CN106887829B - 一种单电源10千伏线路两级保护配置和定值整定方法 - Google Patents

Abstract

一种单电源10千伏线路两级保护配置和定值整定方法，在10kV线路主干线上设置一台分段开关，将配网保护分为两级保护，第一级保护为变电站出线开关保护，第二级保护为分段开关保护；分别对出线开关和分段开关进行保护定值整定。本发明按以上方法配置的保护和整定的保护定值，可以实现故障可靠切除，并且在分段开关后端的线路出现故障时，不会引起线路出线开关跳闸，使线路分段开关前的线路不受影响，如果特殊小分支线上发生故障，也可以只切除小分支，而不影响线路其他部位的正常供电。该两级整定方法，层次清晰，整定方便简单，可大大提高了单端供电10千伏线路的供电可靠性。

Description

一种单电源10千伏线路两级保护配置和定值整定方法

技术领域

本发明涉及一种单电源10千伏线路两级保护配置和定值整定方法，属电网线路技术领域。

背景技术

单电源供电线路，是指只有一侧接于变电站，另一侧从变电站经出线开关向外延伸供电的10千伏线路。为了在故障时缩小停电范围，运维部门一般会在单电源10千伏线路的主干线上设置分段开关，但实际应用中，调度部门仅仅对出线开关进行整定计算，而对于分段开关的定值并没有统一的方法进行整定计算，使分段开关与出线开关常常无法有效配合，在10kV配网线路上发生故障时，分段开关与变电站出口开关同时跳闸，分段开关无法实现故障隔离、缩小停电范围的作用。

发明内容

本发明的目的是，为了提高10千伏配网线路提高出线开关、分段开关和分支开关等保护的相互配合水平，提高线路保护动作效率，降低配网线路跳闸率，缩小故障停电范围，提高配网供电可靠性，提出一种单电源10千伏线路两级保护配置和定值整定方法。

实现本发明的技术方案如下：

一种单电源10千伏线路两级保护配置和定值整定方法，在10kV线路主干线上设置一台分段开关，将配网保护分为两级保护，第一级保护为变电站出线开关保护，第二级保护为分段开关保护；分别对出线开关和分段开关进行保护定值整定。

所述出线开关保护定值整定如下：

出线开关位于变电站内，其保护一般为微机保护，在该微机保护上设置两段式过流保护，投入过流I段和过流II段，过流III段不投；其定值按如下方式整定：

(1)出线开关过流I段整定

过流I段时间定值整定为0秒，电流定值I_cz1按躲过出线开关至分段开关设置处的故障最大电流整定，即：

I_cz1≥K_k*I_cf.max⁽³⁾

其中：I_cz1为出线开关过流I段电流定值；K_k为可靠系数，取1.3；I_cf.max⁽³⁾为最大运行方式下分段开关设置处的三相短路故障电流，I_cf.max⁽³⁾如下式计算：

其中：Z_xt为上级供电系统至出线开关的等效阻抗；Z_cf为出线开关至各分段开关间线路阻抗最小值；

过流I段灵敏度按最小方式下出线开关处故障最小电流校核，即：

其中：I_c.min⁽²⁾为最小运行方式下出线开关处两相短路故障电流；

K_lm为灵敏度系数，取1.0。当灵敏度小于1.0时，可调整分段开关设置位置，以确保灵敏度不小于1.0；

I_c.min⁽²⁾按照下式计算：

(2)出线开关过流II段整定

电流II段时间定值取0.4秒，电流定值I_cz2按如下原则整定：

当出线开关电流互感器变比与线路载流能力匹配，即电流互感器的一次额定电流大于或等于线路热稳定电流时，按如下原则整定：

a)按躲线路最大负荷电流整定，即

I_cz2≥K_k*Ifhmax

其中：K_k为可靠系数，取1.3；

Ifhmax为年度运行方式中的线路最大负荷电流，可根据线路历史运行记录查询得到；

b)考虑导线的承受能力，即：

I_cz2≤I_heat.max

其中：I_heat.max为导线能承受的热稳定电流；

c)考虑出线开关电流互感器的载流能力整定，即：

I_cz2≤1.1×I_N.CT

其中：I_N.CT为出线开关电流互感器额定电流。

所述分段开关保护定值整定如下：

(1)分段开关过流I段整定

分段开关过流I段时间定值整定为0秒，电流定值I_fz1按躲过出线开关至主线末端的故障最大电流整定，即：

I_fz1≥K_k*I_cm.max⁽³⁾

其中：I_fz1为分段开关过流I段电流定值；K_k为可靠系数，取1.3；I_cm.max⁽³⁾为最大运行方式下出线开关至主线末端的三相短路故障电流；I_cm.max⁽³⁾如下式计算：

