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10 kV線路繼電保護(hù)的整定計(jì)算
日期：2025-05-01 00:22
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摘要：
10 kV線路繼電保護(hù)的整定計(jì)算
摘要：對10 kV線路繼電保護(hù)的整定計(jì)算中存在的特殊問題，提出了解決的方法。
關(guān)鍵詞：10 kV線路；繼電保護(hù)；整定計(jì)算
10kV配電線路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有的是用戶專線，只接一兩個(gè)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(gè)分支上；有的線路短到幾十米，有的線路長到幾十千米；有的線路上配電變壓器容量很小，大不超過100kVA，有的線路上卻達(dá)幾千千伏安的變壓器；有的線路上設(shè)有開關(guān)站或用戶變電站，還有多座并網(wǎng)小水電站等。有的線路屬于末級保護(hù)。陜西省鎮(zhèn)...
10 kV線路繼電保護(hù)的整定計(jì)算
摘要：對10 kV線路繼電保護(hù)的整定計(jì)算中存在的特殊問題，提出了解決的方法。關(guān)鍵詞：10 kV線路；繼電保護(hù)；整定計(jì)算
10kV配電線路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有的是用戶專線，只接一兩個(gè)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(gè)分支上；有的線路短到幾十米，有的線路長到幾十千米；有的線路上配電變壓器容量很小，大不超過100kVA，有的線路上卻達(dá)幾千千伏安的變壓器；有的線路上設(shè)有開關(guān)站或用戶變電站，還有多座并網(wǎng)小水電站等。有的線路屬于末級保護(hù)。陜西省鎮(zhèn)安電網(wǎng)中運(yùn)行的35kV變電站共有7座，主變壓器10臺，總?cè)萘?5.65 MVA；35 kV線路8條，總長度135 km；10 kV線路36條，總長度1240 km；并網(wǎng)的小水電站41座（21條上網(wǎng)線路），總裝機(jī)容量17020 kW。
1 10 kV線路的具體問題
對于輸電線路而言，一般無T接負(fù)荷，至多T接一、兩個(gè)集中負(fù)荷。因此，利用規(guī)范的保護(hù)整定計(jì)算方法，各種情況都能夠計(jì)算，一般均滿足要求。但對于10kV配電線路，由于以上所述的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)、整定、運(yùn)行中會碰到一些具體問題，整定計(jì)算時(shí)需做一些具體的、特殊的考慮，以滿足保護(hù)的要求。
2 保護(hù)整定應(yīng)考慮系統(tǒng)運(yùn)行方式
按《城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》，為了取得合理的經(jīng)濟(jì)效益，城網(wǎng)各級電壓的短路容量應(yīng)該從網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、電壓等級、變壓器的容量、阻抗的選擇、運(yùn)行方式等方面進(jìn)行控制，使各級電壓下斷路器的開斷電流以及設(shè)備的動熱穩(wěn)定電流得到配合，該導(dǎo)則推薦10kV短路電流I k≤16 kA。
系統(tǒng)大運(yùn)行方式，流過保護(hù)裝置短路電流大的運(yùn)行方式（由系統(tǒng)阻抗小的電源供電）。
系統(tǒng)小運(yùn)行方式，流過保護(hù)裝置短路電流小的運(yùn)行方式（由系統(tǒng)阻抗大的電源供電）。
在無110 kV系統(tǒng)阻抗資料的情況時(shí)，由于3～35 kV系統(tǒng)容量與110kV系統(tǒng)比較，相對較小，其各元件阻抗相對較大，則可近似認(rèn)為110 kV系統(tǒng)容量為無窮大，對實(shí)際計(jì)算結(jié)果沒有多大影響。
選取基準(zhǔn)容量Sjz = 100 MVA，10 kV基準(zhǔn)電壓Ujz = 10.5kV，10 kV基準(zhǔn)電流Ijz = 5.5kA，10 kV基準(zhǔn)阻抗Zjz = 1.103Ω。
