论文部分内容阅读
摘要：对10kV线路保护与用户开闭所的继电保护定值配合难的问题进行了相应的分析，并提出改进措施。
关键词：10kV线路保护；开闭所保护；定值配合
随着电网架构的日益强大，为防止故障越级至主网，要求新建居民小区或大型场所按电网要求增设10kV用户开闭所，该类开闭所为完整的开闭所模式，配置了进线总保护、分段保护、配电变压器保护、馈线保护、备自投等。有的开闭所甚至经一段电缆T接，供给另一个用户开闭所，电缆两侧同样有断路器保护。保护层次增加，在10kV线路保护定值及动作时间已较短的情况下，如何配合，保证在出现故障时可靠、合理地动作跳闸，不越级跳闸是比较棘手的问题。
1事例分析
10kV线路保护属于最末端保护，一般采用电流瞬时速断、定时限速断和定时过流的三段式电流保护，因上级定值限额的因素，时间最多只能设置0.9秒的时限。配电变压器低压侧用熔断器作保护，高压侧由断路器保护。线路上的用户开闭所，如何与线路保护配合，现说明如下。
2定值整定
2.1系统阻抗和短路电流
相关数据参考见图1，选择最小方式来校验灵敏度。选择最大方式来分析保护配合性。为便于计算，阻抗均用标么值。要求计算各级母线最大短路电流及阻抗、最小短路电流及阻抗。
图110kV线路与用户开闭所的阻抗图
计算阻抗时因计算量大一直是有偏差的，参照值定位要正确。500kVA以上变压器Yy接线的UK％=4.5，Yd接线的UK％=5，800、1000kVA，Dyl1接线组别的UK％=4.5。钢芯铝绞线及电力电缆参数见下表1。基准数值：Sj=100MVA，Uj=10.5kV，Ij(3)=5500A，Ij(2)=4767A，Zj=1.1025。
表1 计算阻抗、短路电流
截面积
S/mm2 LGJ钢芯铝绞线 电力电缆
R X R X
95 0.33 0.397 0.193 0.076
120 0.27 0.391 0.153 0.076
150 0.21 0.384 0.124 0.072
185 0.17 0.384 0.0991 0.069
2.2定值的整定
用户开闭所的保护定值整定，原则上要求均与变电站10kV出线定值配合，变电站10kV出线定值为1746A／29.1A／0秒、924A／15.4A／0.3秒和440A／7.33A／0.9秒。原电流互感器变比200／5，配变容量已升至10790kVA，额定电流623 A，按负荷率40％计算，电流互感器已过载，LGJ-150的线径可承载445A，向生技部建议更改电流互感器为400／5，可增加过流定值由280A增加到438A。定值相同的有：用户开闭所的#901变压器和#902变压器定值相同；#903出线与#904进线定值相同；#905配电变压器与#906配电变压器定值相同。
2.2.1 #2开闭所
1000kVA(57.5A)配电变压器容量≥800kVA，装设瓦斯保护，重瓦斯投跳闸、轻瓦斯、过负荷投信号告警、电流速断和定时过流。因10kV出线保护时间为0.9秒，经过几级配合，用户过流时间只能为0.3秒，定时限速断已无法设置，配置电流瞬时速断和定时过流两级保护，电流互感器变比150/5。
电流瞬时速断：按躲过配电变压器低压侧故障及励磁涌流。
灵敏度校验 ：Km=Ik(2)／Idz=775／645=1.2，#901、#902断路器电流互感器出口至配变所两相间故障有足够的灵敏度，可靠动作。
定时过流：按躲过最大负荷电流。
灵敏度校验：Km=Ik(2)／Idz=169／120=1.41。
2.2.2 #1开闭所
出线#903线保护：电缆较短，与#2开闭所进线#904线保护整定相同。电流互感器：300／5，配电流速断和定时过流两段式保护，过负荷告警，重合闸停用。
电流速断：躲过配变低压侧故障和励磁涌流，且与配电变压器速断配合。
灵敏度校验：Km=Ik(2)／Idz=781／847=0.922
定时过流：躲过最大负荷电流
灵敏度校验：Km=Ik(2)／Idz=781／250=3.12
过负荷告警：Idj=2.25A，Idz=135A，t=9秒
800 kVA (46.19 A)配电变压器电流速断按躲过配变压器低压侧故障及励磁涌流；定时过流按躲过最大负荷电流。
Km=Ik(2)／Idz=160／108=1.48
总进线#912线保护：电流互感器400／5，电流速断和定时过流保护，过负荷告警，重合闸停用。
电流速断：躲过配变低压侧故障和励磁涌流。从以上计算中可比较#1开闭所与#2开闭所配变低压侧最大短路电流，选择的是#2開闭所两台配变并列运行时的总短路电流。
3保护间配合解析
