10kV配電線路保護(hù)的整定計(jì)算

　　一.10kV配電線路的特點(diǎn)

　　10kV配電線路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是一致性差，如有的為用戶專線，只接帶一、二個(gè)用戶，類似于輸電線路；有的呈放射狀，幾十臺(tái)甚至上百臺(tái)變壓器T接于同一條線路的各個(gè)分支上；有的線路短到幾百m，有的線路長(zhǎng)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(guò)100kVA，有的線路上卻有幾千kVA的變壓器；有的線路屬于最末級(jí)保護(hù)，有的線路上設(shè)有開(kāi)關(guān)站或有用戶變電所等。

　　二.問(wèn)題的提出

　　對(duì)于輸電線路，由于其比較規(guī)范，一般無(wú)T接負(fù)荷，至多有一、二個(gè)集中負(fù)荷的T接點(diǎn)。因此，利用規(guī)范的保護(hù)整定計(jì)算方法，各種情況均可一一計(jì)算，一般均可滿足要求。對(duì)于配電線路，由于以上所述的特點(diǎn)，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)"四性"的要求。

　　三.整定計(jì)算方案

　　我國(guó)的10kV配電線路的保護(hù)，一般采用電流速斷、過(guò)電流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、電壓閉鎖等）。下面的討論，是針對(duì)一般保護(hù)配置而言的。

　?。?）電流速斷保護(hù)：

　　由于10kV線路一般為保護(hù)的最末級(jí)，或最末級(jí)用戶變電所保護(hù)的上一級(jí)保護(hù)。所以，在整定計(jì)算中，定值計(jì)算偏重靈敏性，對(duì)有用戶變電所的線路，選擇性靠重合閘來(lái)保證。在以下兩種計(jì)算結(jié)果中選較大值作為速斷整定值。

　?、侔炊氵^(guò)線路上配電變壓器二次側(cè)最大短路電流整定。實(shí)際計(jì)算時(shí)，可按距保護(hù)安裝處較近的線路最大變壓器低壓側(cè)故障整定。

　　Idzl=Kk×Id2max

　　式中

　　Idzl－速斷一次值

　　Kk－可靠系數(shù)，取1.5

　　Id2max－線路上最大配變二次側(cè)最大短路電流

　?、诋?dāng)保護(hù)安裝處變電所主變過(guò)流保護(hù)為一般過(guò)流保護(hù)時(shí)（復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流、低壓閉鎖過(guò)流除外），線路速斷定值與主變過(guò)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(duì)于35/10降壓變壓器為3.33

　　Igl－變電所中各主變的最小過(guò)流值（一次值）

　　Ie－為相應(yīng)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(shí)無(wú)保護(hù)區(qū)；或下一級(jí)為重要的用戶變電所時(shí)，可將速斷保護(hù)改為時(shí)限速斷保護(hù)。動(dòng)作電流與下級(jí)保護(hù)速斷配合（即取1.1倍的下級(jí)保護(hù)最大速斷值），動(dòng)作時(shí)限較下級(jí)速斷大一個(gè)時(shí)間級(jí)差（此種情況在城區(qū)較常見(jiàn)，在新建變電所或改造變電所時(shí)，建議保護(hù)配置用全面的微機(jī)保護(hù)，這樣改變保護(hù)方式就很容易了）。在無(wú)法采用其它保護(hù)的情況下，可靠重合閘來(lái)保證選擇性。

　　b．當(dāng)保護(hù)安裝處主變過(guò)流保護(hù)為復(fù)壓閉鎖過(guò)流或低壓閉鎖過(guò)流時(shí)，不能與主變過(guò)流配合。

　　c．當(dāng)線路較長(zhǎng)且較規(guī)則，線路上用戶較少，可采用躲過(guò)線路末端最大短路電流整定，可靠系數(shù)取1.3～1.5。此種情況一般能同時(shí)保證選擇性與靈敏性。

　　d．當(dāng)速斷定值較小或與負(fù)荷電流相差不大時(shí)，應(yīng)校驗(yàn)速斷定值躲過(guò)勵(lì)磁涌流的能力，且必須躲過(guò)勵(lì)磁涌流。

　?、莒`敏度校驗(yàn)。按最小運(yùn)行方式下，線路保護(hù)范圍不小于線路長(zhǎng)度的15%整定。允許速斷保護(hù)保護(hù)線路全長(zhǎng)。

　　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(guò)電流保護(hù)：

　　按下列兩種情況整定，取較大值。

　　①按躲過(guò)線路最大負(fù)荷電流整定。隨著調(diào)度自動(dòng)化水平的提高，精確掌握每條線路的最大負(fù)荷電流成為可能，也變得方便。此方法應(yīng)考慮負(fù)荷的自啟動(dòng)系數(shù)、保護(hù)可靠系數(shù)及繼電器的返回系數(shù)。為了計(jì)算方便，將此三項(xiàng)合并為綜合系數(shù)KZ。

　　即：KZ=KK×Kzp/Kf

　　式中

　　KZ－綜合系數(shù)

