10kV配電線路微機(jī)保護(hù)的整定計算

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;有的線路短到幾百m，有的線路長到幾十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100kVA，有的線路上卻有上萬kVA的變壓器;有的線路屬于最末級保護(hù)，有的線路上設(shè)有開關(guān)站或有用戶變電所等。

對于輸電線路，由于其比較規(guī)范，一般無T接負(fù)荷，至多有一、二個集中負(fù)荷的T接點(diǎn)。因此，利用規(guī)范的保護(hù)整定計算方法，各種情況均可一一計算，一般均可滿足要求。對于配電線路，由于以上所述的特點(diǎn)，整定計算時需做一些具體的特殊的考慮，以滿足保護(hù)"四性"的要求。

10kV配電線路微機(jī)保護(hù)，一般采用電流速斷、過電流、重合閘、過流加速段、過負(fù)荷報警等構(gòu)成。下面將分別從這幾點(diǎn)展開討論。

1 電流速斷保護(hù)：

由于10kV線路一般為保護(hù)的最末級，或最末級用戶變電所保護(hù)的上一級保護(hù)。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。

① 電流定值按躲過線路上配電變壓器二次側(cè)最大短路電流整定。

實(shí)際計算時，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，或直接把最大變壓器置于線路首端計算其二次側(cè)最大短路電流。

在進(jìn)行10kV線路短路計算時，不可以簡單認(rèn)為線路每公里阻抗為0.4Ω/公里，因為10kV線路大部分是由LGJ-210及以下導(dǎo)線構(gòu)成，電阻值與電抗值之比均大于0.3，LGJ-70及以下導(dǎo)線電阻值均已超過電抗值，所以線路電阻不能再忽略，需采用公式

。電阻R的計算需每種型號導(dǎo)線電阻的相加，可以借助Excel表格來計算

由于電網(wǎng)的不斷變化，最大配變?nèi)萘靠杀葘?shí)際最大配變大一些，比如實(shí)際最大配變?yōu)?000kVA，最大配變?nèi)萘靠筛鶕?jù)配電地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展態(tài)勢選擇為1250kVA或1600kVA。

下一級為重要的用戶變電所時，可將速斷保護(hù)改為時限速斷保護(hù)。動作電流與下級保護(hù)速斷配合(即取1.1倍的下級保護(hù)最大速斷值)，動作時限較下級速斷大一個時間級差。在無法采用其它保護(hù)的情況下，可靠重合閘來保證選擇性。

② 靈敏度校驗：

在常見大運(yùn)行方式下，線路保護(hù)出口處靈敏度不小于1。允許速斷保護(hù)保護(hù)線路全長。

10kV線路速斷值一般介于1000A-2500A之間，值宜小不宜大，以增加速斷的靈敏度，延伸保護(hù)范圍，減少故障大電流對設(shè)備的沖擊損壞。對于農(nóng)電線路，時限設(shè)為0s，或帶一個小的時限0.05s，以躲線路配變勵磁涌流。

2 過電流保護(hù)：

① 按躲過線路最大負(fù)荷電流整定。這需要繼電保護(hù)專責(zé)注意收集每條線路最大負(fù)荷情況，線路最大負(fù)荷的出現(xiàn)一般與電網(wǎng)最大負(fù)荷出現(xiàn)的時期相近。隨著調(diào)度自動化水平的提高，精確掌握每條線路的最大負(fù)荷電流成為可能。應(yīng)考慮負(fù)荷的自啟動系數(shù)、保護(hù)可靠系數(shù)及微機(jī)保護(hù)的返回系數(shù)。

-線路最大負(fù)荷電流，具體計算時，可利用自動化設(shè)備采集最大負(fù)荷電流，或按出口處線路的載流量、電流互感器一次額定值和所帶配電的額定電流值。結(jié)合線路末端故障靈敏度要求，合理選取四值。

在靈敏度不足時，可取四者中較小值。若靈敏度還不能滿足要求時，需適當(dāng)降低負(fù)荷自啟動系數(shù)。

這樣，在重負(fù)荷長線路中，過流值往往很難選取。這就要優(yōu)先保靈敏度，并在定值通知單中注明：“過流值可能躲不過線路最大負(fù)荷，建議轉(zhuǎn)移負(fù)荷，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)調(diào)整。”

在微機(jī)保護(hù)中，重合閘過流加速段可以單獨(dú)整定，過流值不再做為重合閘裝置的后加速電流值，所以無需考慮過流值要躲過線路配變勵磁涌流，但速斷值需考慮躲配變勵磁涌流。

② 特殊情況的處理：

a.線路較短，配變總?cè)萘枯^少時，因為滿足靈敏度要求不成問題，Kz應(yīng)選較大的系數(shù)。其典型案例是對站用變保護(hù)的整定。

b.當(dāng)線路較長，變電站至線路最末端距離遠(yuǎn)(如在15km以上)，線路阻抗大，過流近后備靈敏度不夠時，建議不采用復(fù)壓閉鎖過流或低壓閉鎖過流保護(hù)。因為10kV線路阻抗比變電站10kV母線短路阻抗大許多，在長線路末端故障，變電站10kV母線電壓并不能有效降低，復(fù)壓閉鎖的靈敏度還沒有過流保護(hù)的靈敏度高，易引起保護(hù)拒動，所以反對加復(fù)壓閉鎖。

