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配電線路微機保護的整定計算

瀏覽次數:3166發布日期:2013-07-15

配電線路微機保護的整定計算

 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,zui大不過100kVA,有的線路上卻有上萬kVA的變壓器;有的線路屬于zui末級保護,有的線路上設有開關站或有用戶變電所等。

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。
10kV配電線路微機保護,一般采用電流速斷、過電流、重合閘、過流加速段、過負荷報警等構成。下面將分別從這幾點展開討論。
 電流速斷保護:
由于10kV線路一般為保護的zui末級,或zui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。
① 電流定值按躲過線路上配電變壓器二次側zui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zui大變壓器低壓側故障整定,或直接把zui大變壓器置于線路首端計算其二次側zui大短路電流。
 
在進行10kV線路短路計算時,不可以簡單認為線路每公里阻抗為0.4Ω/公里,因為10kV線路大部分是由LGJ-210及以下導線構成,電阻值與電抗值之比均大于0.3,LGJ-70及以下導線電阻值均已超過電抗值,所以線路電阻不能再忽略,需采用公式。電阻R的計算需每種型號導線電阻的相加,可以借助Excel表格來計算
由于電網的不斷變化,zui大配變容量可比實際zui大配變大一些,比如實際zui大配變為1000kVA,zui大配變容量可根據配電地區經濟發展態勢選擇為1250kVA或1600kVA。
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zui大速斷值),動作時限較下級速斷大一個時間級差。在無法采用其它保護的情況下,可靠重合閘來保證選擇性。
② 靈敏度校驗:
在常見大運行方式下,線路保護出口處靈敏度不小于1。允許速斷保護保護線路全長。
 10kV線路速斷值一般介于1000A-2500A之間,值宜小不宜大,以增加速斷的靈敏度,延伸保護范圍,減少故障大電流對設備的沖擊損壞。對于農電線路,時限設為0s,或帶一個小的時限0.05s,以躲線路配變勵磁涌流。
2 過電流保護:
① 按躲過線路zui大負荷電流整定。這需要繼電保護專責注意收集每條線路zui大負荷情況,線路zui大負荷的出現一般與電網zui大負荷出現的時期相近。隨著調度自動化水平的提高,掌握每條線路的zui大負荷電流成為可能。應考慮負荷的自啟動系數、保護可靠系數及微機保護的返回系數。

 
-線路zui大負荷電流,具體計算時,可利用自動化設備采集zui大負荷電流,或按出口處線路的載流量、電流互感器一次額定值和所帶配電的額定電流值。結合線路末端故障靈敏度要求,合理選取四值。
在靈敏度不足時,可取四者中較小值。若靈敏度還不能滿足要求時,需適當降低負荷自啟動系數。
這樣,在重負荷長線路中,過流值往往很難選取。這就要優先保靈敏度,并在定值通知單中注明:“過流值可能躲不過線路zui大負荷,建議轉移負荷,進行網絡調整。”
在微機保護中,重合閘過流加速段可以單獨整定,過流值不再做為重合閘裝置的后加速電流值,所以無需考慮過流值要躲過線路配變勵磁涌流,但速斷值需考慮躲配變勵磁涌流。
② 特殊情況的處理:
  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應選較大的系數。其典型案例是對站用變保護的整定。
b.當線路較長,變電站至線路zui末端距離遠(如在15km以上),線路阻抗大,過流近后備靈敏度不夠時,建議不采用復壓閉鎖過流或低壓閉鎖過流保護。因為10kV線路阻抗比變電站10kV母線短路阻抗大許多,在長線路末端故障,變電站10kV母線電壓并不能有效降低,復壓閉鎖的靈敏度還沒有過流保護的靈敏度高,易引起保護拒動,所以反對加復壓閉鎖。
可調小分支斷路器的變比,以利用其反時限過流保護對線路末端進行保護。這樣,線路末端僅能依靠不太可靠的過流脫扣器來完成一點保護,可靠性差。zui終解決辦法是網絡調整,使10kV線路長度滿足規程要求。
  ③ 靈敏度校驗:
近后備按zui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zui末端的較小配變二次側故障,接zui小方式校驗,靈敏度大于或等于1.2。遠后備靈敏度通常較難滿足,不過每臺配變高壓側均有跌落式熔斷器,低壓側裝有反時限保護和漏電保護器,因此過流值不能躲過zui大負荷電流時,可以不考慮遠后備靈敏度。
對于農電線路,過流保護定值一般在150A-780A之間,以兼顧靈敏性和可靠性。
 3 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,重合閘時間一般采用1.0s;農業線路,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,短時停電不會造成大的損失。為保證重合閘的成功率,采用1.5s的重合閘時間。實踐證明,將重合閘時間由1.0s延長到1.5s,可以有效提高重合閘成功率。
重合閘的時限過長,旋轉電機將失去其慣性,重合時,自啟動電流相應增大,造成過流值跳閘。對于帶有大電機的線路,重合閘時限一般小于1.0s。
4 過流加速段
在微機保護裝置中,過流加速段電流定值和時限定值往往可以獨立整定,這給繼電保護工作帶來方便。過流加速段值不僅可以用在線路重合于*性故障后加速跳開,還可以用于新線路投運時,做為線路充電保護使用。因為過流加速段總是在斷路器在由分到合狀態后自動投入,運行正常若干秒后,自動退出。
① 過流加速段電流定值按躲過線路上配變的勵磁涌流整定。
由于重合閘的后加速特性(10kV線路一般采用后加速),如果過流加速段定值躲不過勵磁涌流,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。變壓器的勵磁涌流一般為額定電流的4~6倍。變壓器容量越大,涌流也越增大。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。
2007版整定規程,對過流加速段的靈敏度不做具體要求,一般只要小于速斷值,便可投運。
5 過負荷報警
線路負荷重,電流過CT,或大于線路出口處導線的zui大安全電流,或有可能造成過流跳閘時,需提醒運行人員,所以微機保護宜設置線路過負荷告警。
① 過負荷告警定值按躲過線路允許zui大負荷電流整定計算。

 
-線路允許zui大負荷電流,可合理從出口處線路的載流量、電流互感器一次額定值、過流保護中取的zui大負荷電流、所帶配變的額定電流值(當是客戶專線容量又較小時)四值中選擇較小值。
過負荷告警的時間宜設置為5S。
② 過負荷保護一般為只告警不跳閘,因此不再校驗靈敏度。
6保護的計算
繼電保護整定計算若僅依靠手工計算,將比較繁瑣。強烈建議讀者做一個Excel表格,利用其強大的公式編輯和計算功能,這使得繼電保護整定計算變得簡單有趣,而且準確。10kV母線系統zui大zui小阻抗需要事先算好,接下來需錄入各線徑總長度數,以計算線路總阻抗,然后便是錄入線路參數,包括zui大配變容量、zui大負荷電流、線路配電容量、線路出口處載流量、線路CT變比,再合理選擇可靠系數、自啟動系數、返回系數、勵磁涌流倍數,各個計算結果和靈敏度便可由Excel計算直接得到。這樣可明顯提高保護計算的工作效率和質量。

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