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          10kV配電線路保護的整定計算

            一.10kV配電線路的特點

            10kV配電線路結構特點是一致性差,如有的為用戶專線,只接帶一、二個用戶,類似于輸電線路;有的呈放射狀,幾十臺甚至上百臺變壓器T接于同一條線路的各個分支上;有的線路短到幾百m,有的線路長到幾十km;有的線路由35kV變電所出線,有的線路由110kV變電所出線;有的線路上的配電變壓器很小,最大不過100kVA,有的線路上卻有幾千kVA的變壓器;有的線路屬于最末級保護,有的線路上設有開關站或有用戶變電所等。

            二.問題的提出

            對于輸電線路,由于其比較規范,一般無T接負荷,至多有一、二個集中負荷的T接點。因此,利用規范的保護整定計算方法,各種情況均可一一計算,一般均可滿足要求。對于配電線路,由于以上所述的特點,整定計算時需做一些具體的特殊的考慮,以滿足保護"四性"的要求。

            三.整定計算方案

            我國的10kV配電線路的保護,一般采用電流速斷、過電流及三相一次重合閘構成。特殊線路結構或特殊負荷線路保護,不能滿足要求時,可考慮增加其它保護(如:保護Ⅱ段、電壓閉鎖等)。下面的討論,是針對一般保護配置而言的。

           ?。?)電流速斷保護:

            由于10kV線路一般為保護的最末級,或最末級用戶變電所保護的上一級保護。所以,在整定計算中,定值計算偏重靈敏性,對有用戶變電所的線路,選擇性靠重合閘來保證。在以下兩種計算結果中選較大值作為速斷整定值。

           ?、侔炊氵^線路上配電變壓器二次側最大短路電流整定。實際計算時,可按距保護安裝處較近的線路最大變壓器低壓側故障整定。

            Idzl=Kk×Id2max

            式中

            Idzl-速斷一次值

            Kk-可靠系數,取1.5

            Id2max-線路上最大配變二次側最大短路電流

           ?、诋敱Wo安裝處變電所主變過流保護為一般過流保護時(復合電壓閉鎖過流、低壓閉鎖過流除外),線路速斷定值與主變過流定值相配合。

            Ik=Kn×(Igl-Ie)

            式中

            Idzl-速斷一次值

            Kn-主變電壓比,對于35/10降壓變壓器為3.33

            Igl-變電所中各主變的最小過流值(一次值)

            Ie-為相應主變的額定電流一次值

           ?、厶厥饩€路的處理:

            a.線路很短,最小方式時無保護區;或下一級為重要的用戶變電所時,可將速斷保護改為時限速斷保護。動作電流與下級保護速斷配合(即取1.1倍的下級保護最大速斷值),動作時限較下級速斷大一個時間級差(此種情況在城區較常見,在新建變電所或改造變電所時,建議保護配置用全面的微機保護,這樣改變保護方式就很容易了)。在無法采用其它保護的情況下,可靠重合閘來保證選擇性。

            b.當保護安裝處主變過流保護為復壓閉鎖過流或低壓閉鎖過流時,不能與主變過流配合。

            c.當線路較長且較規則,線路上用戶較少,可采用躲過線路末端最大短路電流整定,可靠系數取1.3~1.5。此種情況一般能同時保證選擇性與靈敏性。

            d.當速斷定值較小或與負荷電流相差不大時,應校驗速斷定值躲過勵磁涌流的能力,且必須躲過勵磁涌流。

           ?、莒`敏度校驗。按最小運行方式下,線路保護范圍不小于線路長度的15%整定。允許速斷保護保護線路全長。

            Idmim(15%)/Idzl≥1

            式中

            Idmim(15%)-線路15%處的最小短路電流

            Idzl-速斷整定值

           ?。?)過電流保護:

            按下列兩種情況整定,取較大值。

           ?、侔炊氵^線路最大負荷電流整定。隨著調度自動化水平的提高,精確掌握每條線路的最大負荷電流成為可能,也變得方便。此方法應考慮負荷的自啟動系數、保護可靠系數及繼電器的返回系數。為了計算方便,將此三項合并為綜合系數KZ。

