议读者做一个Excel 表格,利用其强大的公式编辑和计算功能,这使得继电保护整定计算变得简单有趣,而且准确。10kV 母线系统最大最小阻抗需要事先算好,接下来需录入各线径总长度数,以计算线路总阻抗,然后便是录入线路参数,包括最大配变容量、最大负荷电流、线路配电容量、线路出口处载流量、线路CT 变比,再合理选择可靠系数、自启动系数、返回系数、励磁涌流倍数,各个计算结果和灵敏度便可由Excel 计算直接得到。这样可明显提高保护计算的工作效率和质量。

参考文献

[1] DLT584-2007 3~110kV 电网继电保护装置运行整定规程 .北京:中国电力出版社,2007.

[2] 刘学军.继电保护原理.北京:中国电力出版社,2006.