基于35kV配網(wǎng)線路保護(hù)計(jì)算概論

摘 要：在配電網(wǎng)電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)裝置起到非常重要的作用，它讓配電網(wǎng)的安全性和可靠性得到了充分的保障。但是隨著電網(wǎng)規(guī)模正在不斷的變大，同樣對繼電保護(hù)裝置的能力要求也越來越嚴(yán)格。為提升保護(hù)裝置的性能，我們需要對繼電保護(hù)動作行為進(jìn)行提前計(jì)算、仿真，探究和對結(jié)果的校正、分析。到現(xiàn)在為止，繼電保護(hù)數(shù)字計(jì)算、仿真技術(shù)已經(jīng)成為了繼電保護(hù)裝置研發(fā)的重要手段。其中，針對配電網(wǎng)短路進(jìn)行分析計(jì)算仍是一重要事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；保護(hù)；計(jì)算；整定

引言

電力生產(chǎn)過程主要是發(fā)電、輸電、變電、配電、用電，而直接面向電力用戶的是配電網(wǎng)環(huán)節(jié)。配電網(wǎng)也是電力系統(tǒng)向用戶供電的最后一個(gè)環(huán)節(jié)。它由配電網(wǎng)（其中包括饋線、降壓變壓器、斷路器、各種開關(guān)等配電設(shè)備）、繼電保護(hù)、自動裝置、測量和計(jì)量儀表以及通信和控制設(shè)備構(gòu)成一個(gè)配電系統(tǒng)。從眾多角度來講，城市配電網(wǎng)電壓等為110kV、10kV、0.4kV，各其它電壓等級的電網(wǎng)為高壓輸電線電網(wǎng)。就整個(gè)電力系統(tǒng)而言，配電網(wǎng)的優(yōu)質(zhì)運(yùn)行是電力生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。而保證配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性運(yùn)行，其中配電網(wǎng)的保護(hù)起到了一個(gè)非常重要的作用。因此，對配電網(wǎng)線路進(jìn)行研究分析是一項(xiàng)非常有意義的課題[1-2]。

1 配電網(wǎng)保護(hù)的現(xiàn)狀

在城市配電網(wǎng)中，因大部分采用的是單側(cè)電源、輻射型35kV、10kV的配電網(wǎng)絡(luò)，饋線保護(hù)設(shè)備安裝在變電站靠近母線的饋線斷路器處。電力系統(tǒng)運(yùn)行要求：110kV及以下的電網(wǎng)中，配電系統(tǒng)中性點(diǎn)不直接接地，或經(jīng)消弧線圈接地，因此，城市配電網(wǎng)主要采用三段式保護(hù)、電流速斷、定時(shí)限流速斷、定時(shí)限過電流保護(hù)，通常采用上述三階段式電流保護(hù)的配合。

2 配電網(wǎng)保護(hù)的發(fā)展趨勢

現(xiàn)代電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展進(jìn)一步推進(jìn)了配電網(wǎng)的繼電保護(hù)向著智能化、多功能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。目前，配電網(wǎng)在故障定位方面可以做到快速、準(zhǔn)確，誤差率低的找到配電網(wǎng)絡(luò)中的故障位置，同時(shí)通過快速斷路器等設(shè)備在0.5S內(nèi)可以將故障隔離開來，在隔離故障的同時(shí)并恢復(fù)對非故障區(qū)正常供電，讓用戶停電損失最低化。更深一層化提高了配電網(wǎng)的自動化、保障了連續(xù)供電性。當(dāng)出現(xiàn)下列情況應(yīng)快速切除故障[1-2]：（1）如線路短路，使發(fā)電廠廠用母線電壓低于額定電壓的60%時(shí)；（2）如切除線路故障時(shí)間長，可能導(dǎo)致線路失去熱穩(wěn)定時(shí)；（3）當(dāng)線路出現(xiàn)其它重大異常情況時(shí)。

3 配電網(wǎng)線路三段保護(hù)整定計(jì)算

配電網(wǎng)中主要是電流保護(hù)，其第I段整定：I'opA=K'rel×IABmax，當(dāng)采用線路-變壓器組的接線方式時(shí)，這里將線路和變壓器等價(jià)為一個(gè)元件，則按躲過變壓器低壓側(cè)出口處短路來整定。若本線路15%處短路：Ikmin若Ik.min>I'op.A則合格，t'op.A=0s。

