基于供電可靠性的配電網(wǎng)繼電保護(hù)規(guī)劃

瞿海軍

重慶渝電工程監(jiān)理咨詢有限公司

基于供電可靠性的配電網(wǎng)繼電保護(hù)規(guī)劃

瞿海軍

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為了更好地進(jìn)行配電網(wǎng)繼電保護(hù)規(guī)劃，本文提出了配電網(wǎng)繼電保護(hù)的配置原則，基于所推導(dǎo)的繼電保護(hù)對供電可靠性影響，能夠更加科學(xué)地開展規(guī)劃并能夠定量評估規(guī)劃效果。

配電網(wǎng)；故障；繼電保護(hù)；供電可靠性；規(guī)劃

1 目前配電網(wǎng)繼電保護(hù)存在的問題

1.1 配置與整定不合理，動作選擇性差。出口斷路器配置瞬時速斷(I段)保護(hù)，按躲過線路末端最大短路電流整定，當(dāng)保護(hù)區(qū)內(nèi)配電變壓器、分支線故障時將造成全線停電；分段斷路器、分支線斷路器配置過流脫扣器，無法與上下級保護(hù)配合；分界開關(guān)配置瞬時速斷保護(hù)，無法與下級保護(hù)配合。

1.2 小電流接地保護(hù)問題沒有得到很好地解決，選線裝置動作正確率不到50%。

1.3 高阻接地故障保護(hù)問題。斷線墜地威脅人身安全；斷線墜地故障的電流往往只有幾個安培，現(xiàn)有零序電流保護(hù)無法保護(hù)高阻接地故障。

2 配電網(wǎng)短路保護(hù)規(guī)劃

2.1 保護(hù)配置與整定原則

配電線路短路電流幅值與故障距離基本成反比關(guān)系。近距離故障時，短路電流急劇下降；遠(yuǎn)距離故障時短路電流變化比較平緩。線路長度大于10km時，末端最小短路電流約為1～2kA。配電網(wǎng)保護(hù)設(shè)備主要包括斷路器、重合器、跌落式熔斷器、限流式熔斷器等。配電網(wǎng)保護(hù)配置與整定的主要原則為：服從上級保護(hù)，保證主網(wǎng)安全；盡可能減少故障停電范圍；盡可能減少電壓暫降危害；不可能做到絕對的選擇性，需要在選擇性、快速性、經(jīng)濟(jì)性與管理維護(hù)方便之間做出選擇；盡量避免繁瑣的整定計(jì)算。

2.2 國外配電網(wǎng)保護(hù)配置與整定情況

法國配電網(wǎng)一般配置三級保護(hù)。出口斷路器配置電流II段與III段保護(hù)，II段保護(hù)的動作時限為0.5s；中壓用戶(分支線)保護(hù)動作時限0.2s；配電變壓器配置跌落式熔斷器或負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合，大短路電流時可在0.1s內(nèi)清除故障。美國配電網(wǎng)的配電線路比較長，一般在出口斷路器配置反時限保護(hù)；線路分段開關(guān)配置具有反時限動作特性的重合器；分支線路配置熔斷器保護(hù)。廣泛采用前加速重合閘，避免瞬時性故障時分支線熔斷器熔斷。

2.3 對中國配電網(wǎng)保護(hù)配置與規(guī)劃的建議

(1)環(huán)網(wǎng)線路保護(hù)的配置與規(guī)劃。環(huán)網(wǎng)線路長度較短，供電電源不固定，宜采用二級保護(hù)配置方案：出口斷路器，一般只配置II段與III段保護(hù)，避免配電變壓器故障越級跳閘。主變壓器耐短路電流能力差時配置I段保護(hù)，保護(hù)區(qū)設(shè)為1km，因?yàn)?km外短路電流下降50%，電流定值可設(shè)為母線短路電流的60%；配電變壓器，800kVA以下采用熔斷器保護(hù)，800kVA以上采用斷路器保護(hù)；出口斷路器不配置I段保護(hù)時，用戶分界開關(guān)可配置I段保護(hù)，快速切除用戶系統(tǒng)內(nèi)故障；下游多臺配電變壓器時采用一次重合閘，恢復(fù)非故障配電變壓器供電。出口斷路器配置I段保護(hù)時，I段保護(hù)區(qū)外的分界開關(guān)可配置I段保護(hù)；架空分支線路開關(guān)，采用電流型自動分支開關(guān)，兩次過流失壓計(jì)數(shù)后跳開隔離分支線路上永久性故障。出線斷路器采用二次重合閘，一方面與自動分支開關(guān)配合，同時也可以進(jìn)一步提高重合閘成功率。

