基于供电可靠性的配电网继电保护规划

2017-03-09瞿海军

环球市场 2017年12期

关键词：零序断路器短路

瞿海军

重庆渝电工程监理咨询有限公司

基于供电可靠性的配电网继电保护规划

瞿海军

重庆渝电工程监理咨询有限公司

为了更好地进行配电网继电保护规划，本文提出了配电网继电保护的配置原则，基于所推导的继电保护对供电可靠性影响，能够更加科学地开展规划并能够定量评估规划效果。

配电网；故障；继电保护；供电可靠性；规划

1 目前配电网继电保护存在的问题

1.1 配置与整定不合理，动作选择性差。出口断路器配置瞬时速断(I段)保护，按躲过线路末端最大短路电流整定，当保护区内配电变压器、分支线故障时将造成全线停电；分段断路器、分支线断路器配置过流脱扣器，无法与上下级保护配合；分界开关配置瞬时速断保护，无法与下级保护配合。

1.2 小电流接地保护问题没有得到很好地解决，选线装置动作正确率不到50%。

1.3 高阻接地故障保护问题。断线坠地威胁人身安全；断线坠地故障的电流往往只有几个安培，现有零序电流保护无法保护高阻接地故障。

2 配电网短路保护规划

2.1 保护配置与整定原则

配电线路短路电流幅值与故障距离基本成反比关系。近距离故障时，短路电流急剧下降；远距离故障时短路电流变化比较平缓。线路长度大于10km时，末端最小短路电流约为1～2kA。配电网保护设备主要包括断路器、重合器、跌落式熔断器、限流式熔断器等。配电网保护配置与整定的主要原则为：服从上级保护，保证主网安全；尽可能减少故障停电范围；尽可能减少电压暂降危害；不可能做到绝对的选择性，需要在选择性、快速性、经济性与管理维护方便之间做出选择；尽量避免繁琐的整定计算。

2.2 国外配电网保护配置与整定情况

法国配电网一般配置三级保护。出口断路器配置电流II段与III段保护，II段保护的动作时限为0.5s；中压用户(分支线)保护动作时限0.2s；配电变压器配置跌落式熔断器或负荷开关-熔断器组合，大短路电流时可在0.1s内清除故障。美国配电网的配电线路比较长，一般在出口断路器配置反时限保护；线路分段开关配置具有反时限动作特性的重合器；分支线路配置熔断器保护。广泛采用前加速重合闸，避免瞬时性故障时分支线熔断器熔断。

2.3 对中国配电网保护配置与规划的建议

(1)环网线路保护的配置与规划。环网线路长度较短，供电电源不固定，宜采用二级保护配置方案：出口断路器，一般只配置II段与III段保护，避免配电变压器故障越级跳闸。主变压器耐短路电流能力差时配置I段保护，保护区设为1km，因为1km外短路电流下降50%，电流定值可设为母线短路电流的60%；配电变压器，800kVA以下采用熔断器保护，800kVA以上采用断路器保护；出口断路器不配置I段保护时，用户分界开关可配置I段保护，快速切除用户系统内故障；下游多台配电变压器时采用一次重合闸，恢复非故障配电变压器供电。出口断路器配置I段保护时，I段保护区外的分界开关可配置I段保护；架空分支线路开关，采用电流型自动分支开关，两次过流失压计数后跳开隔离分支线路上永久性故障。出线断路器采用二次重合闸，一方面与自动分支开关配合，同时也可以进一步提高重合闸成功率。

(2)放射式长架空线路保护配置与规划：应采用三级保护方案。出口断路器配置三段式电流保护，I段保护的保护区选为1km；Ⅱ段保护动作时限0.5s；出口断路器I段保护区外分支开关(分界开关)配置II段保护，动作时限0.25s。出口断路器-分支开关(分界开关)-配电变压器三级保护配合，避免配电变压器与分支线故障时出口断路器越级跳闸。分支开关保护配置一次重合闸，避免瞬时故障造成停电；线路大于10km时，出口断路器III段保护在线路末端短路时灵敏度可能不满足要求，这种情况下，线路中间分段开关采用断路器，配置III段保护；线路长度大于20km，可在主干线路上部署2个或3个断路器保护，互相之间通过动作时限配合。

(3)小电阻接地系统单相接地保护。对于小电阻接地系统，不同点接地短路电流变化不明显。因此应采取定时限零序过电流(III段)保护；出口断路器保护动作时限选为2s；可采用出口断路器-分支开关-分界开关-配电变压器四级保护方案。配电变压器采用零序电流I段保护快速切除故障。

3 小电流接地保护规划

3.1 小电流接地故障检测的难点

小电流接地故障检测比较困难，其原因主要有：接地电流小。纯架空线路系统的接地电流(电容电流)一般小于10A，谐振接地系统消弧线圈补偿后的残流小于10A；消弧线圈补偿电流导致故障线路零序电流出现幅值小于非故障线路的零序电流、且二者方向相同的情况；约10%的故障存在间歇性接地现象，电弧不稳定，零序电流存在严重的非线性现象；高阻(电阻在1kΩ以上)故障比例高，约占5%，即使采用小电阻接地方式也难以检测高阻故障。

3.2 中国的小电流接地保护问题

在中国，小电流接地故障选线技术的应用效果总体来说不理想。目前许多变电站的选线装置形同虚设，其动作准确率不到50%，造成其主要原因包括：没有得到应有的重视，没有像对待短路保护装置那样对待选线装置；缺少技术规程与规范；现有变电站设计规程不允许安装专门的选线装置；产品选型与整定不合理；不安装零序电流互感器或者零序电流互感器选型不合理；生产厂家多，产品质量不过关；管理维护跟不上。小电流接地故障保护指小电流接地故障的选线与定位技术。目前日本以及欧洲各国都已基本解决了小电流接地故障保护问题。