根据以上计算值画出定值配置图，见图2，从图中每级的定值解析保护间的不配合性。
变电站10kV出线#916与进线#912断路器间：瞬时速断配合 ，但#912断路器的速断灵敏度仅0.89，为保证配电变压器低压侧故障不越级跳闸，速断定值抬高，失去了灵敏性。定时过流时间配合，#916过流保护已伸入用户开闭所内部，开闭所l0kV母线故障，最小短路电流78l A，而定值分别为400 A～438A，时间均为0.9秒。进线#912断路器定时过流时间不能压缩到0.3秒，因还有下级配电变压器过流保护，均要作用于跳闸，故障隔离后，#916用重合闸弥补恢复供电，但#l、#2开闭所均失电。
#912断路器与#1开闭所配电变压器间：速断配合，#912断路器速断灵敏度偏低。定时限过流时间为0.9秒与0.3秒，有时间级差。配电变压器故障，进线不会越级跳闸。
#912断路器与#903、#904断路器间：速断不配合，#2开闭所10 kV及配电变压器故障，三级保护均动作跳闸，#l、#2开闭所全部失电。如果#912断路器保护停用，开闭所故障，#916跳闸，重合不成，停电面积扩大，不可取 。如果 #903、#904断路器保护停用，#2开闭所故障，#912断路器跳闸，开闭所全部失电，并且判别不出故障位置 ，但比#912断路器保护停用优越些。如果保护均启用，重合闸均停用，#2开闭所故障，跳闸的有#901、#902、#903、#904、#912断路器 ，造成人为故障，保护动作的混乱和复杂化。
由于上级限额限制，#l变电所#l、#2配电变压器断路器保护、#2开闭所#l、#2配电变压器与进线断路器保护之间不能实现完全配合。由于上级限额限制，下级配电变压器故障时，#l开闭所出线、#2开闭所进线、出线保护可能会越级跳闸。
4改进的措施
保护及重合闸停启用的合理安排，保证故障时停电范围最小，动作合理。
10 kV线路保护和用户变压器保护很难达到完全配合。整定计算、及正常运行管理中正确、合理地调整一二次运行方式，保证线路和用户开闭所均满足供电可靠性要求，保护合理动作跳闸隔离故障，真正发挥继电保护作为电网安全稳定运行的第一道防线，提高保护动作正确率。充分发挥其技术性能，满足选择性、灵敏性、可靠性的基本要求。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：10kV线路保护；开闭所保护；定值配合
随着电网架构的日益强大，为防止故障越级至主网，要求新建居民小区或大型场所按电网要求增设10kV用户开闭所，该类开闭所为完整的开闭所模式，配置了进线总保护、分段保护、配电变压器保护、馈线保护、备自投等。有的开闭所甚至经一段电缆T接，供给另一个用户开闭所，电缆两侧同样有断路器保护。保护层次增加，在10kV线路保护定值及动作时间已较短的情况下，如何配合，保证在出现故障时可靠、合理地动作跳闸，不越级跳闸是比较棘手的问题。
1事例分析
10kV线路保护属于最末端保护，一般采用电流瞬时速断、定时限速断和定时过流的三段式电流保护，因上级定值限额的因素，时间最多只能设置0.9秒的时限。配电变压器低压侧用熔断器作保护，高压侧由断路器保护。线路上的用户开闭所，如何与线路保护配合，现说明如下。
2定值整定
2.1系统阻抗和短路电流
相关数据参考见图1，选择最小方式来校验灵敏度。选择最大方式来分析保护配合性。为便于计算，阻抗均用标么值。要求计算各级母线最大短路电流及阻抗、最小短路电流及阻抗。
图110kV线路与用户开闭所的阻抗图
计算阻抗时因计算量大一直是有偏差的，参照值定位要正确。500kVA以上变压器Yy接线的UK％=4.5，Yd接线的UK％=5，800、1000kVA，Dyl1接线组别的UK％=4.5。钢芯铝绞线及电力电缆参数见下表1。基准数值：Sj=100MVA，Uj=10.5kV，Ij(3)=5500A，Ij(2)=4767A，Zj=1.1025。
表1 计算阻抗、短路电流
截面积
S/mm2 LGJ钢芯铝绞线 电力电缆
R X R X
95 0.33 0.397 0.193 0.076
120 0.27 0.391 0.153 0.076
150 0.21 0.384 0.124 0.072
185 0.17 0.384 0.0991 0.069
2.2定值的整定