(2)放射式長架空線路保護(hù)配置與規(guī)劃：應(yīng)采用三級保護(hù)方案。出口斷路器配置三段式電流保護(hù)，I段保護(hù)的保護(hù)區(qū)選為1km；Ⅱ段保護(hù)動作時限0.5s；出口斷路器I段保護(hù)區(qū)外分支開關(guān)(分界開關(guān))配置II段保護(hù)，動作時限0.25s。出口斷路器-分支開關(guān)(分界開關(guān))-配電變壓器三級保護(hù)配合，避免配電變壓器與分支線故障時出口斷路器越級跳閘。分支開關(guān)保護(hù)配置一次重合閘，避免瞬時故障造成停電；線路大于10km時，出口斷路器III段保護(hù)在線路末端短路時靈敏度可能不滿足要求，這種情況下，線路中間分段開關(guān)采用斷路器，配置III段保護(hù)；線路長度大于20km，可在主干線路上部署2個或3個斷路器保護(hù)，互相之間通過動作時限配合。

(3)小電阻接地系統(tǒng)單相接地保護(hù)。對于小電阻接地系統(tǒng)，不同點(diǎn)接地短路電流變化不明顯。因此應(yīng)采取定時限零序過電流(III段)保護(hù)；出口斷路器保護(hù)動作時限選為2s；可采用出口斷路器-分支開關(guān)-分界開關(guān)-配電變壓器四級保護(hù)方案。配電變壓器采用零序電流I段保護(hù)快速切除故障。

3 小電流接地保護(hù)規(guī)劃

3.1 小電流接地故障檢測的難點(diǎn)

小電流接地故障檢測比較困難，其原因主要有：接地電流小。純架空線路系統(tǒng)的接地電流(電容電流)一般小于10A，諧振接地系統(tǒng)消弧線圈補(bǔ)償后的殘流小于10A；消弧線圈補(bǔ)償電流導(dǎo)致故障線路零序電流出現(xiàn)幅值小于非故障線路的零序電流、且二者方向相同的情況；約10%的故障存在間歇性接地現(xiàn)象，電弧不穩(wěn)定，零序電流存在嚴(yán)重的非線性現(xiàn)象；高阻(電阻在1kΩ以上)故障比例高，約占5%，即使采用小電阻接地方式也難以檢測高阻故障。

3.2 中國的小電流接地保護(hù)問題

在中國，小電流接地故障選線技術(shù)的應(yīng)用效果總體來說不理想。目前許多變電站的選線裝置形同虛設(shè)，其動作準(zhǔn)確率不到50%，造成其主要原因包括：沒有得到應(yīng)有的重視，沒有像對待短路保護(hù)裝置那樣對待選線裝置；缺少技術(shù)規(guī)程與規(guī)范；現(xiàn)有變電站設(shè)計(jì)規(guī)程不允許安裝專門的選線裝置；產(chǎn)品選型與整定不合理；不安裝零序電流互感器或者零序電流互感器選型不合理；生產(chǎn)廠家多，產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)；管理維護(hù)跟不上。小電流接地故障保護(hù)指小電流接地故障的選線與定位技術(shù)。目前日本以及歐洲各國都已基本解決了小電流接地故障保護(hù)問題。

4 結(jié)束語

在配電網(wǎng)繼電保護(hù)配置方面，從供電可靠性的角度定量分析配電網(wǎng)繼電保護(hù)配置的效果，可以為配電網(wǎng)的保護(hù)優(yōu)化配置提供更為直觀的目標(biāo)參考和選擇依據(jù)，促使配電網(wǎng)的保護(hù)配置更加科學(xué)合理。

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