電力論文：配電線路繼電保護(hù)整定計(jì)算問(wèn)題探究

1、電力論文：配電線路繼電保護(hù)整定計(jì)算問(wèn)題探究    摘要:本文主要就配電線路繼電保護(hù)整定計(jì)算問(wèn)題進(jìn)行了認(rèn)真研究,具有一定的借鑒意義。 關(guān)鍵詞:配電線路;繼電保護(hù);整定計(jì)算方法;研究 1、前言 配電系統(tǒng)由于自然的、人為的或設(shè)備故障等原因,使配電網(wǎng)的某處發(fā)生故障時(shí),繼電保護(hù)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(shè)備的安全。因此,繼電保護(hù)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(jì)算方案 我國(guó)的10kV配電線路的保護(hù),一般采用電流速斷、過(guò)電流及三相一次重合閘構(gòu)成。特殊線路結(jié)構(gòu)或特殊負(fù)荷線路保護(hù),不能滿

2、足要求時(shí),可考慮增加其它保護(hù)(如:保護(hù)段、電壓閉鎖等)。 2.1 電流速斷保護(hù) 由于10kV線路一般為保護(hù)的最末級(jí),所以在整定計(jì)算中,定值計(jì)算偏重靈敏性,對(duì)有用戶變電所的線路,選擇性靠重合閘來(lái)保證。在以下兩種計(jì)算結(jié)果中選較大值作為速斷整定值。 2.1.1 按躲過(guò)線路上配電變壓器二次側(cè)最大短路電流整定。實(shí)際計(jì)算時(shí),可按距保護(hù)安裝處較近的線路最大變壓器低壓側(cè)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(cè)最大短路電流。 2.1.2 當(dāng)保護(hù)安裝處變電所主變過(guò)流保護(hù)為一般過(guò)流保護(hù)時(shí)(復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流、低壓閉鎖過(guò)

3、流除外),線路速斷定值與主變過(guò)流定值相配合。 Ik=Kn×(Igl-Ie) 式中: Kn為主變電壓比,對(duì)于35/10 降壓變壓器為3.33;Igl為變電所中各主變的最小過(guò)流值(一次值);Ie為相應(yīng)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(shí)無(wú)保護(hù)區(qū);下一級(jí)為重要的用戶變電所時(shí),可將速斷保護(hù)改為時(shí)限速斷保護(hù)。動(dòng)作電流與下級(jí)保護(hù)速斷配合(即取1.1倍的下級(jí)保護(hù)最大速斷值),動(dòng)作時(shí)限較下級(jí)速斷大一個(gè)時(shí)間級(jí)差(此種情況在城區(qū)較常見(jiàn),在新建變電所或改造變電所時(shí),建議保護(hù)配置用全面的微機(jī)保護(hù),這樣改變保護(hù)方式就很容易了)。在無(wú)法采用其它保護(hù)的情況下,可靠重合閘來(lái)

4、保證選擇性。 2)當(dāng)保護(hù)安裝處主變過(guò)流保護(hù)為復(fù)壓閉鎖過(guò)流或低壓閉鎖過(guò)流時(shí),不能與主變過(guò)流配合。 3)當(dāng)線路較長(zhǎng)且較規(guī)則,線路上用戶較少,可采用躲過(guò)線路末端最大短路電流整定,可靠系數(shù)取1.31.5。此種情況一般能同時(shí)保證選擇性與靈敏性。 4)當(dāng)速斷定值較小或與負(fù)荷電流相差不大時(shí),應(yīng)校驗(yàn)速斷定值躲過(guò)勵(lì)磁涌流的能力,且必須躲過(guò)勵(lì)磁涌流。 (4)靈敏度校驗(yàn)。在最小運(yùn)行方式下,線路保護(hù)范圍不小于線路長(zhǎng)度的15%整定。允許速斷保護(hù)線路全長(zhǎng)。 Idmin(15%)/Idzl1 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(yàn)。在最小運(yùn)行方式下,線路保護(hù)范圍

5、不小于線路長(zhǎng)度的15%整定。允許速斷保護(hù)線路全長(zhǎng)。 Idmin(15%)/Idzl1 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(guò)電流保護(hù) 2.2.1 按躲過(guò)線路最大負(fù)荷電流整定。此方法應(yīng)考慮負(fù)荷的自啟動(dòng)系數(shù)、保護(hù)可靠系數(shù)及繼電器的返回系數(shù)。為計(jì)算方便,可將此三項(xiàng)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1.11.2;Izp為負(fù)荷自啟動(dòng)系數(shù),取13;Kf為返回系數(shù),取0.85。 微機(jī)保護(hù)可根據(jù)其提供的技術(shù)參數(shù)選擇。而過(guò)流定值按下式選擇: Idzl=KZ×Ifhmax 式中Idzl為

