基于供電可靠性的配電網(wǎng)繼電保護(hù)規(guī)劃

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)地開展規(guī)劃并能夠定量評(píng)估規(guī)劃效果是否滿意。

【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，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)、沿線短路電流差異較明顯的饋線往往能夠滿足多級(jí)三段式過(guò)流保護(hù)配合的條件。

1.2對(duì)于饋線末端短路電流低于饋線首端負(fù)荷電流的情形，可將該饋線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、沿線短路電流差異不大的饋線，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。饋線開關(guān)操動(dòng)機(jī)構(gòu)技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，開關(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)于變電站出線斷路器必須設(shè)置瞬時(shí)速斷保護(hù)的情形，饋線上變電站出線斷路器瞬時(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)的電流定值須躲開饋線末端的最大三相短路電流或饋線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)饋線全長(zhǎng)，在其保護(hù)范圍之外的下游饋線段發(fā)生故障，則僅啟動(dòng)延時(shí)速斷保護(hù)，因此如①類似可以實(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)分支線故障選擇性切除。

1.4對(duì)于在主干線上配置了多級(jí)三段式過(guò)流保護(hù)配合的配電線路，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、次分支線（或用戶線路）配置斷路器和電流保護(hù)，與主干線斷路器形成延時(shí)時(shí)間級(jí)差配合。若主干線保護(hù)的I段不增加 ，則在其保護(hù)范圍內(nèi)的分支線故障時(shí)，會(huì)引起主干線斷路器跳閘甚至越級(jí)跳閘問題，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，配電線路主干線電纜化及絕緣化比例不斷提高，主干線發(fā)生故障的機(jī)會(huì)顯著減少，而故障大多發(fā)生在用戶分支上，加強(qiáng)分支線路的保護(hù)功能，減少主干線保護(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)線設(shè)置成帶保護(hù)功能的斷路器間隔，另一路進(jìn)線用負(fù)荷開關(guān)，將帶保護(hù)功能的斷路器間隔用到分支或用戶線路上；架空線路的分支或用戶線路應(yīng)逐步加裝斷路器，配置保護(hù)裝置，盡量減少主干線串供多級(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)線路現(xiàn)狀，線路發(fā)生故障時(shí)，各分段開關(guān)處短路電流水平差異較小，而配置線路速斷保護(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，與變電站出線開關(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)線路繼續(xù)按照由變電站向配網(wǎng)線路方向逐級(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線路裝有大量的配電變壓器，在線路投運(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)劃的效果是否滿意。

【參考文獻(xiàn)】：

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