　　KK－可靠系數(shù)，取1.1～1.2

　　Izp－負(fù)荷自啟動(dòng)系數(shù)，取1～3

　　Kf－返回系數(shù)，取0.85

　　微機(jī)保護(hù)可根據(jù)其提供的技術(shù)參數(shù)選擇。而過(guò)流定值按下式選擇：

　　Idzl=KZ×Ifhmax

　　式中

　　Idzl－過(guò)流一次值

　　Kz－綜合系數(shù)，取1.7～5，負(fù)荷電流較小或線路有啟動(dòng)電流較大的負(fù)荷（如大電動(dòng)機(jī)）時(shí)，取較大系數(shù)，反之取較小系數(shù)

　　Ifhmax－線路最大負(fù)荷電流，具體計(jì)算時(shí)，可利用自動(dòng)化設(shè)備采集最大負(fù)荷電流

　?、诎炊氵^(guò)線路上配變的勵(lì)磁涌流整定。變壓器的勵(lì)磁涌流一般為額定電流的4～6倍。變壓器容量大時(shí)，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(guò)流值不躲過(guò)勵(lì)磁涌流，將使線路送電時(shí)或重合閘重合時(shí)無(wú)法成功。因此，重合閘線路，需躲過(guò)勵(lì)磁涌流。由于配電線路負(fù)荷的分散性，決定了線路總勵(lì)磁涌流將小于同容量的單臺(tái)變壓器的勵(lì)磁涌流。因此，在實(shí)際整定計(jì)算中，勵(lì)磁涌流系數(shù)可適當(dāng)降低。

　　式中

　　Idzl－過(guò)流一次值

　　Kcl－線路勵(lì)磁涌流系數(shù)，取1～5，線路變壓器總?cè)萘枯^少或配變較大時(shí)，取較大值

　　Sez－線路配變總?cè)萘?/p>

　　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?cè)萘枯^少時(shí)，因?yàn)闈M足靈敏度要求不成問(wèn)題，Kz或Klc應(yīng)選較大的系數(shù)。

　　b．當(dāng)線路較長(zhǎng)，過(guò)流近后備靈敏度不夠時(shí)（如15km以上線路），可采用復(fù)壓閉鎖過(guò)流或低壓閉鎖過(guò)流保護(hù)，此時(shí)負(fù)序電壓取0.06Ue，低電壓取0.6～0.7Ue,動(dòng)作電流按正常最大負(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(wú)法改動(dòng)時(shí)，應(yīng)在線路中段加裝跌落式熔斷器，最終解決辦法是網(wǎng)絡(luò)調(diào)整，使10kV線路長(zhǎng)度滿足規(guī)程要求。

　　c．當(dāng)遠(yuǎn)后備靈敏度不夠時(shí)（如配變?yōu)?～10kVA，或線路極長(zhǎng)），由于每臺(tái)配變高壓側(cè)均有跌落式熔斷器，因此可不予考慮。

　　d．當(dāng)因躲過(guò)勵(lì)磁涌流而使過(guò)流定值偏大，而導(dǎo)致保護(hù)靈敏度不夠時(shí)，可考慮將過(guò)流定值降低，而將重合閘后加速退出（因10kV線路多為末級(jí)保護(hù)，過(guò)流動(dòng)作時(shí)限一般為0.3s，此段時(shí)限也是允許的）。

　?、莒`敏度校驗(yàn)：

　　近后備按最小運(yùn)行方式下線路末端故障，靈敏度大于等于1.5；遠(yuǎn)后備靈敏度可選擇線路最末端的較小配變二次側(cè)故障，接最小方式校驗(yàn)，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(cè)最小短路電流

　　Idzl－過(guò)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(jí)保護(hù)上，所以不需要與其他保護(hù)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(shí)間，以使用戶負(fù)荷盡量少受影響。

　　重合閘的成功率主要決定于電弧熄滅時(shí)間、外力造成故障時(shí)的短路物體滯空時(shí)間（如：樹(shù)木等）。電弧熄滅時(shí)間一般小于0.5s，但短路物體滯空時(shí)間往往較長(zhǎng)。因此，對(duì)重合閘重合的連續(xù)性，重合閘時(shí)間采用0.8～1.5s；農(nóng)村線路，負(fù)荷多為照明及不長(zhǎng)期運(yùn)行的小型電動(dòng)機(jī)等負(fù)荷，供電可靠性要求較低，短時(shí)停電不會(huì)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(shí)間。實(shí)踐證明，將重合閘時(shí)間由0.8s延長(zhǎng)到2.0s，將使重合閘成功率由40%以下提高到60%左右。

　　五.有關(guān)保護(hù)選型

　　10kV線路保護(hù)裝置的配置雖然較簡(jiǎn)單，但由于線路的復(fù)雜性和負(fù)荷的多變性，保護(hù)裝置的選型還是值得重視的。根據(jù)諸城電網(wǎng)保護(hù)配置情況及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，建議在新建變電所中應(yīng)采用保護(hù)配置全面的微機(jī)保護(hù)。微機(jī)保護(hù)在具備電流速斷、過(guò)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)限速斷等功能，以適應(yīng)線路及負(fù)荷變化對(duì)保護(hù)方式的不同要求。