配電網(wǎng)多級繼電保護(hù)配合的關(guān)鍵技術(shù)研究

摘 要：隨著社會(huì)對電力的需求逐步擴(kuò)大，電力行業(yè)得到快速發(fā)展，配電網(wǎng)絡(luò)也迎來了前所未有的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，其中多級繼電保護(hù)配合技術(shù)是保障配電網(wǎng)絡(luò)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。因此，本文從配電網(wǎng)絡(luò)多級繼電保護(hù)需遵循的原則出發(fā)，簡要闡述我國配電網(wǎng)多級繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，隨后研究配電網(wǎng)多級保護(hù)配合的可行性，進(jìn)而詳細(xì)分析多級級差保護(hù)與配電自動(dòng)化配合的故障處理，筆者希望通過本文的理論研究能夠?qū)V大實(shí)踐工作者提供一定的理論支持。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；多級繼電保護(hù)配合；關(guān)鍵技術(shù)研究

中圖分類號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）12-0073-02

1 引 言

一般而言，配電網(wǎng)絡(luò)發(fā)生的事故大部分都是由于配電設(shè)備或配網(wǎng)線路發(fā)生故障而造成的，因此，積極應(yīng)用配電網(wǎng)多級繼電保護(hù)技術(shù)能夠有效降低停電事故的概率，同時(shí)在事故發(fā)生后，還能夠及時(shí)關(guān)閉故障設(shè)備，進(jìn)而盡量降低損失。總之，配電網(wǎng)多級繼電保護(hù)技術(shù)對于配電網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的意義。

2 配電網(wǎng)多級繼電保護(hù)需遵循的原則

要想有效提升配電網(wǎng)絡(luò)多級繼電保護(hù)的性能，配電單位在應(yīng)用該技術(shù)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵守以下原則：

（1）當(dāng)按照相關(guān)規(guī)章中所規(guī)定的不需要立刻切斷配電網(wǎng)的故障，可以把斷路器中的瞬時(shí)速斷保護(hù)改成延時(shí)保護(hù)；

（2）斷路器中應(yīng)設(shè)計(jì)彈簧儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)，這樣就可以控制延時(shí)時(shí)差在0.22～0.31s的時(shí)間段內(nèi)；

（3）要把瞬時(shí)速斷保護(hù)結(jié)構(gòu)安裝到變電站的斷路器中，同時(shí)要保護(hù)饋線的電流，進(jìn)而使得在時(shí)間級差延長的情況下，過電流保護(hù)能夠達(dá)到最佳配合。

3 配電網(wǎng)多級繼電保護(hù)的現(xiàn)狀

3.1 相關(guān)部門管理水平有待提高

當(dāng)前我國在配電網(wǎng)多級繼電保護(hù)方面的理論研究還不夠深入，工作水平還有很大提升空間，特別是在管理工作方面，主要有兩個(gè)方面的不足之處：①制度建設(shè)不夠健全，現(xiàn)階段我國配電網(wǎng)多級保護(hù)制度還處在初級探索階段，許多制度沒有成型。因此，在配電網(wǎng)多級繼電保護(hù)配合的過程中，相關(guān)單位不僅要及時(shí)更新配電網(wǎng)設(shè)備，還要積極探索如何加強(qiáng)設(shè)備與技術(shù)管理，進(jìn)而促進(jìn)制度建設(shè)；②相關(guān)核算人員的專業(yè)能力有待提高，在實(shí)際工作中，經(jīng)常會(huì)因?yàn)楹怂闳藛T的失誤，無法對配電網(wǎng)多級繼電保護(hù)中各級額定值進(jìn)行精準(zhǔn)核算，進(jìn)而導(dǎo)致意外斷電等不良后果，給電力企業(yè)以及廣大用戶帶來損失。