其中：Z_xt为上级供电系统至出线开关的等效阻抗；Z_cm为出线开关至线路末端间线路阻抗值；

(2)分段开关过流II段整定

分段开关过流II段时间定值整定为0.2秒，电流定值I_fz2与出线开关过流I段保护实现级差配合，按照以下条件配合，即：

I_fz2≤K_p*I_cz2

其中：K_p为配合系数，取0.9；I_cz2为出线开关过流II段电流定值。

本发明的有益效果是，本发明按以上方法配置的保护和整定的保护定值，可以实现故障可靠切除，并且在分段开关后端的线路出现故障时，不会引起线路出线开关跳闸，使线路分段开关前的线路不受影响，如果特殊小分支线上发生故障，也可以只切除小分支，而不影响线路其他部位的正常供电。该两级整定方法，层次清晰，整定方便简单，可大大提高了单端供电10千伏线路的供电可靠性。

附图说明

图1为135kV变电站10kV线路分段开关设置示意图。

具体实施方式

本发明的具体实施方式如图1所示。

本实施例对主干线和分支线定义如下：

主干线：10kV线路从变电站出线开关开始，沿各通道至各末端的路径中，长度最长的路径所经过的线路定义为主干线。

分支线：10kV线路上从主干线上分出去的向其他方向延伸至该方向最末端的导线部分。

本实施例在10kV线路主干线上设置一台分段开关，配网保护分为两级保护，第一级保护为变电站出线开关保护，第二级保护为分段开关保护。

10kV线路从出线开关沿各条通路到各末端的路径中，长度最长的路径所经过的线路定为主干线。主干线上的分段开关位置选择主干线中点位置附近、或能将全线负荷大致平分处，并综合考虑分支线情况优化调整，选用的分段开关应满足技术要求。

在出线开关与分段开关之间有大分支时，且出线开关至大分支末端间线路的阻抗大于出线开关至分段开关间线路的阻抗(将该阻抗称为线路定值阻抗，记为Z₁)，则在该分支线路上阻抗最接近Z₁的地方，设置一个分支线开关，该分支线开关与分段开关同为第二级开关保护，分支线开关保护与分段开关保护设置相同的定值。

如果在出线开关与分段开关之间的所有分支上，出线开关至各分支末端间的线路阻抗都小于Z₁，则这些分支上均不设置保护开关，为了方便运维停电检修，可根据需要设置刀闸。

本实施例出线开关保护定值整定如下：

出线开关位于变电站内，其保护一般为微机保护，在该微机保护上设置两段式过流保护，投入过流I段和过流II段，过流III段不投。其定值按如下方式整定：

(1)出线开关过流I段整定

过流I段时间定值整定为0秒，电流定值I_cz1按躲过出线开关至分段开关设置处的故障最大电流整定，即：

I_cz1≥K_k*I_cf.max⁽³⁾

其中：I_cz1为出线开关过流I段电流定值；K_k为可靠系数，取1.3；I_cf.max⁽³⁾为最大运行方式下分段(分支)开关设置处(若有多个分段/分支开关，则取等效阻抗最小处)的三相短路故障电流，I_cf.max⁽³⁾如下式计算：

其中：Z_xt为上级供电系统至出线开关的等效阻抗；Z_cf为出线开关至各分段(分支)开关间线路阻抗最小值。

过流I段灵敏度按最小方式下出线开关处故障最小电流校核，即：

其中：I_c.min⁽²⁾为最小运行方式下出线开关处两相短路故障电流；

K_lm为灵敏度系数，取1.0。当灵敏度小于1.0时，可调整分段开关设置位置，以确保灵敏度不小于1.0。

I_c.min⁽²⁾按照下式计算

(2)出线开关过流II段整定

电流II段时间定值取0.4秒，电流定值I_cz2按如下原则整定：

当出线开关电流互感器变比与线路载流能力匹配，即电流互感器的一次额定电流大于或等于线路热稳定电流时，按如下原则整定：

a)按躲线路最大负荷电流整定，即：

I_cz2≥K_k*Ifhmax

其中：K_k为可靠系数，取1.3；

Ifhmax为年度运行方式中的线路最大负荷电流，可根据线路历史运行记录查询得到。

b)考虑导线的承受能力，即

I_cz2≤I_heat.max

其中：I_heat.max为导线能承受的热稳定电流，可根据电工技术手册查询得到。

匹配时应在a)、b)这两个条件中选取最小值作为电流II段电流定值。

当出线开关电流互感器变比与线路载流能力不匹配，即电流互感器一次额定电流小于线路热稳定电流时，应列计划更换电流互感器以匹配导线载流能力。在此之前，应在整定时考虑电流互感器的载流能力，即：

c)考虑出线开关电流互感器的载流能力整定，即

I_cz2≤1.1×I_N.CT

其中：I_N.CT为出线开关电流互感器额定电流；

不匹配时在a)、b)、c)这三个条件中选取最小值作为电流II段电流定值。

由于10kV线路的电压等级低，且导线线径较小，导线间距小，因此其等效阻抗值相对于高电压等级要大许多，在整定计算各方式下的短路电流时，不能忽略10kV线路及其供电35kV线路的电阻。

