优化配网继电保护配置及整定计算

何晓敏（国网湖南省电力公司怀化供电分公司，湖南怀化418000）

优化配网继电保护配置及整定计算

何晓敏（国网湖南省电力公司怀化供电分公司，湖南怀化418000）

10kV配电系统广泛应用在城镇和乡村的用电中，但在继电保护配置、定值计算中存在一些问题，常在故障时出现断路器拒动、越级跳闸等情况，影响到供电质量。基于此，完善配网的继电保护配置、正确开展整定计算具有重要意义，本文即针对此展开了具体分析。

10kV配电系统；继电保护；整定计算

引言

近几年来，随着电能需求地不断增加和用电负荷地不断变化，电力系统电网结构，特别是城市的供、配电网络结构都进行了较大的调整，并变得更加复杂。为保证配电网络的可靠性供电和设备的安全运行，系统对城市配网保护性能的要求也不断提高，如何在接地、短路故障时能够快速、有效地切除故障是电力系统急需探讨的话题。

1 10kV馈电线路保护配置

对10kV馈电线路，在变电所内的出线开关处一般装设微机型三阶段式电流相间保护装置，即电流速断保护、限时电流速断保护和过电流保护。

（1）电流速断保护：在动作电流超过下一条的线路的始端短路时最大的短路电流整定，保护的为线路全长30～50%范围，属于是速动动作。通常动作时间会比避雷器放电时间稍大，能够整定于0～0.15s。

二次动作电流：

式中：KK——可靠系数，取1.3；

Z*系统大——整个系统处于最大运行状态下阻抗标幺值；

Z*线路——10kV馈电线路的全长阻抗标幺值；

5500——基准容量在100MVA内，10.5kV系统的基准线电流；

NTA——线路的TA变比。

（2）限时电流速断保护：应保护的是线路全长100%，动作电流取小于该线路末端两相短路电流值，时限取0.3～0.6s.

二次动作电流如下：

式中：Z*系统小——整个系统在最小运行方式下的阻抗标幺值；

Z*线路——10kV馈电线路全长的阻抗标幺值；

5500——基准容量在100MVA下，10.5kV系统基准线电流；Klm——灵敏度，线路长度20km以内取1.5，20～30km以内取1.4，30km以上取1.3；NTA——线路的TA变比。

（3）过电流保护：在动作电流超过线路可能产生的最大的负载电流，需在充分考虑外部故障切除之后的电压恢复、电动机的自起动与短时过载、电流继电器的可靠返回几大因素。二次动作电流Idz如下：

式中：KK——可靠系数，1.15～1.25（一般取1.2）；

Kzq——电动机的自起动系数，（考虑电动机容量、启动，通常取值为1.5～3）；

Kh——电流继电器的返回系数，0.85～0.95（电磁式继电器的取值通常为0.85，微机的取值则为0.95）；

NTA——线路的TA变比；

IMAX——线路最大负荷电流。

如果不考虑电动机自起动因素，其二次动作电流为：

保护时限取主变低后备复压过流时限-△t，保护范围为整条10kV馈线线路长度并延伸至下一级。

（4）三阶段式电流保护的时间配合

2 整定计算分析

面对城配网的线路复杂、农配网线路的实际运行情况，在实际计算中因诸多因素需要同时比较考虑。

2.1 电流速断

10kV线路通常是保护最末级、或者是最末级的用户变电所保护上一级的保护。因此整定计算时，定值的计算更加灵敏，若是线路存在用户变电所，则选择性的靠重合闸进行保证。在两种计算结果内以较小值为速断整定值。

（1）按躲过主干线线路末端最大的短路电流整定。配网线路通道复杂，往往是支线众多。

（2）当线路很短或者大部分是电缆线路时，按躲过主干线线路末端最大短路电流整定时二次电流超过100A。此时与主变低压侧限时速断配合，时限加短延时。

（3）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。当线路较长时，而线路上配电容量又较大，此时速断电流可能无法有效躲过励磁涌流，则采取缩短保护范围。

（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。

2.2 限时速断

配网线路通道复杂，往往是支线众多，当单条分支比主干线长度要长时，我们就要考虑到支线末端故障时是否有足够的灵敏度能够来启动保护动作。

（1）按最长分支线路末端两相金属性短路有灵敏度来整定。

（2）与主变低压侧限时速断配合。

（3）当线路很长或线径较小时限时速断很小，与过电流保护值十分接近，此时限时速断可以考虑退出，同时缩短过电流保护时限。

2.3 过电流保护

按下列三种情况整定，取较小值。

（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。

（2）按躲过线路的热稳定电流整定。10kV农配网线路线型复杂多变，往往一条线路上有着多种线路型号并存。为了保障线路不长时间过载运行，我们在计算过电流保护时应考虑线路的热稳定电流。

①小线型在线路末端且配变容量不大的，可以按较大一级线型热稳定电流取值。因为此时小线型在线路末端且配变容量不大，发生故障时流过小线型的故障电流不会很大。

②小线型在首段或者中段且配变容量较大的，则按小线型热稳定电流取值。此时整条线路的过电流保护定值将会很小。

③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。

（3）按TA变比整定。对于很多农网线路，TA变比可能比线路热稳电流还小，为了不造成TA过载，我们在计算过流时按TA变比取一次电流。

2.4 重合闸

10kV的配电线路采取的通常是后加速三相一次重合闸，因为是安装在末级保护，故而无需和其他保护进行配合。重合闸需考虑因素主要包括重合成功率与重合停电时间，减小用户影响。

影响重合闸成功率的因素主要包括以下几种：①电弧的熄灭时间；②外力所致故障中短路物体的滞空时间。前者通常不超过0.5s，而后者短路物体的滞空时间较长。对重合闸重合连续性，将重合闸时间控制在0.8～1.5s范围内；农村线路的负荷主要是照明、不长期运行小型电动机的负荷，对于供电要求相对较低，短时停电并不会引发重大损失。为确保重合闸成功率，通常将重合闸的时间控制在2.0s。经由实践证明，重合闸的时间从0.8s延长至2.0s后，重合闸的成功率则从低于40%升至60%上下。

[1]《3～110kV电网继电保护装置运行整定规程》（DL/T584-2007）.

[2]电力系统继电保护与安全自动装置整定计算.中国电力出版社.

[3]湖南配电网线路保护整定计算原则.

TM771

A

2095-2066（2016）32-0056-02

2016-10-27

何晓敏（1982-），男，工程师，本科，主要从事继电保护方面工作。