10kV配電線路保護的整定計算

　　一.10kV配電線路的特點

　　10kV配電線路結構特點是一致性差，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，有的線路上卻有幾千kVA的變壓器；有的線路屬于最末級保護，有的線路上設有開關站或有用戶變電所等。

　　二.問題的提出

　　對于輸電線路，由于其比較規(guī)范，一般無T接負荷，至多有一、二個集中負荷的T接點。因此，利用規(guī)范的保護整定計算方法，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，整定計算時需做一些具體的特殊的考慮，以滿足保護"四性"的要求。

　　三.整定計算方案

　　我國的10kV配電線路的保護，一般采用電流速斷、過電流及三相一次重合閘構成。特殊線路結構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、電壓閉鎖等）。下面的討論，是針對一般保護配置而言的。

　　（1）電流速斷保護：

　　由于10kV線路一般為保護的最末級，或最末級用戶變電所保護的上一級保護。所以，在整定計算中，定值計算偏重靈敏性，對有用戶變電所的線路，選擇性靠重合閘來保證。在以下兩種計算結果中選較大值作為速斷整定值。

　?、侔炊氵^線路上配電變壓器二次側最大短路電流整定。實際計算時，可按距保護安裝處較近的線路最大變壓器低壓側故障整定。

　　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最大短路電流

　?、诋敱Ｗo安裝處變電所主變過流保護為一般過流保護時（復合電壓閉鎖過流、低壓閉鎖過流除外），線路速斷定值與主變過流定值相配合。

　　Ik=Kn×（Igl-Ie）

　　式中

　　Idzl－速斷一次值

　　Kn－主變電壓比，對于35/10降壓變壓器為3.33

　　Igl－變電所中各主變的最小過流值（一次值）

　　Ie－為相應主變的額定電流一次值

　?、厶厥饩€路的處理：

　　a．線路很短，最小方式時無保護區(qū)；或下一級為重要的用戶變電所時，可將速斷保護改為時限速斷保護。動作電流與下級保護速斷配合（即取1.1倍的下級保護最大速斷值），動作時限較下級速斷大一個時間級差（此種情況在城區(qū)較常見，在新建變電所或改造變電所時，建議保護配置用全面的微機保護，這樣改變保護方式就很容易了）。在無法采用其它保護的情況下，可靠重合閘來保證選擇性。

　　b．當保護安裝處主變過流保護為復壓閉鎖過流或低壓閉鎖過流時，不能與主變過流配合。

　　c．當線路較長且較規(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保證選擇性與靈敏性。

　　d．當速斷定值較小或與負荷電流相差不大時，應校驗速斷定值躲過勵磁涌流的能力，且必須躲過勵磁涌流。

　?、莒`敏度校驗。按最小運行方式下，線路保護范圍不小于線路長度的15%整定。允許速斷保護保護線路全長。

　　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

　?。?）過電流保護：

　　按下列兩種情況整定，取較大值。

　?、侔炊氵^線路最大負荷電流整定。隨著調度自動化水平的提高，精確掌握每條線路的最大負荷電流成為可能，也變得方便。此方法應考慮負荷的自啟動系數(shù)、保護可靠系數(shù)及繼電器的返回系數(shù)。為了計算方便，將此三項合并為綜合系數(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－負荷自啟動系數(shù)，取1～3

　　Kf－返回系數(shù)，取0.85

　　微機保護可根據(jù)其提供的技術參數(shù)選擇。而過流定值按下式選擇：

　　Idzl=KZ×Ifhmax

　　式中

　　Idzl－過流一次值

　　Kz－綜合系數(shù)，取1.7～5，負荷電流較小或線路有啟動電流較大的負荷（如大電動機）時，取較大系數(shù)，反之取較小系數(shù)

　　Ifhmax－線路最大負荷電流，具體計算時，可利用自動化設備采集最大負荷電流

　　②按躲過線路上配變的勵磁涌流整定。變壓器的勵磁涌流一般為額定電流的4～6倍。變壓器容量大時，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），如果過流值不躲過勵磁涌流，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。由于配電線路負荷的分散性，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，在實際整定計算中，勵磁涌流系數(shù)可適當降低。

　　式中

　　Idzl－過流一次值

　　Kcl－線路勵磁涌流系數(shù)，取1～5，線路變壓器總容量較少或配變較大時，取較大值

　　Sez－線路配變總容量

　　Ue－線路額定電壓，此處為10kV

　　③特殊情況的處理：

　　a．線路較短，配變總容量較少時，因為滿足靈敏度要求不成問題，Kz或Klc應選較大的系數(shù)。

　　b．當線路較長，過流近后備靈敏度不夠時（如15km以上線路），可采用復壓閉鎖過流或低壓閉鎖過流保護，此時負序電壓取0.06Ue，低電壓取0.6～0.7Ue,動作電流按正常最大負荷電流整定，只考慮可靠系數(shù)及返回系數(shù)。當保護無法改動時，應在線路中段加裝跌落式熔斷器，最終解決辦法是網(wǎng)絡調整，使10kV線路長度滿足規(guī)程要求。

　　c．當遠后備靈敏度不夠時（如配變?yōu)?～10kVA，或線路極長），由于每臺配變高壓側均有跌落式熔斷器，因此可不予考慮。

　　d．當因躲過勵磁涌流而使過流定值偏大，而導致保護靈敏度不夠時，可考慮將過流定值降低，而將重合閘后加速退出（因10kV線路多為末級保護，過流動作時限一般為0.3s，此段時限也是允許的）。

　?、莒`敏度校驗：

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

　　Idzl－過流整定值

　　四.重合閘

　　10kV配電線路一般采用后加速的三相一次重合閘，由于安裝于末級保護上，所以不需要與其他保護配合。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，重合閘時間采用0.8～1.5s；農(nóng)村線路，負荷多為照明及不長期運行的小型電動機等負荷，供電可靠性要求較低，短時停電不會造成很大的損失。為保證重合閘的成功率，一般采用2.0s的重合閘時間。實踐證明，將重合閘時間由0.8s延長到2.0s，將使重合閘成功率由40%以下提高到60%左右。

　　五.有關保護選型

　　10kV線路保護裝置的配置雖然較簡單，但由于線路的復雜性和負荷的多變性，保護裝置的選型還是值得重視的。根據(jù)諸城電網(wǎng)保護配置情況及運行經(jīng)驗，建議在新建變電所中應采用保護配置全面的微機保護。微機保護在具備電流速斷、過電流及重合閘的基礎上，還應具備低壓（或復壓）閉鎖、時限速斷等功能，以適應線路及負荷變化對保護方式的不同要求。