梁俊國(guó)

【摘要】：為了更好地進(jìn)行配電網(wǎng)繼電保護(hù)規(guī)劃，提出了配電網(wǎng)繼電保護(hù)的配置原則，論述了多級(jí)三段式過(guò)流保護(hù)所需的最小間距和級(jí)差配合繼電保護(hù)的時(shí)間級(jí)差設(shè)置等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，分別對(duì)在多個(gè)繼電保護(hù)之間存在級(jí)聯(lián)關(guān)系和不存在級(jí)聯(lián)關(guān)系的情形下，繼電保護(hù)配合和自動(dòng)重合閘控制對(duì)停電戶(hù)次數(shù)和供電可用率的改進(jìn)效果進(jìn)行了定量分析，有助于更加科學(xué)地開(kāi)展規(guī)劃并能夠定量評(píng)估規(guī)劃效果是否滿(mǎn)意。

【關(guān)鍵詞】：供電可靠性；配電網(wǎng)繼電；保護(hù)規(guī)劃

1、配電網(wǎng)繼電保護(hù)配置原則

1.1對(duì)于供電半徑較長(zhǎng)、沿線(xiàn)短路電流差異明顯，具備三段式過(guò)流保護(hù)配合條件的饋線(xiàn)，可在適當(dāng)位置配置若干級(jí)三段式過(guò)流保護(hù)，并與變電站出線(xiàn)斷路器形成保護(hù)配合。因?yàn)槿问竭^(guò)流保護(hù)性能優(yōu)越，應(yīng)作為首選，而供電半徑較長(zhǎng)、沿線(xiàn)短路電流差異較明顯的饋線(xiàn)往往能夠滿(mǎn)足多級(jí)三段式過(guò)流保護(hù)配合的條件。

1.2對(duì)于饋線(xiàn)末端短路電流低于饋線(xiàn)首端負(fù)荷電流的情形，可將該饋線(xiàn)分段并在合適的位置配置多級(jí)三段式過(guò)流保護(hù)。在這種情況下，沿線(xiàn)短路電流差別顯著，具備多級(jí)三段式過(guò)流保護(hù)配合的條件，并且必須分段配置多級(jí)三段式過(guò)流保護(hù)，否則末端發(fā)生相間短路故障時(shí)可能會(huì)失去保護(hù)而不能切除故障。

1.3對(duì)于供電半徑短、沿線(xiàn)短路電流差異不大的饋線(xiàn)，仍可實(shí)現(xiàn)多級(jí)保護(hù)配合。①需要快速切除故障的相關(guān)要求時(shí)，變電站出線(xiàn)斷路器可不設(shè)置瞬時(shí)速斷保護(hù)，而配置延時(shí)速斷保護(hù)，通過(guò)延時(shí)時(shí)間級(jí)差的恰當(dāng)配置與全饋線(xiàn)上其它電流保護(hù)實(shí)現(xiàn)兩至三級(jí)的保護(hù)配合。饋線(xiàn)開(kāi)關(guān)操動(dòng)機(jī)構(gòu)技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)間大為縮短，保護(hù)裝置的延時(shí)時(shí)間級(jí)差也可大為減少，因此在不對(duì)上級(jí)保護(hù)配合產(chǎn)生影響的前提下，仍具備多級(jí)級(jí)差配合的條件。②對(duì)于變電站出線(xiàn)斷路器必須設(shè)置瞬時(shí)速斷保護(hù)的情形，饋線(xiàn)上變電站出線(xiàn)斷路器瞬時(shí)保護(hù)范圍之外的部分仍可配置電流保護(hù)，通過(guò)延時(shí)時(shí)間級(jí)差的恰當(dāng)配置實(shí)現(xiàn)兩至三級(jí)過(guò)電流保護(hù)配合。瞬時(shí)速斷保護(hù)的電流定值須躲開(kāi)饋線(xiàn)末端的最大三相短路電流或饋線(xiàn)上配電變壓器引起的合閘勵(lì)磁涌流，因此一般并不能保護(hù)饋線(xiàn)全長(zhǎng)，在其保護(hù)范圍之外的下游饋線(xiàn)段發(fā)生故障，則僅啟動(dòng)延時(shí)速斷保護(hù)，因此如①類(lèi)似可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)級(jí)差配合。③對(duì)于采用彈簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)的斷路器，延時(shí)時(shí)間級(jí)差T可設(shè)置為0.25-0.3s，對(duì)于采用永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的斷路器，延時(shí)時(shí)間級(jí)差T可設(shè)置為0.15-0.2s。對(duì)于兩級(jí)級(jí)差配合的電流保護(hù)，變電站出線(xiàn)斷路器延時(shí)速斷保護(hù)的延時(shí)時(shí)間可設(shè)置為 ；在具備配合條件且故障率高、故障修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)的分支線(xiàn)可配置斷路器和電流保護(hù)，延時(shí)時(shí)間設(shè)定為0s，電流定值按躲開(kāi)其下游最大負(fù)荷以及勵(lì)磁涌流設(shè)置，實(shí)現(xiàn)分支線(xiàn)故障選擇性切除。