3.2 配電網(wǎng)裝置存在不足

隨著配電網(wǎng)的快速發(fā)展，配電網(wǎng)裝置的不足之處也開始逐漸顯現(xiàn)出來。目前市場上的配電網(wǎng)保護(hù)設(shè)備，品類雜多，標(biāo)準(zhǔn)各異，因此難以保證配件的質(zhì)量，進(jìn)而無法保障配電網(wǎng)設(shè)備的改造升級。如果相關(guān)單位不及時(shí)予以重視，就必然會(huì)影響配電網(wǎng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)帶。

4 配電網(wǎng)多級保護(hù)配合的可行性

4.1 基本原理

根據(jù)不同的配電線路采用不同的保護(hù)方式，大多數(shù)農(nóng)村配電線路的特點(diǎn)都是供電半徑長、分段數(shù)少且開環(huán)運(yùn)行，這類線路產(chǎn)生故障時(shí)，各分段的短路電流均不同，并且短路電流差異較大。這時(shí)應(yīng)采用多級保護(hù)配合方式，通常是電流定值與延時(shí)級差相互配合快速切除故障線路。而城市配電線路的特點(diǎn)主要是供電半徑短且開環(huán)運(yùn)行。針對前述的兩種配電線路故障，各分段短路電流的數(shù)值基本接近，因此在各分段設(shè)定不同的電流定值難以實(shí)現(xiàn)保護(hù)配電網(wǎng)的目的，這時(shí)設(shè)定延時(shí)時(shí)間級差來有選擇性地對故障線路進(jìn)行切除處理最為有效。

4.2 時(shí)間級差保護(hù)配合的可操作性

對于兩級級差的保護(hù)配合，通常都要對變電站出線開關(guān)與饋線開關(guān)設(shè)置不同的時(shí)間級差。因?yàn)槎搪冯娏鲗ο到y(tǒng)有巨大的沖擊，因此為避免此類情況的發(fā)生，通常將低壓側(cè)母聯(lián)開關(guān)處的最低過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間設(shè)置為0.5s；為了防止影響上級保護(hù)整定值，因此必須在0.5s內(nèi)設(shè)置多級保護(hù)延時(shí)配合。饋線開關(guān)的動(dòng)作時(shí)間通常設(shè)定為30～40ms，熄弧的時(shí)間為10ms，保護(hù)響應(yīng)的時(shí)間為30ms，因此，饋線開關(guān)可以設(shè)置0s的延時(shí)保護(hù)跳閘，在100ms內(nèi)及時(shí)切除故障。如果在饋線分支開關(guān)或者用戶開關(guān)內(nèi)安裝熔斷器，就能夠快速切除故障，但是，又因?yàn)槿蹟嗥餍枰斯な謩?dòng)恢復(fù)，因此處理瞬時(shí)性故障的難度非常大。如果適當(dāng)考慮時(shí)間差，低壓側(cè)開關(guān)則可以繼續(xù)保留250～300ms的級差，此時(shí)如果對出線開關(guān)設(shè)置200～250ms的延時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)兩級級差保護(hù)配合。

隨著永磁操動(dòng)結(jié)構(gòu)與無觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的快速發(fā)展，三級級差保護(hù)配合可以極大地縮短保護(hù)動(dòng)作的時(shí)間。在適度考慮時(shí)間差的條件下，變壓器低壓側(cè)開關(guān)可以繼續(xù)保留200～250ms的時(shí)間級差，為上級饋線開關(guān)設(shè)置100～150ms的延時(shí)時(shí)間，進(jìn)而確保實(shí)現(xiàn)三級級差保護(hù)配合。

5 多級級差保護(hù)與配電自動(dòng)化配合的故障處理

5.1 多級級差保護(hù)配置原則

為了實(shí)現(xiàn)兩級級差保護(hù)，在選擇線路開關(guān)以及配置保護(hù)等方面需要嚴(yán)格遵循的基本原則有：①主干饋線開關(guān)一般選用負(fù)荷開關(guān)，這樣能夠有效保障達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)；②用戶開關(guān)與分支開關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)一般較高，負(fù)荷開關(guān)就難以滿足對應(yīng)的要求，因此這時(shí)需要采用斷路器，將其保護(hù)動(dòng)作的延時(shí)時(shí)間設(shè)定為0s；③出線開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求也比較高，因而也應(yīng)該采用斷路器，并把延時(shí)時(shí)間設(shè)定在200～250ms之間。