用户开闭所的保护定值整定，原则上要求均与变电站10kV出线定值配合，变电站10kV出线定值为1746A／29.1A／0秒、924A／15.4A／0.3秒和440A／7.33A／0.9秒。原电流互感器变比200／5，配变容量已升至10790kVA，额定电流623 A，按负荷率40％计算，电流互感器已过载，LGJ-150的线径可承载445A，向生技部建议更改电流互感器为400／5，可增加过流定值由280A增加到438A。定值相同的有：用户开闭所的#901变压器和#902变压器定值相同；#903出线与#904进线定值相同；#905配电变压器与#906配电变压器定值相同。
2.2.1 #2开闭所
1000kVA(57.5A)配电变压器容量≥800kVA，装设瓦斯保护，重瓦斯投跳闸、轻瓦斯、过负荷投信号告警、电流速断和定时过流。因10kV出线保护时间为0.9秒，经过几级配合，用户过流时间只能为0.3秒，定时限速断已无法设置，配置电流瞬时速断和定时过流两级保护，电流互感器变比150/5。
电流瞬时速断：按躲过配电变压器低压侧故障及励磁涌流。
灵敏度校验 ：Km=Ik(2)／Idz=775／645=1.2，#901、#902断路器电流互感器出口至配变所两相间故障有足够的灵敏度，可靠动作。
定时过流：按躲过最大负荷电流。
灵敏度校验：Km=Ik(2)／Idz=169／120=1.41。
2.2.2 #1开闭所
出线#903线保护：电缆较短，与#2开闭所进线#904线保护整定相同。电流互感器：300／5，配电流速断和定时过流两段式保护，过负荷告警，重合闸停用。
电流速断：躲过配变低压侧故障和励磁涌流，且与配电变压器速断配合。
灵敏度校验：Km=Ik(2)／Idz=781／847=0.922
定时过流：躲过最大负荷电流
灵敏度校验：Km=Ik(2)／Idz=781／250=3.12
过负荷告警：Idj=2.25A，Idz=135A，t=9秒
800 kVA (46.19 A)配电变压器电流速断按躲过配变压器低压侧故障及励磁涌流；定时过流按躲过最大负荷电流。
Km=Ik(2)／Idz=160／108=1.48
总进线#912线保护：电流互感器400／5，电流速断和定时过流保护，过负荷告警，重合闸停用。
电流速断：躲过配变低压侧故障和励磁涌流。从以上计算中可比较#1开闭所与#2开闭所配变低压侧最大短路电流，选择的是#2開闭所两台配变并列运行时的总短路电流。
3保护间配合解析
根据以上计算值画出定值配置图，见图2，从图中每级的定值解析保护间的不配合性。
变电站10kV出线#916与进线#912断路器间：瞬时速断配合 ，但#912断路器的速断灵敏度仅0.89，为保证配电变压器低压侧故障不越级跳闸，速断定值抬高，失去了灵敏性。定时过流时间配合，#916过流保护已伸入用户开闭所内部，开闭所l0kV母线故障，最小短路电流78l A，而定值分别为400 A～438A，时间均为0.9秒。进线#912断路器定时过流时间不能压缩到0.3秒，因还有下级配电变压器过流保护，均要作用于跳闸，故障隔离后，#916用重合闸弥补恢复供电，但#l、#2开闭所均失电。
#912断路器与#1开闭所配电变压器间：速断配合，#912断路器速断灵敏度偏低。定时限过流时间为0.9秒与0.3秒，有时间级差。配电变压器故障，进线不会越级跳闸。
#912断路器与#903、#904断路器间：速断不配合，#2开闭所10 kV及配电变压器故障，三级保护均动作跳闸，#l、#2开闭所全部失电。如果#912断路器保护停用，开闭所故障，#916跳闸，重合不成，停电面积扩大，不可取 。如果 #903、#904断路器保护停用，#2开闭所故障，#912断路器跳闸，开闭所全部失电，并且判别不出故障位置 ，但比#912断路器保护停用优越些。如果保护均启用，重合闸均停用，#2开闭所故障，跳闸的有#901、#902、#903、#904、#912断路器 ，造成人为故障，保护动作的混乱和复杂化。
由于上级限额限制，#l变电所#l、#2配电变压器断路器保护、#2开闭所#l、#2配电变压器与进线断路器保护之间不能实现完全配合。由于上级限额限制，下级配电变压器故障时，#l开闭所出线、#2开闭所进线、出线保护可能会越级跳闸。
4改进的措施
保护及重合闸停启用的合理安排，保证故障时停电范围最小，动作合理。
10 kV线路保护和用户变压器保护很难达到完全配合。整定计算、及正常运行管理中正确、合理地调整一二次运行方式，保证线路和用户开闭所均满足供电可靠性要求，保护合理动作跳闸隔离故障，真正发挥继电保护作为电网安全稳定运行的第一道防线，提高保护动作正确率。充分发挥其技术性能，满足选择性、灵敏性、可靠性的基本要求。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。