配電網(wǎng)串供線路繼電保護(hù)整定原則研究

陳厚泉　車(chē)成華

【摘? 要】現(xiàn)行配電網(wǎng)線路過(guò)電流保護(hù)的整定計(jì)算原則按選擇性優(yōu)先的原則逐級(jí)配合進(jìn)行，造成變電站側(cè)保護(hù)動(dòng)作時(shí)限過(guò)長(zhǎng)，嚴(yán)重威脅主設(shè)備安全。需要對(duì)10k V/35k V系統(tǒng)多級(jí)串供線路的繼電保護(hù)整定原則進(jìn)行優(yōu)化，適當(dāng)減少配合級(jí)數(shù)，兼顧故障選擇性和主設(shè)備耐受能力。

【關(guān)鍵詞】配電網(wǎng);繼電保護(hù);原則

1 整定規(guī)程的有關(guān)規(guī)定解析

10k V/35k V系統(tǒng)故障不涉及到系統(tǒng)穩(wěn)定問(wèn)題，按照供電可靠性和主設(shè)備安全的原則，優(yōu)先考慮選擇性，兼顧速動(dòng)性。

10k V系統(tǒng)通常配備三段式過(guò)流保護(hù)，即電流速斷保護(hù)、延時(shí)電流速斷保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)。DL/T584—2007《3k V～110k V電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)程》有如下規(guī)定。

1.1 電流速斷保護(hù)

電流速斷保護(hù)應(yīng)按躲過(guò)本線路末端最大三相短路電流整定，校核被保護(hù)線路出口短路的靈敏系數(shù)，時(shí)間定值整定為0s。

按躲線末最大三相短路電流整定：

1.3 過(guò)電流保護(hù)

過(guò)電流保護(hù)定值應(yīng)與相鄰線路的延時(shí)段保護(hù)或過(guò)電流保護(hù)配合整定，同時(shí)，電流定值還應(yīng)躲過(guò)最大負(fù)荷電流。

躲過(guò)最大負(fù)荷電流為：

式中，KF為返回系數(shù)，取0.85～0.95;Kzqd為電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)系數(shù)，取1.5～2.5;IFH.max為本線路的最大負(fù)荷電流。

1.4 重合閘

整定規(guī)程關(guān)于重合閘的使用原則：全線敷設(shè)電纜的線路，由于電纜故障多為永久性故障，不宜采用重合閘。含有少部分電纜、以架空線路為主的聯(lián)絡(luò)線路，當(dāng)供電可靠性需要時(shí)，可以采用重合閘。

2 典型電網(wǎng)的兩段整定原則的主要問(wèn)題

大部分電網(wǎng)在220k V變電站10k V/35k V出線串供開(kāi)閉所形成的保護(hù)定值整定中，依據(jù)整定規(guī)程的選擇性原則，優(yōu)先考慮供電可靠性，盡量減少故障停電范圍。一般都要考慮與下級(jí)出線配合，不要求變電站出線全線0s速動(dòng)。

普遍采用了簡(jiǎn)化的兩段式整定原則，其中部分電網(wǎng)放棄了保出口故障的0s電流速斷段保護(hù)，原因是躲下一級(jí)線路出口故障對(duì)本線出口沒(méi)有靈敏度，有的出于簡(jiǎn)化配合的考慮，放棄了延時(shí)速斷段保護(hù)。

對(duì)于串供開(kāi)閉所的變電站出線開(kāi)關(guān)，保全線故障有靈敏度的保護(hù)動(dòng)作時(shí)限典型值：0.5～0.8s，0.3～0.8s，0.3～0.6s，0.3s。

如存在個(gè)別一次主設(shè)備抗短路能力不足的問(wèn)題，由主設(shè)備管理部門(mén)依據(jù)設(shè)備狀況提出保主設(shè)備的特殊要求，與調(diào)度部門(mén)共同協(xié)商保護(hù)的整定原則，但這種情況實(shí)際運(yùn)行中鮮有發(fā)生。有的電網(wǎng)基于220k V主變?cè)O(shè)備安全的考慮，在220k V主變的10k V/35k V出線保護(hù)整定中統(tǒng)一設(shè)置了對(duì)線路出口故障有靈敏度的0s速斷保護(hù)，在短線路情況下會(huì)失去保護(hù)定值的選擇性。

3 部分電網(wǎng)三段式整定原則的局限性

部分電網(wǎng)對(duì)串供開(kāi)閉所的220k V變電站10k V出線的整定原則如下。

方案1：設(shè)三段過(guò)流保護(hù)。電流速斷保護(hù)定值整定為主變低壓側(cè)額定電流的4.5～5倍（設(shè)備管理部門(mén)要求），時(shí)間0s，不考慮與開(kāi)閉所出線配合;限時(shí)速斷保護(hù)保全線靈敏度，時(shí)間0.3～0.5s;過(guò)流保護(hù)按躲負(fù)荷電流考慮，時(shí)間1.0s。

