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配電線路繼電保護整定計算問題探究
所用變是一比較特殊的設備,容量較小,可靠性要求高,且安裝位置特殊,下面是小編搜集的一篇探究配電線路的論文范文，歡迎閱讀查看。
摘要:本文主要就配電線路繼電保護整定計算問題進行了認真研究,具有一定的借鑒意義。
關鍵詞:配電線路;繼電保護;整定計算方法;研究
1、前言
配電系統由于自然的、人為的或設備故障等原因,使配電網的某處發生故障時,繼電保護裝置能快速采取故障切除、隔離或告警等措施,以保持配電系統的連續性、可靠性和保證人身、設備的安全。因此,繼電保護在電力系統中具有十分重要的作用。
2、常規10kV線路整定計算方案
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)。
2.1 電流速斷保護
由于10kV線路一般為保護的最末級,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。
2.1.1 按躲過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為速斷一次值;Kk為可靠系數,取1.5;Id2max為線路上最大配變二次側最大短路電流。
2.1.2 當保護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: Kn為主變電壓比,對于35/10 降壓變壓器為3.33;Igl為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。
2.1.3 特殊線路的處理:
1)線路很短,最小方式時無保護區;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。
2)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。
3)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。
4)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。
(4)靈敏度校驗。在最小運行方式下,線路保護范圍不小于線路長度的15%整定。允許速斷保護線路全長。
Idmin(15%)/Idzl≥1
式中Idmin(15%)為線路15%處的最小短路電流;Idzl為速斷整定值。
2.1.4 靈敏度校驗。在最小運行方式下,線路保護范圍不小于線路長度的15%整定。允許速斷保護線路全長。
Idmin(15%)/Idzl≥1
式中Idmin(15%)為線路15%處的最小短路電流;Idzl為速斷整定值。
2.2 過電流保護
2.2.1 按躲過線路最大負荷電流整定。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。為計算方便,可將此三項合并為綜合系數KZ。
即:KZ=KK×Izp/Kf
式中:KZ為綜合系數;KK為可靠系數,取1.1～1.2;Izp為負荷自啟動系數,取1～3;Kf為返回系數,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為過流一次值;Kz為綜合系數,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為線路最大負荷電流,具體計算時,可利用自動化設備采集最大負荷電流。
2.2.2 按躲過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。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。
Idzl=KK×Kcl×Sez/(×Ue)
式中Idzl為過流一次值;Kcl為線路勵磁涌流系數,取1～5,線路變壓器總容量較少或配變較大時,取較大值;Sez為線路配變總容量;Ue為線路額定電壓,此處為10kV。
2.2.3 特殊情況的處理:(1)線路較短,配變總容量較少時,Kz或Klc應選較大的系數;(2)當線路較長,過流近后備靈敏度不夠時,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。當保護無法改動時,應在線路中段加裝跌落式熔斷器;(3)當遠后備靈敏度不夠時,由于每臺配變高壓側均有跌落式熔斷器,可不予考慮;(4)當因躲過勵磁涌流而使過流定值偏大,而導致保護靈敏度較低時,可考慮將過流定值降低,而將重合閘后加速退出。
2.2.4 靈敏度校驗: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為線路末端最小短路電流;Idmin2為線路末端較小配變二次側最小短路電流;Idzl為過流整定值。
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。
4、10kV保護整定中容易忽視的問題及對策
4.1 勵磁涌流問題
4.1.1 勵磁涌流對繼電保護裝置的影響
勵磁涌流是變壓器所特有的,是由于空投變壓器時,變壓器鐵芯中的磁通不能突變,出現非周期分量磁通,使變壓器鐵芯飽和,勵磁電流急劇增大而產生的。變壓器勵磁涌流最大值可以達到變壓器額定電流的6～8倍,并且跟變壓器的容量大小有關,變壓器容量越小,勵磁涌流倍數越大。勵磁涌流存在很大的非周期分量,并以一定時間系數衰減,衰減的時間常數同樣與變壓器容量大小有關,容量越大,時間常數越大,涌流存在時間越長。
10kV線路裝有大量的配電變壓器,在線路投入時,這些配電變壓器是掛在線路上,在合閘瞬間,各變壓器所產生的勵磁涌流在線路上相互迭加、來回反射,產生了一個復雜的電磁暫態過程,在系統阻抗較小時,會出現較大的涌流,時間常數也較大。二段式電流保護中的電流速斷保護由于要兼顧靈敏度,動作電流值往往取得較小,特別在長線路或系統阻抗大時更明顯。勵磁涌流值可能會大于裝置整定值,使保護誤動。這種情況在線路變壓器個數少、容量小以及系統阻抗大時并不突出,因此容易被忽視,但當線路變壓器個數及容量增大后,就可能出現。我公司就曾經在變電所增容后出現10kV線路由于涌流而無法正常投入的問題。
4.1.2 防止涌流引起誤動的方法
勵磁涌流有兩個明顯的特征,一是它含有大量的二次諧波,二是它的大小隨時間而衰減,一開始涌流很大,一段時間后涌流衰減為零。利用涌流這個特點,在電流速斷保護裝置上加一短時間延時,就可以防止勵磁涌流引起的誤動作,這種方法最大優點是不用改造保護裝置(或只作簡單改造)。
4.2 TA飽和問題
4.2.1 TA飽和對保護的影響
在10kV線路短路時,由于TA飽和,感應到二次側的電流會很小或接近于零,使保護裝置拒動,故障要由母聯斷路器或主變后備保護來切除,不僅延長了故障時間,使故障范圍擴大,還會影響供電的可靠性,且嚴重威脅運行設備的安全。
4.2.2 避免TA飽和的方法
避免TA飽和主要從兩個方面入手,一是在選擇TA時,變比不能選得太小,要考慮線路短路時TA飽和問題,一般10kV線路保護TA變比最好大于300/5;另一方面要盡量減少TA二次負載阻抗,盡量避免保護和計量共用TA,縮短TA二次電纜長度及加大二次電纜截面;對于綜合自動化變電所,10kV線路盡可能選用保護測控合一的產品,并在控制屏上就地安裝,這樣能有效減小二次回路阻抗,防止TA飽和。
4.3 所用變保護問題
4.3.1 所用變保護存在的問題
所用變是一比較特殊的設備,容量較小,可靠性要求高,且安裝位置特殊,通常接在10kV母線上,其高壓側短路電流等于系統短路電流,可達十幾kA,低壓側出口短路電流也較大。人們普遍對所用變保護的可靠性重視不夠,這將對所用變直至整個10kV系統的安全運行造成嚴重威脅。
4.3.2 解決辦法
解決所用變保護拒動問題,應從合理配置保護入手,其TA的選擇要考慮所用變故障時飽和問題,同時,計量用的TA一定要與保護用的TA分開,保護用的TA裝在高壓側,以保證對所用變的保護,計量用TA裝在所用變的低壓側,以提高計量精度。在定值整定方面,電流速斷保護可按所用變低壓出口短路進行整定,過負荷保護按所用變的容量進行整定。
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