3 整定計(jì)算方案
10kV配電線路的保護(hù)，一般采用瞬時(shí)電流速斷（Ⅰ段）、定時(shí)限過電流（III段）及三相一次重合閘構(gòu)成。特殊線路結(jié)構(gòu)或特殊負(fù)荷線路保護(hù)，不能滿足要求時(shí)，可考慮增加其它保護(hù)，如保護(hù)Ⅱ段、電流電壓速斷、電壓閉鎖過電流、電壓閉鎖方向過電流等?，F(xiàn)針對一般保護(hù)配置進(jìn)行分析。
3.1 瞬時(shí)電流速斷保護(hù)
由于10kV線路一般為多級保護(hù)的末級，或末級用戶變電站保護(hù)的上上等保護(hù)。所以，在整定計(jì)算中，定值計(jì)算偏重靈敏性，對有用戶變電站的線路，選擇性靠重合閘來糾正。分為兩種類型進(jìn)行整定計(jì)算。
放射狀類型：按躲過本線路末端（主要考慮主干線）三相短路電流整定。時(shí)限整定為0s（保護(hù)裝置只有固有動作時(shí)間無人為延時(shí)）。
專線類型：按躲過線路上配電變壓器低壓側(cè)出口三相短路電流整定。時(shí)限整定為0 s（保護(hù)裝置只有固有動作時(shí)間無人為延時(shí)）。
特殊問題的解決如下
當(dāng)線路很短時(shí)無保護(hù)區(qū)；或下上等為重要的用戶變電站時(shí)，可將速斷保護(hù)改為限時(shí)電流速斷保護(hù)。動作電流與下級電流速斷保護(hù)配合（即取1.1倍的下級保護(hù)斷值），動作時(shí)限較下級電流速斷大一個(gè)時(shí)間級差，此種情況在城區(qū)較常見，在新建變電站或改造變電站時(shí)，建議保護(hù)配置采用微機(jī)保護(hù)，這樣改變保護(hù)方式就非常容易。在無法采用其它保護(hù)的情況下，可依靠重合閘來保證選擇性。
當(dāng)線路較長且較規(guī)則，線路上用戶較少，可采用躲過線路末端三相短路電流整定。此種情況一般能同時(shí)保證選擇性與靈敏性，按放射狀類型整定。
對于多條線路重疊故障，引起主變壓器斷路器越級跳閘時(shí)，按常規(guī)，在繼電保護(hù)整定計(jì)算中是不考慮重疊故障的，但可采用加裝瞬時(shí)電流速斷保護(hù)，一般可整定于0 s動作，使線路故障在盡可能短的時(shí)限內(nèi)切除；在上下級保護(hù)時(shí)限配合可能的情況下，適當(dāng)調(diào)整10kV線路過電流保護(hù)與主變壓器過電流保護(hù)的時(shí)限級差，以使主變壓器過電流保護(hù)有足夠的返回時(shí)間。
對于10 kV開關(guān)站進(jìn)線保護(hù)，其速斷保護(hù)按所有出現(xiàn)的一臺變壓器速斷保護(hù)相配合（帶延時(shí)）。
雙側(cè)電源線路的方向電流速斷保護(hù)定值，應(yīng)按躲過本線路末端三相短路電流整定；無方向的電流速斷保護(hù)定值應(yīng)按躲過本線路兩側(cè)母線三相短路電流整定。對雙回線路，應(yīng)以單回運(yùn)行作為計(jì)算的運(yùn)行方式；對環(huán)網(wǎng)線路，應(yīng)以開環(huán)方式作為計(jì)算的運(yùn)行方式。
單側(cè)電源線路的電流速斷保護(hù)定值，按雙側(cè)電源線路的方向電流速斷保護(hù)的方法整定。
對于接入供電變壓器的終端線路（含T接供電變壓器或供電線路），如變壓器裝有差動保護(hù)，線路電流速斷保護(hù)定值，允許按躲過變壓器低壓側(cè)母線三相大短路電流整定。如變壓器以電流速斷作為主保護(hù)，則線路電流速斷保護(hù)應(yīng)與變壓器電流速斷保護(hù)配合整定。
靈敏度校驗(yàn)（保護(hù)性能分析）。按運(yùn)行方式下，線路保護(hù)范圍不應(yīng)小于線路全長的50%。按運(yùn)行方式下，線路保護(hù)范圍不應(yīng)小于線路全長的15%～20%。瞬時(shí)電流速斷保護(hù)雖能迅速切除短路故障，但不能保護(hù)線路全長。
3.2 定時(shí)限過電流保護(hù)
按躲過本線路負(fù)荷電流整定。時(shí)限整定為0.3s（微機(jī)保護(hù)），按階梯型原則整定。
特殊問題的解決如下。
當(dāng)線路較長，過電流保護(hù)靈敏度不夠時(shí)（如20km以上線路），可采用復(fù)壓閉鎖過流或低壓閉鎖過流保護(hù)，此時(shí)負(fù)序電壓取0.06Ue（Ue為額定電壓），低電壓取0.6～0.7Ue，動作電流按正常負(fù)荷電流整定，只考慮可靠系數(shù)及返回系數(shù)。當(dāng)保護(hù)無法改動時(shí)，應(yīng)在該線路適當(dāng)處加裝柱上斷路器或跌落式熔斷器，作為后一段線路的主保護(hù)，其額定電流按后面一段線路的負(fù)荷電流選取。