方案2：設(shè)三段過(guò)流保護(hù)。電流速斷保護(hù)躲本線路末端故障，時(shí)間0s（如該定值對(duì)線路出口沒(méi)有靈敏度，則與開(kāi)閉所線路速斷保護(hù)配合，時(shí)間0.3～0.5s）;限時(shí)速斷保護(hù)保全線靈敏度，時(shí)間與開(kāi)閉所線路保護(hù)配合;過(guò)流保護(hù)對(duì)開(kāi)閉所線路保遠(yuǎn)后備靈敏度，時(shí)間與開(kāi)閉所線路三段配合。

方案3：設(shè)三段過(guò)流保護(hù)。電流速斷保護(hù)躲線路末端故障，同時(shí)校驗(yàn)線路出口有靈敏度，時(shí)間0s（如取值太大不能保證出口靈敏度，按保出口靈敏度整定，定值伸入下一級(jí)線路）;限時(shí)速斷保護(hù)保全線靈敏度，時(shí)間0.3～0.5s;過(guò)流保護(hù)按躲負(fù)荷電流考慮，時(shí)間與下級(jí)保護(hù)配合。

方案4與方案3類似，原來(lái)電流速斷保護(hù)伸入開(kāi)閉所線路，速斷保護(hù)短延時(shí)0.1s的定值。

方案2整定原則按照整定規(guī)程的選擇性要求執(zhí)行，其他方案部分10k V短線路速斷保護(hù)伸入開(kāi)閉所、跳閘時(shí)間與開(kāi)閉所保護(hù)失配的問(wèn)題，帶來(lái)的后果是在某些方式下開(kāi)閉所出線故障，上一級(jí)線路保護(hù)越級(jí)跳閘，開(kāi)閉所母線所帶負(fù)荷全停，降低了供電可靠性。雖然采取了提前告知用戶停電風(fēng)險(xiǎn)、靠上級(jí)線路重合閘補(bǔ)救等措施，但直接影響了對(duì)用戶的優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

受電網(wǎng)部分主變抗短路能力較差的影響，部分電網(wǎng)在整定計(jì)算時(shí)過(guò)分追求快速切除主變低壓側(cè)近端故障，在某些電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式下?tīng)奚吮Ｗo(hù)的選擇性。隨著電網(wǎng)越來(lái)越堅(jiān)強(qiáng)，主變、CT、刀閘等設(shè)備熱穩(wěn)定電流均在2～4s的技術(shù)要求的落實(shí)，需要糾正部分整定原則。

方案2的整定原則符合整定規(guī)程，其他方案保變電站線路出口靈敏度的0s（0.1s）突破了整定規(guī)程的選擇性要求。

4 繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間與變壓器抗耐受短路電流的適應(yīng)性

電網(wǎng)短路故障的切除依賴?yán)^電保護(hù)，在主網(wǎng)中繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限主要是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的約束，在10k V/35k V系統(tǒng)的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)該是故障選擇性和主設(shè)備安全的約束。變壓器等主設(shè)備應(yīng)該具備基本的承受短路能力，繼電保護(hù)應(yīng)在滿足選擇性的前提下，在主設(shè)備允許的短路時(shí)間內(nèi)切除故障。

5 優(yōu)化的三段式整定方案

1）10k V線路按三段式過(guò)流保護(hù)配置和整定：速斷段、限時(shí)速斷段、過(guò)流段。速斷段電流值躲本線路末端故障整定，正常方式下對(duì)線路出口故障靈敏度大于1.0的，應(yīng)投入。

2）按照整定規(guī)程的要求保證定值的選擇性，以保障用戶的供電可靠性。時(shí)間級(jí)差取整定規(guī)程規(guī)定級(jí)差（0.3～0.5s）的下限0.3s。多級(jí)串供情況下適當(dāng)減少配合級(jí)數(shù)，縮短變電站出線保護(hù)動(dòng)作時(shí)限。

3）220k V主變低壓后備保護(hù)跳三側(cè)延時(shí)應(yīng)不大于1.9s，確保2s內(nèi)切除主變低壓側(cè)故障。

4）為提高供電可靠性，變電站出線、開(kāi)閉所出線為全電纜線路的重合閘不投;架空線路、架空/電纜混合線路的重合閘投入。

5）對(duì)于存在抗短路能力不足的220k V主變及附屬設(shè)備，低壓出線保護(hù)按保主設(shè)備安全的要求整定。若保護(hù)定值失去選擇性，應(yīng)停用下級(jí)失配線路的重合閘，用上級(jí)線路的重合閘補(bǔ)救越級(jí)掉閘。該原則在某些情況下將擴(kuò)大故障停電范圍，重合閘補(bǔ)救成功后可恢復(fù)絕大部分負(fù)荷。

6 結(jié)束語(yǔ)

配電網(wǎng)串供線路繼電保護(hù)的整定，對(duì)于保障供電可靠性和主設(shè)備安全至關(guān)重要。應(yīng)該兼顧選擇性與速動(dòng)性，多級(jí)串供情況下適當(dāng)減少配合級(jí)數(shù)，以縮短變電站出線保護(hù)動(dòng)作時(shí)限，不得長(zhǎng)于主變?cè)O(shè)備的熱穩(wěn)定時(shí)間極限。若保護(hù)定值失去選擇性，應(yīng)停用下級(jí)失配線路的重合閘，用上級(jí)線路的重合閘補(bǔ)救越級(jí)掉閘。