6、過(guò)流一次值;Kz為綜合系數(shù),取1.75,負(fù)荷電流較小或線路有啟動(dòng)電流較大的負(fù)荷(如大電動(dòng)機(jī))時(shí),取較大系數(shù),反之取較小系數(shù);Ifhmax為線路最大負(fù)荷電流,具體計(jì)算時(shí),可利用自動(dòng)化設(shè)備采集最大負(fù)荷電流。 2.2.2 按躲過(guò)線路上配變的勵(lì)磁涌流整定。變壓器的勵(lì)磁涌流一般為額定電流的46倍。因此,重合閘線路,需躲過(guò)勵(lì)磁涌流。由于配電線路負(fù)荷的分散性,決定了線路總勵(lì)磁涌流將小于同容量的單臺(tái)變壓器的勵(lì)磁涌流。因此,在實(shí)際整定計(jì)算中,勵(lì)磁涌流系數(shù)可適當(dāng)降低。 Idzl=KK×Kcl×Sez/(×Ue) 式中Idzl為過(guò)流一次值;Kcl為線路勵(lì)磁涌流系數(shù),取15,線路變壓器總

7、容量較少或配變較大時(shí),取較大值;Sez為線路配變總?cè)萘?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?cè)萘枯^少時(shí),Kz或Klc應(yīng)選較大的系數(shù);(2)當(dāng)線路較長(zhǎng),過(guò)流近后備靈敏度不夠時(shí),可采用復(fù)壓閉鎖過(guò)流或低壓閉鎖過(guò)流保護(hù),此時(shí)負(fù)序電壓取0.06Ue,低電壓取0.60.7Ue,動(dòng)作電流按正常最大負(fù)荷電流整定。當(dāng)保護(hù)無(wú)法改動(dòng)時(shí),應(yīng)在線路中段加裝跌落式熔斷器;(3)當(dāng)遠(yuǎn)后備靈敏度不夠時(shí),由于每臺(tái)配變高壓側(cè)均有跌落式熔斷器,可不予考慮;(4)當(dāng)因躲過(guò)勵(lì)磁涌流而使過(guò)流定值偏大,而導(dǎo)致保護(hù)靈敏度較低時(shí),可考慮將過(guò)流定值降低,而將重合閘后加速退出。 2.2.4 靈敏

8、度校驗(yàn):近后備按最小運(yùn)行方式下線路末端故障,靈敏度大于等于1.5;遠(yuǎn)后備靈敏度可選擇線路最末端的較小配變二次側(cè)故障,接最小方式校驗(yàn),靈敏度大于或等于1.2。 Km1=Idmin1/Idzl1.25 Km2=Idmin2/Idzl1.2 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(cè)最小短路電流;Idzl為過(guò)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(jí)保護(hù)上,所以不需要與其他保護(hù)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(shí)間,以使用戶負(fù)荷盡量少受影響。 重合閘的成功率主要決定于電弧熄滅時(shí)間、外力造成故障時(shí)的短

9、路物體滯空時(shí)間(如:樹(shù)木等)。電弧熄滅時(shí)間一般小于0.5s,但短路物體滯空時(shí)間往往較長(zhǎng)。因此,對(duì)重合閘重合的連續(xù)性,重合閘時(shí)間采用0.81.5s;農(nóng)村線路,負(fù)荷多為照明及不長(zhǎng)期運(yùn)行的小型電動(dòng)機(jī)等負(fù)荷,供電可靠性要求較低,短時(shí)停電不會(huì)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(shí)間。實(shí)踐證明,將重合閘時(shí)間由0.8s延長(zhǎng)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(hù)整定中容易忽視的問(wèn)題及對(duì)策 4.1 勵(lì)磁涌流問(wèn)題 4.1.1 勵(lì)磁涌流對(duì)繼電保護(hù)裝置的影響 勵(lì)磁涌流是變壓器所特有的,是由于空投變壓器時(shí),變壓器鐵芯中的磁通不能突變,出現(xiàn)非周期分量磁通

