作者：朱振洪

来源：《华东科技》2013年第11期

        【摘要】随着电力系统向着自动化方向的发展，对配电线路的安全运行提出了更高的要求，因此配电线路的继电保护装置对整定问题应予足够的重视。本文主要针对10KV的高压配电线路的特点，提出了几种继电保护的整定方法，并着重探讨了整定中短路电流的计算。

        【关键词】配电线路；继电保护；整定计算

        1 继电保护整定计算概述

        1.1 10KV配电线路特点

        一般情况下，配电线路基本以10KV电压等级为主，城市配电网和农村配电网都是如此。但10KV配电线路结构一致性较差，分布严重不均：（1）用户数量不一致：有几个用户的专用型线路，有呈星型的几十台变压器接至同一线路；（2）线路长度不一致：有的线路几百米长，有的线路几公里；（3）配电变压器容量不一致：有的变压器容量达到MVA，有的只有几个KVA；（4）线路出线不一致：有的为35KV出线，有的为110KV出线；（5）线路所处位置不一致：有的线路处于最末级保护，有的线路设置在开关站或变电所。这些配电线路的特点，使得10KV配电线路的继电保护的整定计算时更加重视其选择性、可靠性、灵敏性和速动性。

        1.2 继电保护整定计算的基本任务和步骤

        继电保护的实质就是电力系统的反事故发生的自动切除装置。当电力系统出现故障时，如短路或异常工况发生，有其显著的特点是电流的显著剧增，继电保护通过检测线路电流或电压值，切断大电流情况。继电保护的可靠性、选择性、灵敏性和速动性不仅是继电保护装置本身的工艺问题，其选择性、灵敏性和速动性基本是有整定决定的。当事故发生时，继电保护能够有选择性、可靠的、灵敏的迅速切断故障设备，最大可能减少事故的发生，同时又能够让电力系统最快恢复正常运行状态，这便是继电保护的整定的基本任务。涉及整个电力系统的安全可靠运行，需要一个完整的整定方案。

        通常情况下，按照电力系统的电压等级或设备类型进行编制一套整定方案。整个整定方案中一些特定场合可以使用继电保护的功能来设计整定。如10KV配电线路一般会通过电流速断保护、过电流保护和重合闸等进行编制继电保护的整定。各个局部元件的整定对完整的整定方案即有相对的性又有配合关系。整定的基本步骤如下：

        （1）确定整体整定的类型；

        （2）按继电保护类型对局部线路进行短路计算，确定短路的运行方式、短路类型和分支数；

        （3）计算同一保护类型下的短路故障计算，如距离保护、零序电流保护，算出整定值，做出定值图；

        （4）比较各个整定计算结果，选择最佳方案，提出运行要求；

        （5）做出最终的整体定值图，编写方案说明书。

        2 配电线路继电保护的整定计算

        2.1 继电保护的整定几种方案

        10KV配电线路的保护一般采用电流速断保护、过电流保护及三相一次重合闸构成，对于特殊线路结构可适当考虑保护Ⅱ段、电压闭锁等措施。

        2.1.1 电流速断保护

        通常情况下10KV线路为保护的最末级或次末级，定值计算灵敏性较高，一般以下面两种计算结果中的较大值作为电流速断保护的整定值。

        （1）以避开配电变压器二次侧最大短路电流整定：

        ，其中 为速断一次值， 为可靠系数，一般取1.5。

        （2）当保护安装在主变过流保护处时，线路电流速断整定值与主变过流整定值相互配合： ，其中Igl为变电所各主变对最小过电流值，Kn主变电压的变比，Ie为主变额定电流一次值。

        对于电流速断保护的灵敏度校验，按最小运行方式线路保护不小于线路长度对15℅整定，速断保护对长度可以为线路对全长， ，其中 为线路15%处的最小短路电流。

        2.1.2 过电流保护

        对于过电流保护一般下面两种情况的电流最大值整定。

        （1）按避开线路最大负荷电流整定。需要考虑的负荷自启动系数 和继电器返回的系数 及保护可靠系数 。综合系数 。过电流定值 ，其中 为线路最大负荷电流，具体计算值可以利用自动化设备采集的最大负荷电流。

        （2）按避开线路上配电变压器的励磁涌流整定。变压器容量越大，涌流越大，一般变压器的涌流为额定电流对4-6倍。因为存在重合闸装置对后加速特性，继电保护对过流整定值如果没有避开励磁涌流，这重合闸操作就会失败。同时，配电线路负荷的分散性也决定了线路总励磁涌流比同容量对单台变压器对励磁涌流小，所以实际取值时，可以适当降低励磁涌流值。

        对于过流保护的灵敏度校验，近后备段按最小运行方式下线路末端故障，灵敏度大于等于1.5；远后备段按最小方式校验线路末端较小配变二次侧故障，灵敏度大于等于1.2。

        其中， 为配电线路一次侧末端最小短路电流， 为配电线路二次侧末端最小短路电流。

        2.1.3 重合闸

        三相一次自动重合闸是10KV配电线路通常采取的线路最末级保护措施。三相一次自动重合闸不需要其他的继电保护配合，所以整定时相对，只需考虑重合闸的动作成功率和缩短重合的停电时间，最大限度减少因重合闸造成的用电负荷带来的影响。

        重合闸的成功率由灭弧时间和造成短路的外部物体滞留故障处的时间决定。灭弧时间一般小于0.5S，而外部物体的滞留时间往往不定且相对较长。一般情况下，重合闸时间采用0.8～1.5S，供电可靠性要求较低的农村电网，短暂停电造成损失较小的特点，为实现高的重合成功率一般重合闸时间设定为2S。重合闸具有重合闸软压板投入、重合闸闭锁开入、不对应启动重合闸、同期角小于同期定值等功能。

        2.2 短路电流计算

        通过对短路计算来决定继电保护的整定值，以确保电力设备安全运行。短路电流计算的准确决定了整定计算的准确度。计算时将线路等效于一个无限大功率电源和和一个电抗组成，例如图1所示的电路，母线C左边部分可以为发电厂，变电所或配电线路等。可以等效成下面一个无限大功率电源流过阻抗为XS，选取基准功率 ，电源对短路点的阻抗的标幺值为 ，电源电势的标幺值取1，则短路电流周期分量 = ，短路电流的有名值为 = ，则三相短路时的电流值 ，其中，Is、Ss为有名值，XS*是以SB为基准功率的电抗标么值。

        3 结束语

        10KV配电线路的继电保护的整定相对较为简单，但线路的复杂性和负荷的多边性，仍不能忽视其整定的重要性。配电线路的安全、稳定、可靠地运行涉及千家万户的用电安全，因此整定值的精确度至关重要。本文对配电线路的整定方案做了较为完整的介绍，为电力系统的工作人员提供一定的参考价值，提供一定借鉴。

        参考文献：

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        [5]胡秀国，周兴凤.10 kV配电线路保护整定计算分析[J].电气传动，2011.

        [6]李火中.电力系统继电保护与自动装置[M].北京：中国电力出版社，2008.

        作者简介：

        朱振洪（1976-），男，浙江宁波人，副高级工程师，从事电力信息化、计算机软件技术、电力系统自动化专业。下载本文