對配網(wǎng)自動化終端重合閘配置的改進方案

劉配配，胡烈良

（廣東電網(wǎng)有限責任公司韶關(guān)供電局，廣東 韶關(guān)512000）

山區(qū)配網(wǎng)架空線路因電源布點較少、負荷分散導(dǎo)致供電半徑長，供電半徑超過15 km線路普遍存在，且沿線樹木較多、地形復(fù)雜，線路故障時查找故障點極為困難，因此合理布置配網(wǎng)自動化分段開關(guān)、準確定位故障區(qū)段，對于有效提升消缺速度、助力快速復(fù)電尤為重要。部分地區(qū)小水電資源豐富，中壓配網(wǎng)線路發(fā)生故障時，直接T接在線路上的小水電源未及時與系統(tǒng)解列，會造成站外負荷開關(guān)不能及時失電分閘，發(fā)生開關(guān)越級跳閘擴大停電范圍的現(xiàn)象，也可能發(fā)生負荷開關(guān)誤閉鎖，造成瞬時故障不能正常復(fù)電的現(xiàn)象，因此含小水電的中壓配網(wǎng)線路保護推薦采用電流級差技術(shù)路線[1-2]。由于變電站內(nèi)保護級差限制，110 kV站點的站外中壓配網(wǎng)線路一般只有兩級級差，35 kV站點的站外中壓配網(wǎng)線路一般只有一級級差，山區(qū)中壓配網(wǎng)架空線路保護整定普遍存在分段或支線開關(guān)級差不足的困難[3]。

城區(qū)范圍內(nèi)中壓配網(wǎng)較多使用電纜線路，負荷較為集中，用戶數(shù)量多，一般采用開關(guān)柜接線，為準確區(qū)分干線故障與支線故障，縮小故障影響范圍，中壓配網(wǎng)線路保護推薦干線采取電壓-時間邏輯、支線采取繼電保護的技術(shù)路線[4]，但因電纜故障電流較大，較為容易就能達到站內(nèi)速斷保護的動作電流值，支線開關(guān)與站內(nèi)開關(guān)存在同跳的可能性較大[5-6]，城區(qū)中壓配網(wǎng)電纜線路保護整定普遍存在有效區(qū)分支線故障與干線故障的難題。

針對以上2種中壓配網(wǎng)線路保護整定存在的困難開展分析研究，針對性地提出了相應(yīng)解決方案。

1 重合閘糾正法

針對分段開關(guān)級差不夠用的問題，提出投入重合閘糾正的方法。中壓配網(wǎng)架空線路保護整定在采用重合閘糾正法之前，線路上的分段開關(guān)保護延時一樣且均在2個開關(guān)保護范圍內(nèi)時，兩開關(guān)發(fā)生同跳，此時無法準確定位故障區(qū)段。采用重合閘糾正法之后，假設(shè)故障點在后一級分段開關(guān)之后，當無級差的兩級分段開關(guān)因故障跳閘后，前一級分段開關(guān)第一次重合閘成功并復(fù)歸，后一級分段開關(guān)再次重合，若后一級分段開關(guān)重合于故障，則會啟動后加速保護跳閘，此時后一級分段開關(guān)不再重合，前一級分段開關(guān)因重合閘已復(fù)歸，此時可通過第二次重合，準確將后一級分段開關(guān)后段的故障區(qū)段隔離，最大化減少故障影響范圍。

圖1 10 kV F19乙線（架空線路）單線圖

以站內(nèi)10 kV母線三相短路電流為10000 A計算，若75號桿（80 m/桿）發(fā)生三相短路故障，故障電流為2016.6 A，達到分段開關(guān)45T1、72T1過流I段定值，動作序列圖如圖2所示。

如圖2所示，0 s時45T1、72T1同時跳閘，8 s后45T1重合，23 s時45T1重合閘復(fù)歸，25.01 s后72T1重合于故障，25.02 s時45T1、72T1再次同時跳閘，33.03 s時45T1可實現(xiàn)第二次重合，從而72T1準確隔離故障。