1.4對(duì)于在主干線(xiàn)上配置了多級(jí)三段式過(guò)流保護(hù)配合的配電線(xiàn)路，當(dāng)短路電流水平較低且變壓器抗短路能力較強(qiáng)時(shí)，可將其I段和II段的延時(shí)時(shí)間均增加 ，并在具備配合條件且故障率高、故障修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)的分支線(xiàn)、次分支線(xiàn)（或用戶(hù)線(xiàn)路）配置斷路器和電流保護(hù)，與主干線(xiàn)斷路器形成延時(shí)時(shí)間級(jí)差配合。若主干線(xiàn)保護(hù)的I段不增加 ，則在其保護(hù)范圍內(nèi)的分支線(xiàn)故障時(shí)，會(huì)引起主干線(xiàn)斷路器跳閘甚至越級(jí)跳閘問(wèn)題，因此在短路電流水平較低且變壓器抗短路能力較強(qiáng)的前提下，增加T是為了提高保護(hù)的選擇性。

2、供電可靠性的配電網(wǎng)繼電保護(hù)規(guī)劃

2.1配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

隨著城市電網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展，配電線(xiàn)路主干線(xiàn)電纜化及絕緣化比例不斷提高，主干線(xiàn)發(fā)生故障的機(jī)會(huì)顯著減少，而故障大多發(fā)生在用戶(hù)分支上，加強(qiáng)分支線(xiàn)路的保護(hù)功能，減少主干線(xiàn)保護(hù)級(jí)數(shù)的這種“強(qiáng)化分支，弱化主干”的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)更適合于配電網(wǎng)的發(fā)展。

因此，區(qū)配電網(wǎng)應(yīng)在原有的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)上逐步進(jìn)行優(yōu)化改造，優(yōu)化后的配電網(wǎng)網(wǎng)架及繼電保護(hù)配置情況。環(huán)網(wǎng)柜應(yīng)只在一路進(jìn)線(xiàn)設(shè)置成帶保護(hù)功能的斷路器間隔，另一路進(jìn)線(xiàn)用負(fù)荷開(kāi)關(guān)，將帶保護(hù)功能的斷路器間隔用到分支或用戶(hù)線(xiàn)路上；架空線(xiàn)路的分支或用戶(hù)線(xiàn)路應(yīng)逐步加裝斷路器，配置保護(hù)裝置，盡量減少主干線(xiàn)串供多級(jí)保護(hù)，減少級(jí)差。

2.2保護(hù)時(shí)限極差的配合優(yōu)化

針對(duì)配電網(wǎng)線(xiàn)路現(xiàn)狀，線(xiàn)路發(fā)生故障時(shí)，各分段開(kāi)關(guān)處短路電流水平差異較小，而配置線(xiàn)路速斷保護(hù)設(shè)置無(wú)延時(shí)，部分保護(hù)會(huì)失去選擇性，造成故障越級(jí)跳閘及多級(jí)跳閘情況，可以通過(guò)優(yōu)化保護(hù)功能配置的方法，對(duì)保護(hù)時(shí)限級(jí)差的配合進(jìn)行優(yōu)化。將10kV變電站出線(xiàn)投入限時(shí)速斷保護(hù)，或投入兩段式保護(hù)時(shí)速斷保護(hù)或電流電壓速斷保護(hù)設(shè)置短暫延時(shí)，根據(jù)與變電站上級(jí)保護(hù)時(shí)間級(jí)差配合，可設(shè)置0.3s短暫延時(shí)。配電線(xiàn)路第一級(jí)保護(hù)的速斷時(shí)限按0.1s整定，與變電站出線(xiàn)開(kāi)關(guān)速斷保護(hù)或限時(shí)速斷保護(hù)以0.2s級(jí)差配合，后級(jí)線(xiàn)路繼續(xù)按照由變電站向配網(wǎng)線(xiàn)路方向逐級(jí)遞減的原則整定。

2.3防止勵(lì)磁涌流引起誤動(dòng)作

變壓器勵(lì)磁涌流最大值可以達(dá)到變壓器額定電流的6-8倍。10kV線(xiàn)路裝有大量的配電變壓器，在線(xiàn)路投運(yùn)時(shí)，在合閘瞬間，各變壓器所產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流在線(xiàn)路上相互迭加、來(lái)回反射，產(chǎn)生了一個(gè)復(fù)雜的電磁暫態(tài)過(guò)程。三段式電流保護(hù)中的電流速斷保護(hù)由于要兼顧靈敏度，動(dòng)作電流值往往取得較小，勵(lì)磁涌流值可能會(huì)大于裝置整定值，使保護(hù)誤動(dòng)。勵(lì)磁涌流有兩個(gè)明顯的特征：一是它含有大量的二次諧波；二是它的大小隨時(shí)間而衰減，一開(kāi)始涌流很大，一段時(shí)間后涌流衰減為零。利用涌流這個(gè)特點(diǎn)，在電流速斷保護(hù)裝置上加設(shè)一短時(shí)間延時(shí)，就可以防止勵(lì)磁涌流引起的誤動(dòng)作。

結(jié)語(yǔ)

本文所建議的配電網(wǎng)繼電保護(hù)配置原則對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)規(guī)劃具有指導(dǎo)作用；本文論述的多級(jí)三段式過(guò)流保護(hù)所需的最小間距和級(jí)差配合繼電保護(hù)的延時(shí)時(shí)間級(jí)差配置方法，有助于更加科學(xué)地開(kāi)展配電網(wǎng)繼電保護(hù)規(guī)劃；本文所推導(dǎo)的繼電保護(hù)配置對(duì)供電可靠性的影響，為合理確定繼電保護(hù)配置位置提供了依據(jù)，并能夠定量評(píng)估規(guī)劃的效果是否滿(mǎn)意。

【參考文獻(xiàn)】：

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