其第II段整定原則為：I\"opA=K\"relI'opB，其中K'rel取1.1～1.2，I'op.B 是下一條線路電流Ⅰ段的整定值，當(dāng)有多個(gè)相鄰下一級設(shè)備時(shí)（如下一級可能是線路或者是變壓器設(shè)備），首先按與各個(gè)相鄰下一級設(shè)備的Ⅰ段配合整定，然后選擇數(shù)值較大者。

其中： K\"sen必須大于1.3～1.5，若靈敏

系數(shù)不滿足要求，則應(yīng)該與相鄰下一級線路的Ⅱ段配合。

其第III段： ，整定原則為躲過線路正常時(shí)

流過的最大相電流，其中 為1.2，自啟動系數(shù)Kss取1.5～3，返回系數(shù)Kre取0.85～0.95，

近后備靈敏系數(shù)：

要求近后備靈敏系數(shù)須大于1.3～1.5，Ik.min是本線路末端短路的最小短路電流：

遠(yuǎn)后備靈敏系數(shù)： 要求遠(yuǎn)

后備靈敏系數(shù)須大于1.2，Ik.min是下一級線路末端最小短路電流：

。

通常，在配電網(wǎng)中采取三段式保護(hù)相互配合來實(shí)現(xiàn)整條線路來進(jìn)行保護(hù)的，各個(gè)保護(hù)間有一個(gè)間隔時(shí)間差，這個(gè)時(shí)間差一般整定為0.3s-0.5s間。三段保護(hù)互相配合、互相協(xié)作，對配網(wǎng)線路構(gòu)成一套完整保護(hù)，所以取長補(bǔ)短，把這三種保護(hù)結(jié)合起來，可以彌補(bǔ)每個(gè)保護(hù)的不足，組成名為階段式電流保護(hù)的一整套系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)實(shí)際情況采用三種保護(hù)的組合或者其中兩種保護(hù)的組合，可以靈活多變的來設(shè)置線路保護(hù)。其保護(hù)時(shí)間特性見圖1。

4 線路距離保護(hù)分析

線路距離保護(hù)Ⅰ段一般按照以下兩個(gè)原則進(jìn)行整定：

（1）一般按躲過下一條線路出口處短路整定：Z'op.1=K'relZAB，K'rel取0.8～0.85。

（2）對于線路變壓器組按躲過變壓器出口處短路來整定，Z'op.1=K'rel（ZAB+ZT）。

第II段整定原則：

a.按與相鄰下一級線路Ⅰ段配合整定：Z\"op.1=K\"rel（ZAB+Kb.minZ'op.2） K\"rel取0.8，其中Kb.min是最小分支系數(shù)，為相鄰下一級設(shè)備距離Ⅰ段保護(hù)范圍末端三相短路時(shí)，流過相鄰下一級設(shè)備的電流與流過被保護(hù)線路電流之比。

b.按躲過相鄰變壓器出口處短路來整定：Z\"op.1=K\"rel（ZAB+Kb.minZT）

5 結(jié)束語

伴隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，以及用電需求的不斷增加，配電網(wǎng)的角色越來越關(guān)鍵，但就針對如何保證安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)供電，一直以來是學(xué)者不斷的研究課題。這就間接的迫切要求配網(wǎng)保護(hù)來承擔(dān)這一關(guān)鍵角色，以實(shí)現(xiàn)故障迅速定位與隔離、調(diào)度迅速的負(fù)荷轉(zhuǎn)移等多方面實(shí)現(xiàn)自動化，才能讓用戶損失盡可能的最小，文章僅僅針對保護(hù)角度進(jìn)行文章淺析，還存在更多的工作等待相關(guān)研究。

參考文獻(xiàn)

[1]胡吟，韋鋼，言大偉，等.分布式電源在配電網(wǎng)中的優(yōu)化配置[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2012（11）.

[2]譚又寧，王倩，黃濤，等.含大容量分布式電源的配電網(wǎng)繼電保護(hù)影響分析和保護(hù)方案研究[J].電力學(xué)報(bào)，2012（2）.

[3]于建成，遲福建，徐科，等.分布式電源接入對電網(wǎng)的影響分析[J].電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報(bào)，2012（1）.

[4]袁榮湘，陳德樹，張哲.高壓輸電線路新型差動保護(hù)的研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2000，4.

[5]韓奕.微網(wǎng)及含分布式發(fā)電的配電網(wǎng)保護(hù)算法研究[D].中國電力科學(xué)研究院，2011.