本实施例分段开关保护定值整定：

分段开关过流I段时间定值整定为0秒，电流定值I_fz1按躲过出线开关至主线末端的故障最大电流整定，即：

I_fz1≥K_k*I_cm.max⁽³⁾

其中：I_fz1为分段开关过流I段电流定值；K_k为可靠系数，取1.3；I_cm.max⁽³⁾为最大运行方式下出线开关至主线末端的三相短路故障电流，I_cm.max⁽³⁾如下式计算：

其中：Z_xt为上级供电系统至出线开关的等效阻抗；Z_cm为出线开关至线路末端间线路阻抗值。

(2)分段开关过流II段整定

分段开关过流II段时间定值整定为0.2秒，电流定值I_fz2与出线开关过流I段保护实现级差配合，按照以下条件配合，即：

I_fz2≤K_p*I_cz2

其中：K_p为配合系数，取0.9；I_cz2为出线开关过流II段电流定值。

对于主干线和分支线上，存在故障隐患点多、大电机负荷、历史频繁跳闸等现象的小分支线路，可在其前端设置无延时定值的普通开关，电流定值设为其所在线路的保护过流II段电流定值的0.9倍；也可装设快速熔断器，熔断电流设置为该小分支所带负荷总容量的1.3倍对应的电流。

Claims (1)

1.一种单电源10千伏线路两级保护配置和定值整定方法，其特征在于，所述方法在10kV线路主干线上设置一台分段开关，将配网保护分为两级保护，第一级保护为变电站出线开关保护，第二级保护为分段开关保护；分别对出线开关和分段开关进行保护定值整定；

所述出线开关保护定值整定如下：

出线开关位于变电站内，其保护为微机保护，在该微机保护上设置两段式过流保护，投入过流I段和过流II段，过流III段不投；其定值按如下方式整定：

(1)出线开关过流I段整定

过流I段时间定值整定为0秒，电流定值I_cz1按躲过出线开关至分段开关设置处的故障最大电流整定，即：

I_cz1≥K_k*I_cf.max⁽³⁾

其中：I_cz1为出线开关过流I段电流定值；K_k为可靠系数，取1.3；I_cf.max⁽³⁾为最大运行方式下分段开关设置处的三相短路故障电流，I_cf.max⁽³⁾如下式计算：

其中：Z_xt为上级供电系统至出线开关的等效阻抗；Z_cf为出线开关至各分段开关间线路阻抗最小值；

过流I段灵敏度按最小方式下出线开关处故障最小电流校核，即：

其中：I_c.min⁽²⁾为最小运行方式下出线开关处两相短路故障电流；

K_lm为灵敏度系数，取1.0；当灵敏度小于1.0时，可调整分段开关设置位置，以确保灵敏度不小于1.0；

I_c.min⁽²⁾按照下式计算：

(2)出线开关过流II段整定

电流II段时间定值取0.4秒，电流定值I_cz2按如下原则整定：

当出线开关电流互感器变比与线路载流能力匹配，即电流互感器的一次额定电流大于或等于线路热稳定电流时，按如下原则整定：

a)按躲线路最大负荷电流整定，即

I_cz2≥K_k*Ifhmax

其中：K_k为可靠系数，取1.3；

Ifhmax为年度运行方式中的线路最大负荷电流，可根据线路历史运行记录查询得到；

b)考虑导线的承受能力，即：

I_cz2≤I_heat.max

其中：I_heat.max为导线能承受的热稳定电流；

c)考虑出线开关电流互感器的载流能力整定，即：

I_cz2≤1.1×I_N.CT

其中：I_N.CT为出线开关电流互感器额定电流；

所述分段开关保护定值整定如下：

(1)分段开关过流I段整定

分段开关过流I段时间定值整定为0秒，电流定值I_fz1按躲过出线开关至主线末端的故障最大电流整定，即：

I_fz1≥K_k*I_cm.max⁽³⁾

其中：I_fz1为分段开关过流I段电流定值；K_k为可靠系数，取1.3；I_cm.max⁽³⁾为最大运行方式下出线开关至主线末端的三相短路故障电流；I_cm.max⁽³⁾如下式计算：

其中：Z_xt为上级供电系统至出线开关的等效阻抗；Z_cm为出线开关至线路末端间线路阻抗值；

(2)分段开关过流II段整定

分段开关过流II段时间定值整定为0.2秒，电流定值I_fz2与出线开关过流I段保护实现级差配合，按照以下条件配合，即：

I_fz2≤K_p*I_cz2

其中：K_p为配合系数，取0.9；I_cz2为出线开关过流II段电流定值。