解決辦法是調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使10kV線路供電半徑符合規(guī)程要求。
當(dāng)過電流保護(hù)，靈敏度不夠時(shí)（如變壓器為5～10kVA或線路極長），由于每臺變壓器高壓側(cè)均有跌落式熔斷器，因此可不予考慮。
當(dāng)過電流定值偏大，甚至大于瞬時(shí)電流速斷定值時(shí)，而導(dǎo)致保護(hù)靈敏度不夠時(shí)，可考慮保證1.5倍的靈敏度（近后備）整定。
對于時(shí)限級差配合無法滿足整定要求時(shí)，因10kV線路保護(hù)處于系統(tǒng)多級保護(hù)的末端，而上級后備保護(hù)動作時(shí)限限制在一定數(shù)值范圍內(nèi)，可能會出現(xiàn)時(shí)限逐級配合后無法滿足要求時(shí)，對于只有一臺主變壓器的變電站，可采用主變壓器高壓側(cè)過電流保護(hù)相同的動作時(shí)限，使主變壓器10kV斷路器動作時(shí)間增加0.5s，有利于該斷路器與10kV線路保護(hù)的配合。與逐級配合整定相比，對用戶的停電影響相同，在實(shí)際中也是允許的。
對于上網(wǎng)小水電10kV線路,應(yīng)躲過小水電輸送的三相短路電流,按雙側(cè)電源線路考慮，采用方向過電流保護(hù)。
4 三相一次重合閘
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(hù)上，所以不需要與其他保護(hù)配合?？紤]的主要是重合閘的重合成功率，以使用戶負(fù)荷盡量少影響。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)分析，架空線路的瞬時(shí)性故障次數(shù)，約占故障次數(shù)的70%左右，重合閘的成功率約50%～70%。
因而重合閘對電力系統(tǒng)供電可靠性起了很大的作用。
重合閘整定時(shí)間,應(yīng)等于線路對有足夠靈敏系數(shù)的延時(shí)段保護(hù)的動作時(shí)間，加上故障點(diǎn)足夠斷電去游離時(shí)間和裕度時(shí)間，再減去斷路器合閘固有時(shí)間。
單側(cè)電源線路的三相重合閘時(shí)間除應(yīng)大于故障點(diǎn)斷電去游離時(shí)間外，還應(yīng)大于斷路器及操作機(jī)構(gòu),復(fù)歸原狀準(zhǔn)備好再次動作的時(shí)間。單側(cè)電源線路的三相一次重合閘動作時(shí)間不宜小于1 s。
雙側(cè)電源線路的三相重合閘時(shí)間，除了考慮單側(cè)電源線路重合閘的因素外，還應(yīng)考慮線路兩側(cè)保護(hù)裝置，以不同時(shí)間切除故障的可能性。對于多回線并列運(yùn)行的雙側(cè)電源線路的三相一次重合閘，其無電壓檢定側(cè)的動作時(shí)間不宜小于5s。
在10kV配電線路中，多為照明負(fù)荷，供電可靠性要求較低，短時(shí)停電不會造成很大的損失。為了保證瞬時(shí)性故障能可靠消除，提高重合閘的重合成功率，可酌情延長重合閘動作時(shí)間，一般采用1.5s的重合閘時(shí)間。
10 kV配電線路繼電保護(hù)的配置雖然簡單，但由于線路的復(fù)雜性和負(fù)荷的多變性，在保護(hù)裝置的選型上值得重視。根據(jù)鎮(zhèn)安電網(wǎng)保護(hù)配置情況及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，建議在新建變電站保護(hù)配置中采用微機(jī)保護(hù)。微機(jī)保護(hù)在具備電流速斷、過電流及重合閘的基礎(chǔ)上，還應(yīng)具備低壓（或復(fù)壓）閉鎖、時(shí)限速斷、帶方向保護(hù)等功能，以適應(yīng)線路及負(fù)荷變化對保護(hù)方式的不同要求。
該整定計(jì)算方案經(jīng)多年運(yùn)行考驗(yàn)，符合選擇性、靈敏性、速動性、可靠性“四性”原則，對于10kV配電線路，動作時(shí)間小于0.5 s，保證了10kV設(shè)備和線路的熱穩(wěn)定，同時(shí)選擇性好，動作時(shí)間準(zhǔn)確，未出現(xiàn)誤動情況，保證了供電的可靠性。