10、,使變壓器鐵芯飽和,勵(lì)磁電流急劇增大而產(chǎn)生的。變壓器勵(lì)磁涌流最大值可以達(dá)到變壓器額定電流的68倍,并且跟變壓器的容量大小有關(guān),變壓器容量越小,勵(lì)磁涌流倍數(shù)越大。勵(lì)磁涌流存在很大的非周期分量,并以一定時(shí)間系數(shù)衰減,衰減的時(shí)間常數(shù)同樣與變壓器容量大小有關(guān),容量越大,時(shí)間常數(shù)越大,涌流存在時(shí)間越長(zhǎng)。 10kV線路裝有大量的配電變壓器,在線路投入時(shí),這些配電變壓器是掛在線路上,在合閘瞬間,各變壓器所產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流在線路上相互迭加、來(lái)回反射,產(chǎn)生了一個(gè)復(fù)雜的電磁暫態(tài)過(guò)程,在系統(tǒng)阻抗較小時(shí),會(huì)出現(xiàn)較大的涌流,時(shí)間常數(shù)也較大。二段式電流保護(hù)中的電流速斷保護(hù)由于要兼顧靈敏度,動(dòng)作電流值往往取得較小,特別在長(zhǎng)線

11、路或系統(tǒng)阻抗大時(shí)更明顯。勵(lì)磁涌流值可能會(huì)大于裝置整定值,使保護(hù)誤動(dòng)。這種情況在線路變壓器個(gè)數(shù)少、容量小以及系統(tǒng)阻抗大時(shí)并不突出,因此容易被忽視,但當(dāng)線路變壓器個(gè)數(shù)及容量增大后,就可能出現(xiàn)。我公司就曾經(jīng)在變電所增容后出現(xiàn)10kV線路由于涌流而無(wú)法正常投入的問(wèn)題。 4.1.2 防止涌流引起誤動(dòng)的方法 勵(lì)磁涌流有兩個(gè)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(shí)間而衰減,一開(kāi)始涌流很大,一段時(shí)間后涌流衰減為零。利用涌流這個(gè)特點(diǎn),在電流速斷保護(hù)裝置上加一短時(shí)間延時(shí),就可以防止勵(lì)磁涌流引起的誤動(dòng)作,這種方法最大優(yōu)點(diǎn)是不用改造保護(hù)裝置(或只作簡(jiǎn)單改造)。 4.2 TA飽和問(wèn)題 4.2.1 TA飽和

12、對(duì)保護(hù)的影響 在10kV線路短路時(shí),由于TA飽和,感應(yīng)到二次側(cè)的電流會(huì)很小或接近于零,使保護(hù)裝置拒動(dòng),故障要由母聯(lián)斷路器或主變后備保護(hù)來(lái)切除,不僅延長(zhǎng)了故障時(shí)間,使故障范圍擴(kuò)大,還會(huì)影響供電的可靠性,且嚴(yán)重威脅運(yùn)行設(shè)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(gè)方面入手,一是在選擇TA時(shí),變比不能選得太小,要考慮線路短路時(shí)TA飽和問(wèn)題,一般10kV線路保護(hù)TA變比最好大于300/5;另一方面要盡量減少TA二次負(fù)載阻抗,盡量避免保護(hù)和計(jì)量共用TA,縮短TA二次電纜長(zhǎng)度及加大二次電纜截面;對(duì)于綜合自動(dòng)化變電所,10kV線路盡可能選用保護(hù)測(cè)控合一的產(chǎn)品,并在控制屏上就地安裝,這樣

13、能有效減小二次回路阻抗,防止TA飽和。 4.3 所用變保護(hù)問(wèn)題 4.3.1 所用變保護(hù)存在的問(wèn)題 所用變是一比較特殊的設(shè)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(cè)短路電流等于系統(tǒng)短路電流,可達(dá)十幾kA,低壓側(cè)出口短路電流也較大。人們普遍對(duì)所用變保護(hù)的可靠性重視不夠,這將對(duì)所用變直至整個(gè)10kV系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成嚴(yán)重威脅。 4.3.2 解決辦法 解決所用變保護(hù)拒動(dòng)問(wèn)題,應(yīng)從合理配置保護(hù)入手,其TA的選擇要考慮所用變故障時(shí)飽和問(wèn)題,同時(shí),計(jì)量用的TA一定要與保護(hù)用的TA分開(kāi),保護(hù)用的TA裝在高壓側(cè),以保證對(duì)所用變的保護(hù),計(jì)量用TA裝在所用變的低壓側(cè),以提高計(jì)量精度。在定值整定方面,電流速斷保護(hù)可按所用變低壓出口短路進(jìn)行整定,過(guò)負(fù)荷保護(hù)按所用變的容量進(jìn)行整定。      &#