            即:KZ=KK×Kzp/Kf

            式中

            KZ-綜合系數

            KK-可靠系數,取1.1~1.2

            Izp-負荷自啟動系數,取1~3

            Kf-返回系數,取0.85

            微機保護可根據其提供的技術參數選擇。而過流定值按下式選擇:

            Idzl=KZ×Ifhmax

            式中

            Idzl-過流一次值

            Kz-綜合系數,取1.7~5,負荷電流較小或線路有啟動電流較大的負荷(如大電動機)時,取較大系數,反之取較小系數

            Ifhmax-線路最大負荷電流,具體計算時,可利用自動化設備采集最大負荷電流

           ?、诎炊氵^線路上配變的勵磁涌流整定。變壓器的勵磁涌流一般為額定電流的4~6倍。變壓器容量大時,涌流也大。由于重合閘裝置的后加速特性(10kV線路一般采用后加速),如果過流值不躲過勵磁涌流,將使線路送電時或重合閘重合時無法成功。因此,重合閘線路,需躲過勵磁涌流。由于配電線路負荷的分散性,決定了線路總勵磁涌流將小于同容量的單臺變壓器的勵磁涌流。因此,在實際整定計算中,勵磁涌流系數可適當降低。

            式中

            Idzl-過流一次值

            Kcl-線路勵磁涌流系數,取1~5,線路變壓器總容量較少或配變較大時,取較大值

            Sez-線路配變總容量

            Ue-線路額定電壓,此處為10kV

           ?、厶厥馇闆r的處理:

            a.線路較短,配變總容量較少時,因為滿足靈敏度要求不成問題,Kz或Klc應選較大的系數。

            b.當線路較長,過流近后備靈敏度不夠時(如15km以上線路),可采用復壓閉鎖過流或低壓閉鎖過流保護,此時負序電壓取0.06Ue,低電壓取0.6~0.7Ue,動作電流按正常最大負荷電流整定,只考慮可靠系數及返回系數。當保護無法改動時,應在線路中段加裝跌落式熔斷器,最終解決辦法是網絡調整,使10kV線路長度滿足規程要求。

            c.當遠后備靈敏度不夠時(如配變為5~10kVA,或線路極長),由于每臺配變高壓側均有跌落式熔斷器,因此可不予考慮。

            d.當因躲過勵磁涌流而使過流定值偏大,而導致保護靈敏度不夠時,可考慮將過流定值降低,而將重合閘后加速退出(因10kV線路多為末級保護,過流動作時限一般為0.3s,此段時限也是允許的)。

           ?、莒`敏度校驗:

            近后備按最小運行方式下線路末端故障,靈敏度大于等于1.5;遠后備靈敏度可選擇線路最末端的較小配變二次側故障,接最小方式校驗,靈敏度大于或等于1.2。

            Km1=Idmin1/Idzl≥1.25

            Km2=Idmin2/Idzl≥1.2

            式中

            Idmin1-線路末端最小短路電流

            Idmin2-線路末端較小配變二次側最小短路電流

            Idzl-過流整定值

            四.重合閘

            10kV配電線路一般采用后加速的三相一次重合閘,由于安裝于末級保護上,所以不需要與其他保護配合。重合閘所考慮的主要為重合閘的重合成功率及縮短重合停電時間,以使用戶負荷盡量少受影響。

            重合閘的成功率主要決定于電弧熄滅時間、外力造成故障時的短路物體滯空時間(如:樹木等)。電弧熄滅時間一般小于0.5s,但短路物體滯空時間往往較長。因此,對重合閘重合的連續性,重合閘時間采用0.8~1.5s;農村線路,負荷多為照明及不長期運行的小型電動機等負荷,供電可靠性要求較低,短時停電不會造成很大的損失。為保證重合閘的成功率,一般采用2.0s的重合閘時間。實踐證明,將重合閘時間由0.8s延長到2.0s,將使重合閘成功率由40%以下提高到60%左右。

            五.有關保護選型

            10kV線路保護裝置的配置雖然較簡單,但由于線路的復雜性和負荷的多變性,保護裝置的選型還是值得重視的。根據諸城電網保護配置情況及運行經驗,建議在新建變電所中應采用保護配置全面的微機保護。微機保護在具備電流速斷、過電流及重合閘的基礎上,還應具備低壓(或復壓)閉鎖、時限速斷等功能,以適應線路及負荷變化對保護方式的不同要求。

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