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10 kV線路繼電保護的整定計算

日期：2025-05-01 00:22

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摘要： 10 kV線路繼電保護的整定計算摘要：對10 kV線路繼電保護的整定計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；整定計算 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。陜西省鎮(zhèn)...

10 kV線路繼電保護的整定計算

摘要：對10 kV線路繼電保護的整定計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；整定計算
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。陜西省鎮(zhèn)安電網(wǎng)中運行的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接負荷，至多T接一、兩個集中負荷。因此，利用規(guī)范的保護整定計算方法，各種情況都能夠計算，一般均滿足要求。但對于10kV配電線路，由于以上所述的特點，在設(shè)計、整定、運行中會碰到一些具體問題，整定計算時需做一些具體的、特殊的考慮，以滿足保護的要求。
2 保護整定應(yīng)考慮系統(tǒng)運行方式
按《城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則》，為了取得合理的經(jīng)濟效益，城網(wǎng)各級電壓的短路容量應(yīng)該從網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計、電壓等級、變壓器的容量、阻抗的選擇、運行方式等方面進行控制，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)大運行方式，流過保護裝置短路電流大的運行方式（由系統(tǒng)阻抗小的電源供電）。
系統(tǒng)小運行方式，流過保護裝置短路電流小的運行方式（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，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，則可近似認為110 kV系統(tǒng)容量為無窮大，對實際計算結(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 整定計算方案
10kV配電線路的保護，一般采用瞬時電流速斷（Ⅰ段）、定時限過電流（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)針對一般保護配置進行分析。
3.1 瞬時電流速斷保護
由于10kV線路一般為多級保護的末級，或末級用戶變電站保護的上上等保護。所以，在整定計算中，定值計算偏重靈敏性，對有用戶變電站的線路，選擇性靠重合閘來糾正。分為兩種類型進行整定計算。
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。時限整定為0s（保護裝置只有固有動作時間無人為延時）。
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。時限整定為0 s（保護裝置只有固有動作時間無人為延時）。
特殊問題的解決如下
當(dāng)線路很短時無保護區(qū)；或下上等為重要的用戶變電站時，可將速斷保護改為限時電流速斷保護。動作電流與下級電流速斷保護配合（即取1.1倍的下級保護斷值），動作時限較下級電流速斷大一個時間級差，此種情況在城區(qū)較常見，在新建變電站或改造變電站時，建議保護配置采用微機保護，這樣改變保護方式就非常容易。在無法采用其它保護的情況下，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，按常規(guī)，在繼電保護整定計算中是不考慮重疊故障的，但可采用加裝瞬時電流速斷保護，一般可整定于0 s動作，使線路故障在盡可能短的時限內(nèi)切除；在上下級保護時限配合可能的情況下，適當(dāng)調(diào)整10kV線路過電流保護與主變壓器過電流保護的時限級差，以使主變壓器過電流保護有足夠的返回時間。
對于10 kV開關(guān)站進線保護，其速斷保護按所有出現(xiàn)的一臺變壓器速斷保護相配合（帶延時）。
雙側(cè)電源線路的方向電流速斷保護定值，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)以單回運行作為計算的運行方式；對環(huán)網(wǎng)線路，應(yīng)以開環(huán)方式作為計算的運行方式。
單側(cè)電源線路的電流速斷保護定值，按雙側(cè)電源線路的方向電流速斷保護的方法整定。
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，線路電流速斷保護定值，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，則線路電流速斷保護應(yīng)與變壓器電流速斷保護配合整定。
靈敏度校驗（保護性能分析）。按運行方式下，線路保護范圍不應(yīng)小于線路全長的50%。按運行方式下，線路保護范圍不應(yīng)小于線路全長的15%～20%。瞬時電流速斷保護雖能迅速切除短路故障，但不能保護線路全長。
3.2 定時限過電流保護
按躲過本線路負荷電流整定。時限整定為0.3s（微機保護），按階梯型原則整定。
特殊問題的解決如下。
當(dāng)線路較長，過電流保護靈敏度不夠時（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，此時負序電壓取0.06Ue（Ue為額定電壓），低電壓取0.6～0.7Ue，動作電流按正常負荷電流整定，只考慮可靠系數(shù)及返回系數(shù)。當(dāng)保護無法改動時，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，其額定電流按后面一段線路的負荷電流選取。
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，靈敏度不夠時（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，甚至大于瞬時電流速斷定值時，而導(dǎo)致保護靈敏度不夠時，可考慮保證1.5倍的靈敏度（近后備）整定。
對于時限級差配合無法滿足整定要求時，因10kV線路保護處于系統(tǒng)多級保護的末端，而上級后備保護動作時限限制在一定數(shù)值范圍內(nèi)，可能會出現(xiàn)時限逐級配合后無法滿足要求時，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)過電流保護相同的動作時限，使主變壓器10kV斷路器動作時間增加0.5s，有利于該斷路器與10kV線路保護的配合。與逐級配合整定相比，對用戶的停電影響相同，在實際中也是允許的。
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。
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上，所以不需要與其他保護配合。考慮的主要是重合閘的重合成功率，以使用戶負荷盡量少影響。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計分析，架空線路的瞬時性故障次數(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。
重合閘整定時間,應(yīng)等于線路對有足夠靈敏系數(shù)的延時段保護的動作時間，加上故障點足夠斷電去游離時間和裕度時間，再減去斷路器合閘固有時間。
單側(cè)電源線路的三相重合閘時間除應(yīng)大于故障點斷電去游離時間外，還應(yīng)大于斷路器及操作機構(gòu),復(fù)歸原狀準(zhǔn)備好再次動作的時間。單側(cè)電源線路的三相一次重合閘動作時間不宜小于1 s。
雙側(cè)電源線路的三相重合閘時間，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)保護裝置，以不同時間切除故障的可能性。對于多回線并列運行的雙側(cè)電源線路的三相一次重合閘，其無電壓檢定側(cè)的動作時間不宜小于5s。
在10kV配電線路中，多為照明負荷，供電可靠性要求較低，短時停電不會造成很大的損失。為了保證瞬時性故障能可靠消除，提高重合閘的重合成功率，可酌情延長重合閘動作時間，一般采用1.5s的重合閘時間。
10 kV配電線路繼電保護的配置雖然簡單，但由于線路的復(fù)雜性和負荷的多變性，在保護裝置的選型上值得重視。根據(jù)鎮(zhèn)安電網(wǎng)保護配置情況及運行經(jīng)驗，建議在新建變電站保護配置中采用微機保護。微機保護在具備電流速斷、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、時限速斷、帶方向保護等功能，以適應(yīng)線路及負荷變化對保護方式的不同要求。
該整定計算方案經(jīng)多年運行考驗，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，動作時間小于0.5 s，保證了10kV設(shè)備和線路的熱穩(wěn)定，同時選擇性好，動作時間準(zhǔn)確，未出現(xiàn)誤動情況，保證了供電的可靠性。

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