選擇兩級級差或三級級差保護(hù)配合有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：①分支或者用戶發(fā)生故障以后，相應(yīng)的斷路器就會(huì)立刻跳閘并切除故障，而出線斷路器不會(huì)跳閘。②避免造成開關(guān)多級跳閘或者越級跳閘的問題，簡化故障處理的流程，縮短故障恢復(fù)時(shí)間。③主干線可以采用負(fù)荷開關(guān)，進(jìn)而大大降低工程造價(jià)。

5.2 多級級差保護(hù)與配電自動(dòng)化配合的故障處理

5.2.1 處理主干線為全架空饋線的故障

產(chǎn)生饋線故障以后，出線斷路器就會(huì)跳閘并切除故障，0.5s延時(shí)以后，如果斷路器自動(dòng)重合就說明為瞬時(shí)性故障，反之就說明為永久性故障。主站根據(jù)反饋信息來判斷故障位置，并將瞬時(shí)性的故障信息實(shí)時(shí)存入故障記錄。

5.2.2 處理主干線為全電纜饋線的故障

這類故障一般是永久性的故障，發(fā)生故障以后，變電站斷路器就會(huì)立刻跳閘切除故障。主站根據(jù)反饋收集到故障信息并迅速判斷故障的位置，隨即遙控故障區(qū)域附近的開關(guān)分閘隔離故障，同時(shí)遙控變電站及時(shí)恢復(fù)非故障區(qū)域的正常供電，并把故障信息實(shí)時(shí)記錄下來。

5.2.3 處理分支線路或用戶處發(fā)生的故障

發(fā)生故障以后，斷路器立刻跳閘并切除故障。當(dāng)跳閘斷路器所帶的支線為架空線路時(shí)，經(jīng)過0.5s延時(shí)以后，斷路器會(huì)自動(dòng)重合；當(dāng)發(fā)生的是瞬時(shí)性故障時(shí)，斷路器會(huì)立刻自動(dòng)重合；當(dāng)發(fā)生的是永久性故障時(shí)，則不會(huì)自動(dòng)重合。

6 電壓時(shí)間型饋線與兩級級差保護(hù)的配合

電壓時(shí)間型饋線的原理是通過電壓時(shí)間型分段器與重合器互相配合發(fā)揮作用，對產(chǎn)生故障的線路及時(shí)切除隔離。這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)非常多，但是也存在一定的缺點(diǎn)：也就是任何位置產(chǎn)生故障時(shí)，都會(huì)造成線路斷路器跳閘，進(jìn)而導(dǎo)致大面積停電。這時(shí)如果將這一技術(shù)與兩級級差保護(hù)技術(shù)配合使用，就可以解決停電范圍過大的問題，具體操作方法如下：將重合器的時(shí)間設(shè)定為200～250ms，將其作為變電站出口的開關(guān)；把電壓時(shí)間型分段器作為饋線的開關(guān)，用戶分支開關(guān)則使用斷路器，把動(dòng)作延時(shí)設(shè)定為0s，同時(shí)配置延時(shí)時(shí)間為0.5s的一次快速重合閘。

7 結(jié) 語

隨著人們?nèi)粘Ｉ钯|(zhì)量的不斷提高，各個(gè)方面對電力的需求也不斷提升。這時(shí)，配電網(wǎng)對于電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的作用，當(dāng)前我國正在展開新一輪的配電網(wǎng)改造工程，因此相關(guān)電力企業(yè)應(yīng)當(dāng)積極發(fā)展多級繼電保護(hù)配合技術(shù)，確保配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，為廣大電力用戶提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

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收稿日期：2018-3-24

作者簡介：李向新（1982-），男，工程師，碩士研究生，主要從事繼電保護(hù)技術(shù)及電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度工作。