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10kV配电线路保护的整定计算分析
添加时间:2017-03-24

  1  10kV配电线路的特点

  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,有的线路上却有几千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。

  2 问题的提出

  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。

  3 整定计算方案

  我国的10kV配电线路的保护,一般采用电流速断、过电流及三相一次重合闸构成。特殊线路结构或特殊负荷线路保护,不能满足要求时,可考虑增加其它保护(如:保护Ⅱ段、电压闭锁等)。下面的讨论,是针对一般保护配置而言的。

  (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。在以下两种计算结果中选较大值作为速断整定值。

  ①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。

  Idzl=Kk×Id2max

  式中Idzl-速断一次值

  Kk-可靠系数,取1.5

  Id2max-线路上最大配变二次侧最大短路电流

  ②当保护安装处变电所主变过流保护为一般过流保护时(复合电压闭锁过流、低压闭锁过流除外),线路速断定值与主变过流定值相配合。

  Ik=Kn×(Igl-Ie)

  式中Idzl-速断一次值

  Kn-主变电压比,对于35/10降压变压器为3.33

  Igl-变电所中各主变的最小过流值(一次值)

  Ie-为相应主变的额定电流一次值

  ③特殊线路的处理:

  a.线路很短,最小方式时无保护区;或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(此种情况在城区较常见,在新建变电所或改造变电所时,建议保护配置用全面的微机保护,这样改变保护方式就很容易了)。在无法采用其它保护的情况下,可靠重合闸来保证选择性。

  b.当保护安装处主变过流保护为复压闭锁过流或低压闭锁过流时,不能与主变过流配合。

  c.当线路较长且较规则,线路上用户较少,可采用躲过线路末端最大短路电流整定,可靠系数取1.3~1.5。此种情况一般能同时保证选择性与灵敏性。

  d.当速断定值较小或与负荷电流相差不大时,应校验速断定值躲过励磁涌流的能力,且必须躲过励磁涌流。

  ④灵敏度校验。按最小运行方式下,线路保护范围不小于线路长度的15%整定。允许速断保护保护线路全长。

  Idmim(15%)/Idzl≥1

  式中Idmim(15%)-线路15%处的最小短路电流

  Idzl-速断整定值

  (2)过电流保护:

  按下列两种情况整定,取较大值。

  ①按躲过线路最大负荷电流整定。随着调度自动化水平的提高,精确掌握每条线路的最大负荷电流成为可能,也变得方便。此方法应考虑负荷的自启动系数、保护可靠系数及继电器的返回系数。为了计算方便,将此三项合并为综合系数KZ。

  即:KZ=KK×Kzp/Kf

  式中KZ-综合系数

  KK-可靠系数,取1.1~1.2

  Izp-负荷自启动系数,取1~3

  Kf-返回系数,取0.85

  微机保护可根据其提供的技术参数选择。而过流定值按下式选择:

  Idzl=KZ×Ifhmax

  式中Idzl-过流一次值

  Kz-综合系数,取1.7~5,负荷电流较小或线路有启动电流较大的负荷(如大电动机)时,取较大系数,反之取较小系数

  Ifhmax-线路最大负荷电流,具体计算时,可利用自动化设备采集最大负荷电流

  ②按躲过线路上配变的励磁涌流整定。变压器的励磁涌流一般为额定电流的4~6倍。变压器容量大时,涌流也大。由于重合闸装置的后加速特性(10kV线路一般采用后加速),如果过流值不躲过励磁涌流,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。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。

  式中Idzl-过流一次值

  Kcl-线路励磁涌流系数,取1~5,线路变压器总容量较少或配变较大时,取较大值

  Sez-线路配变总容量

  Ue-线路额定电压,此处为10kV

  ③特殊情况的处理:

  a.线路较短,配变总容量较少时,因为满足灵敏度要求不成问题,Kz或Klc应选较大的系数。

  b.当线路较长,过流近后备灵敏度不够时(如15km以上线路),可采用复压闭锁过流或低压闭锁过流保护,此时负序电压取0.06Ue,低电压取0.6~0.7Ue,动作电流按正常最大负荷电流整定,只考虑可靠系数及返回系数。当保护无法改动时,应在线路中段加装跌落式熔断器,最终解决办法是网络调整,使10kV线路长度满足规程要求。

  c.当远后备灵敏度不够时(如配变为5~10kVA,或线路极长),由于每台配变高压侧均有跌落式熔断器,因此可不予考虑。

  d.当因躲过励磁涌流而使过流定值偏大,而导致保护灵敏度不够时,可考虑将过流定值降低,而将重合闸后加速退出(因10kV线路多为末级保护,过流动作时限一般为0.3s,此段时限也是允许的)。

  ④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。

  Km1=Idmin1/Idzl≥1.25

  Km2=Idmin2/Idzl≥1.2

  式中Idmin1-线路末端最小短路电流

  Idmin2-线路末端较小配变二次侧最小短路电流

  Idzl-过流整定值

  4 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,重合闸时间采用0.8~1.5s;农村线路,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,短时停电不会造成很大的损失。为保证重合闸的成功率,一般采用2.0s的重合闸时间。实践证明,将重合闸时间由0.8s延长到2.0s,将使重合闸成功率由40%以下提高到60%左右。

  5 有关保护选型

  10kV线路保护装置的配置虽然较简单,但由于线路的复杂性和负荷的多变性,保护装置的选型还是值得重视的。根据诸城电网保护配置情况及运行经验,建议在新建变电所中应采用保护配置全面的微机保护。微机保护在具备电流速断、过电流及重合闸的基础上,还应具备低压(或复压)闭锁、时限速断等功能,以适应线路及负荷变化对保护方式的不同要求。

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