表1 10 kV F19乙線各開關(guān)保護定值

圖2 10 kV F19乙線75號桿故障時開關(guān)保護動作序列圖

重合閘糾正法的優(yōu)點是在不增加設(shè)備投資的情況下可增加一次重合閘，提高重合閘成功率，可有效縮小故障區(qū)段；通過延長重合閘時間可有效實現(xiàn)小水電源與系統(tǒng)解列。但也存在一定弊端，該方法須清楚掌握各廠家開關(guān)的重合閘復(fù)歸時間，定值配合計算時略微復(fù)雜，且線路尾端開關(guān)重合閘時間可能較長。

表2 10 kV F18甲線各開關(guān)保護定值

2 插空法

針對電纜線路故障電流大，分接箱支線開關(guān)發(fā)生與站內(nèi)開關(guān)同跳的情況，本文提出了插空法。在采用插空法之前，中壓電纜線路支線開關(guān)后段發(fā)生故障時，因故障電流大，支線開關(guān)與站內(nèi)饋線開關(guān)均達到保護定值，將會同時跳閘，跳閘后站內(nèi)開關(guān)啟動重合閘，電纜線路的主干分段開關(guān)按次序得電合閘，當故障點所在的支線開關(guān)先于該支線的上一級分段開關(guān)重合閘，當支線開關(guān)重合于故障后將導(dǎo)致故障支線開關(guān)與站內(nèi)饋線開關(guān)再次同時跳閘，造成整條中壓電纜線路停電。在采用插空法之后，支線開關(guān)與站內(nèi)饋線開關(guān)同時跳閘后，從站內(nèi)饋線開關(guān)、主干分段開關(guān)逐級得電合閘，支線開關(guān)插空重合，若支線開關(guān)重合于故障，加速跳閘不再重合，站內(nèi)開關(guān)第二次重合，負荷開關(guān)依次得電，準確隔離故障區(qū)段。

以站內(nèi)10 kV母線三相短路電流為10000 A計算，若公用一配電站603開關(guān)后段永久故障，故障電流達到9000 A，站內(nèi)518開關(guān)與公用配電站一603開關(guān)同時跳閘，動作序列圖如圖3、圖4所示，0 s時站內(nèi)518、公用配電站一603開關(guān)同時跳閘，8.05 s站內(nèi)518開關(guān)重合，50.06 s公用配電站一601得電合閘，60.06 s公用配電站一601開關(guān)Y分閘閉鎖結(jié)束，62.07 s公用配電站一603開關(guān)重合，62.08 s時站內(nèi)518、公用配電站一603開關(guān)再次同時跳閘，70.13 s站內(nèi)518開關(guān)重合，112.14 s公用配電站一601開關(guān)得電合閘，126.15 s公用配電站一602得電合閘，140.16 s公用配電站二601得電合閘，至此公用配電站一603開關(guān)成功精確隔離故障。

圖3 10 kV F18甲線（電纜線路518）單線圖

圖4 10 kVF18甲線（518）公用一配電站603開關(guān)后段故障時開關(guān)保護動作序列圖

該方法優(yōu)點是通過合理設(shè)置支線開關(guān)的重合閘時間，站內(nèi)開關(guān)兩次重合實現(xiàn)精確隔離故障區(qū)段，保證非故障區(qū)段可靠供電。不足之處是，若電纜分接箱超過3個，非故障區(qū)段恢復(fù)供電可能超過3 min，整個動作過程較長，且開關(guān)多次分合，可能對機構(gòu)造成沖擊。

3 結(jié)束語

通過重合閘糾正法可有效解決含小水電的配網(wǎng)線路分段開關(guān)采用級差保護存在的級差不足問題，通過插空法可有效解決電纜線路支線開關(guān)重合閘保護動作準確率，這2種方法已在韶關(guān)供電局中壓配網(wǎng)線路保護整定中推廣應(yīng)用。