可調(diào)小分支斷路器的變比，以利用其反時限過流保護(hù)對線路末端進(jìn)行保護(hù)。這樣，線路末端僅能依靠不太可靠的過流脫扣器來完成一點(diǎn)保護(hù)，可靠性差。最終解決辦法是網(wǎng)絡(luò)調(diào)整，使10kV線路長度滿足規(guī)程要求。

③ 靈敏度校驗：

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，靈敏度大于或等于1.2。遠(yuǎn)后備靈敏度通常較難滿足，不過每臺配變高壓側(cè)均有跌落式熔斷器，低壓側(cè)裝有反時限保護(hù)和漏電保護(hù)器，因此過流值不能躲過最大負(fù)荷電流時，可以不考慮遠(yuǎn)后備靈敏度。

對于農(nóng)電線路，過流保護(hù)定值一般在150A-780A之間，以兼顧靈敏性和可靠性。

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(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(xù)性，重合閘時間一般采用1.0s;農(nóng)業(yè)線路，負(fù)荷多為照明及不長期運(yùn)行的小型電動機(jī)等負(fù)荷，供電可靠性要求較低，短時停電不會造成大的損失。為保證重合閘的成功率，采用1.5s的重合閘時間。實(shí)踐證明，將重合閘時間由1.0s延長到1.5s，可以有效提高重合閘成功率。

重合閘的時限過長，旋轉(zhuǎn)電機(jī)將失去其慣性，重合時，自啟動電流相應(yīng)增大，造成過流值跳閘。對于帶有大電機(jī)的線路，重合閘時限一般小于1.0s。

4　過流加速段

在微機(jī)保護(hù)裝置中，過流加速段電流定值和時限定值往往可以獨(dú)立整定，這給繼電保護(hù)工作帶來方便。過流加速段值不僅可以用在線路重合于永久性故障后加速跳開，還可以用于新線路投運(yùn)時，做為線路充電保護(hù)使用。因為過流加速段總是在斷路器在由分到合狀態(tài)后自動投入，運(yùn)行正常若干秒后，自動退出。

① 過流加速段電流定值按躲過線路上配變的勵磁涌流整定。

由于重合閘的后加速特性(10kV線路一般采用后加速)，如果過流加速段定值躲不過勵磁涌流，將使線路送電時或重合閘重合時無法成功。因此，重合閘線路，需躲過勵磁涌流。變壓器的勵磁涌流一般為額定電流的4～6倍。變壓器容量越大，涌流也越增大。由于配電線路負(fù)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(shí)際整定計算中，勵磁涌流系數(shù)可適當(dāng)降低。

②2007版整定規(guī)程，對過流加速段的靈敏度不做具體要求，一般只要小于速斷值，便可投運(yùn)。

5 過負(fù)荷報警

線路負(fù)荷重，電流過CT，或大于線路出口處導(dǎo)線的最大安全電流，或有可能造成過流跳閘時，需提醒運(yùn)行人員，所以微機(jī)保護(hù)宜設(shè)置線路過負(fù)荷告警。

① 過負(fù)荷告警定值按躲過線路允許最大負(fù)荷電流整定計算。

-線路允許最大負(fù)荷電流，可合理從出口處線路的載流量、電流互感器一次額定值、過流保護(hù)中取的最大負(fù)荷電流、所帶配變的額定電流值(當(dāng)是客戶專線容量又較小時)四值中選擇較小值。

過負(fù)荷告警的時間宜設(shè)置為5S。

② 過負(fù)荷保護(hù)一般為只告警不跳閘，因此不再校驗靈敏度。

6 保護(hù)的計算

繼電保護(hù)整定計算若僅依靠手工計算，將比較繁瑣。強(qiáng)烈建議讀者做一個Excel表格，利用其強(qiáng)大的公式編輯和計算功能，這使得繼電保護(hù)整定計算變得簡單有趣，而且準(zhǔn)確。10kV母線系統(tǒng)最大最小阻抗需要事先算好，接下來需錄入各線徑總長度數(shù)，以計算線路總阻抗，然后便是錄入線路參數(shù)，包括最大配變?nèi)萘?、最大?fù)荷電流、線路配電容量、線路出口處載流量、線路CT變比，再合理選擇可靠系數(shù)、自啟動系數(shù)、返回系數(shù)、勵磁涌流倍數(shù)，各個計算結(jié)果和靈敏度便可由Excel計算直接得到。這樣可明顯提高保護(hù)計算的工作效率和質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] DLT584-2007 3～110kV電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)程 .北京：中國電力出版社，2007.

[2] 劉學(xué)軍.繼電保護(hù)原理.北京：中國電力出版社，2006.