10kV继电保护:配哪些保护?定值怎么算?(10kv继电保护装置试验报告) ypxx.net

基于笔者对10多个10kV配电所继电保护方案及整定计算的实践经验,为确保保护动作的选择性与可靠性,从区域站10kV出线到开关站10kV进出线,均统一选用了定时限速断和定时限过流保护。以下将结合具体的保护配置及时间设定,对整定计算的全过程进行详细梳理。

整定计算的首要原则是严格符合《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》等相关国家标准,同时必须严格保障继电保护的可靠性、选择性、灵敏性和速动性。在确定系统运行方式时,依据《城市电力网规划设计导则》,为取得合理的经济效益并限制短路电流,城网10kV短路电流宜控制在16kA以内,110kV站的两台变压器通常采用分列运行方式,高低压侧分段开关均配置备用电源自动投入。计算中设定系统最大运行方式(方式1)为110kV系统由阻抗小的电源供电,最小运行方式(方式2)为由阻抗大的电源供电;若缺乏110kV系统阻抗资料,鉴于3~35kV系统元件阻抗相对较大,可近似认为110kV系统网络容量为无限大。本计算选取的基准参数为:基准容量100MVA,10kV基准电压10.5kV,10kV基准电流5.5kA。

针对10kV系统保护参数,通常只设一套定值,按最大运行方式计算动作值,并按最小运行方式校验灵敏度。校验标准要求在保护范围末端灵敏度KL≥1.5,速断保护KL≥2,近后备保护KL≥1.25,远后备保护KL≥1.2。在短路电流计算环节,以110kV站一台31.5MVA变压器为例,10kV侧4km电缆线路的阻抗计算为0.073×4=0.29(架空线每km按0.364计算);而对于10kV开关站至用户变电所仅数百米的1000kVA变压器线路,因其阻抗极小,计算时可忽略不计。

在具体整定计算中,开关站出线(10DL)若电源线路较短(如电缆小于3km)且变压器未设差动保护,可采用线路-变压器组保护。其速断动作电流需躲过变压器低压侧最大三相短路电流,动作时间t=0S;过流保护动作电流需躲过可能的过负荷电流(如干变过负荷系数取1.5,或按大风机、水泵启动电流实际换算),返回系数取0.95,动作时间t=0.3S。若灵敏度不足,可改为低电压闭锁过流保护,电流元件躲开变压器额定电流,低电压元件则按低于正常最低工作电压及躲过电动机自起动条件整定。此外,对于需跳闸的变压器超温或瓦斯保护,可在高压侧设带分励脱扣器的负荷开关。

开关站进线(8DL)虽按规范可不设,但本方案将其作为出线保护拒动时的后备及母线保护。其限时速断动作电流需与开关站所有出线中最大一台变压器的速断保护配合,配合系数取1.1,动作时间t=0.3S;时限过流动作时间设为t=0.6S。区域站10kV出线(5DL)的限时速断需与开关站出线(8DL)的限时速断配合,配合系数1.1,动作时间t=0.4S;其时限过流需躲过线路过负载电流(如大电机启动或实验冲击电流),动作时间t=0.7S。

对于分段开关的保护,区域站10kV分段开关(2DL)和开关站10kV分段开关(7DL)均设置充电保护,目的是躲开母线充电时的变压器励磁涌流,延时t=0.2S动作,充电完成后保护退出。若开关站出线带2台及以上变压器,其速断动作电流需躲过其中最大者,t=0S;时限过流躲过线路过负载电流,t=0.3S。对于区域站至住宅小区的供电线路(单线单环或双环开环运行),其限时速断(t=0.4S)和时限过流(t=0.7S)均需与小区变压器的高压熔断器配合。

区域站主变低压侧开关(1DL、3DL)设置过电流保护,作为主变低后备、10kV母线保护及出线远后备。动作电流按躲过主变最大负荷电流(含一台主变故障或检修时的负荷转移及电机启动)整定,要求对K-2点灵敏度KL≥2,对K-3点KL≥1.2。该保护采用一段二时限模式:第一时限1.1S跳10kV分段开关,第二时限1.5S跳本侧开关。关于时间级差,微机保护在开关站取△t=0.3S,区域站为提高可靠性取△t=0.4S;电磁继电器保护则均取△t=0.4S。为避免CT饱和,建议保护与测量CT分开并使用不同变比(如保护用300/5A)。

针对10kV中性点非直接接地系统的单相接地故障,需在10kV母线上装设接地监视装置作用于信号,PT开口三角电压继电器整定值为15V,并设微机型消谐器以防铁磁谐振。若区域站或开关站出线较多,可设微机小电流接地信号装置以迅速判别故障出线,或直接利用各间隔微机保护的选线功能,无需专门装置。

在自动装置设定方面,10kV架空出线重合闸动作投入时间设为1S。备用电源自动投入(备自投)的时间设定需分级配合:区域站10kV分段开关(2DL)的备自投时间取“110kV桥开关备自投时间+0.4S”与“主变高后备动作时间+0.4S”中的最大值;各开关站10kV分段开关的备自投时间则在2DL备自投时间基础上再增加0.4S。备自投的动作电压设定为:工作电源失压动作电压25V(PT二次侧),备用电源监视动作电压70V(PT二次侧)。

本方案经多年运行考验,完全符合可靠性、速动性、选择性、灵敏性四项原则。对于区域站,动作时间控制在1S以内,有效保证了10kV各设备和线路的热稳定。与反时限过流保护相比,该方案动作时间准确、误差小、整定容易且选择性更好,多次动作均未出现误动情况,切实保障了供电的可靠性。

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