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10kV10kV 配电线路微机保护的整定计算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 1 电流速断保护: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。 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。max21IdKIkdz速断一次值1dzI可靠系数,取 1.3kK线路上最大配变二次侧最大短路电线max2Id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 0.4/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。 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。11maxdzd II线路出口咱的常见大方式下适中电流maxdI速断整定值1dzI10kV 线路速断值一般介于 1000A-2500A 之间,值宜小不宜大,以增加速断的灵敏度,延伸保护范围,减少故障大电流对设备的冲击损坏。对于农电线路,时限设为 0s,或带一个小的时限 0.05s,以躲线路配变励磁涌流。2 2 过电流保护:过电流保护: 按躲过线路最大负荷电流整定。这需要继电保护专责注意收集每条线路最大负荷情况,线路最大负荷的出现一般与电网最大负荷出现的时期相近。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。应考虑负荷的自启动系数、保护可靠系数及微机保护的返回系数。maxk1/fhfzqdzIKKKIfzqkzKKKK/过流一次值1dzI可靠系数,取 1.11.2kK负荷自启动系数,取 1.52.5,要视高压电机总功率在配电总容量中所占比zqI例先择,比例越大取系数越大,一般在 1.52.5 之间。反回系数,微机保护取 0.95,或参考厂家技术说明书。fK综合系数。zK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,maxfhI或按出口处线路的载流量、电流互感器一次额定值和所带配电的额定电流值。结合线路末端故障灵敏度要求,合理选取四值。在灵敏度不足时,可取四者中较小值。若灵敏度还不能满足要求时,需适当降低负荷自启动系数。这样,在重负荷长线路中,过流值往往很难选取。这就要优先保灵敏度,并在定值通知单中注明:“过流值可能躲不过线路最大负荷,建议转移负荷,进行网络调整。”在微机保护中,重合闸过流加速段可以单独整定,过流值不再做为重合闸装置的后加速电流值,所以无需考虑过流值要躲过线路配变励磁涌流,但速断值需考虑躲配变励磁涌流。 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 应选较大的系数。其典型案例是对站用变保护的整定。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。 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 3 重合闸重合闸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 4 过流加速段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。 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 46 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. 1/11eezcdzUSKI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,1dzI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。线路励磁涌流系数,取 15,线路变压器总容量较少或单台配变较大时,取1cK较大值。线路配变总容量,单位 KVAezS线路额定电压,此处为 10KVeU2007 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 5 过负荷报警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。 过负荷告警定值按躲过线路允许最大负荷电流整定计算。maxk1/fhfdzIKKI过负荷一次值1dzI可靠系数,取 1.01.2kK返回系数。微机保护取 0.95,或根据其提供的技术参数选择。fK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maxfhI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。 过负荷保护一般为只告警不跳闸,因此不再校验灵敏度。6 6 保护的计算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。参考文献参考文献1 DLT584-2007 3110kV 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.
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