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10kV配电所继电保护配置及整定值的计算方法
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专注微机保护

时间 : 2022-01-08 09:00 浏览量 : 20

   说到10kV配电系统继电保护配置及整定值的计算,想必大部分电气设计人员再熟悉不过,但对于刚刚参加电气设计工作不久的新人来说就可能一脸懵了。10kV配电系统广泛地应用在城镇和乡村的用电中,但在继电保护配置及定值计算方面往往不完善,常发生故障时断路器拒动或越级跳闸,影响单位用电和系统安全,因此,完善配置10kV配电系统的保护及正确计算定值十分重要。那么10kV配电系统中继电保护具体如何配置?它的定值又应该如何计算呢?下面就跟着小编一起来学习一下吧!

微机保护屏

1、前言

   笔者曾做过10多个10kV配电所的继电保护方案、整定计算,为保证选择性、可靠性,从区域站10kV出线、开关站10kV进出线均选用定时限速断、定时限过流。保护配置及保护时间设定。

2、继电保护整定计算的原则

(1)需符合《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。

(2)可靠性、选择性、灵敏性、速动性应严格保障。

3、继电保护整定计算用系统运行方式

   (1)按《城市电力网规划设计导则》:为了取得合理的经济效益,城网各级电压的短路容量应该从网络的设计、电压等级、变压器的容量、阻抗的选择、运行方式等方面进行控制,使各级电压断路器的开断电流以及设备的动热稳定电流得到配合,该导则推荐10kV短路电流宜为Ik≤16kA,为提高供电可靠性、简化保护、限制短路电流,110kV站两台变压器采用分列运行方式,高低压侧分段开关均采用备用电源自动投入。
   (2)系统最大运行方式:110kV系统由一条110kV系统阻抗小的电源供电,本计算称方式1。
   (3)系统最小运行方式:110kV系统由一条110kV系统阻抗大的电源供电,本计算称方式2。
   (4)在无110kV系统阻抗资料的情况时,由于3~35kV系统容量与110kV系统比较相对较小,其各元件阻抗相对较大,则可认为110kV系统网络容量为无限大,对实际计算无多大影响。

(5) 本计算:基准容量Sjz=100MVA,10kV基准电压Ujz=10.5kV,10kV基准电流Ijz=5.5kA。

4、10kV配电系统保护参数

   只设一套,按最大运行方式计算定值,按最小运行方式校验灵敏度(保护范围末端,灵敏度KL≥1.5,速断KL≥2,近后备KL≥1.25,远后备保护KL≥1.2)。

5、短路电流计算

   110kV站一台31.5MVA,10kV 4km电缆线路(电缆每km按0.073,架空线每km按0.364) =0.073×4=0.29。
   10kV开关站1000kVA:(至用户变电所电缆长度只有数十米至数百米,其阻抗小,可忽略不计)。

6、10kV继电保护的整定计算

  (1)开关站出线(10DL)

   当变压器采用过电流而不采用差动保护时,其电源线路较短时,例如电缆长度小于3km时,采用线路--变压器组保护装置(即线路与受电变压器保护共用)。
   1)速断动作电流:躲过变压器低压侧最大三相短路电流:t=0S
   2)过流保护动作电流:躲过可能出现的过负荷电流,如干变按Kgh=1.5,如大的风机、水泵等启动电流, 按实际换算到10kV侧电流,Kgh可能为1.2、1.3等,微机保护按厂家提供资料,返回系数Kh=0.95,t=0.3S。如灵敏度不够,改为低电压闭锁的过电流保护,电流元件按躲开变压器的额定电流整定,而低电压闭锁元件的起动电压则按照小于正常情况下的最低工作电压及躲过电动机自起动的条件来整定。
   3)对变压器超温,瓦斯保护需跳闸者,变压器高压侧设负荷开关带分励脱扣器,作用于跳闸。
 (2)开关站进线(8DL)
   按规范可不设,本方案设的目的作为出线保护及其相关元件故障如电磁线圈断路而拒动时的后备保护及3~10kV母线的保护。
   1)限时速断动作电流:同开关站所有出线的最大一台变压器速断保护相配合,配合系数Kph=1.1,t=0.3S。
   2)时限过流动作电流:,t=0.6S。
(3)区域站10kV出线(5DL)
  1)限时速断动作电流:同开关站出线(8DL)限时速断保护相配合,配合系数Kph=1.1,t=0.4S

  2)时限过流动作电流:躲过线路过负载电流(如大电动机启动电流,某些实验时的冲击电流等),t=0.7S。

(4)区域站10kV分段开关(2DL)

设充电保护,按躲开10kV母线充电时变压器励磁涌流,延时t=0.2S动作,充电后保护退出,t=0.2S。
(5)开关站10kV分段开关(7DL)
同2DL原则,t=0.2S。
  (6)开关站出线带2台及以上变压器
   1)速断动作电流:躲过中最大者,t=0S。
   2)时限过流动作电流:躲过线路过负载电流, t=0.3S。
 (7)区域站至住宅小区供电线路(单线单环或双环、开环进行)
   1)限时速断动作电流:同6.A原则,t=0.4S(同小区变压器的高压熔断器配合)。
   2)时限过流动作电流:同6.B原则,t=0.7S(同小区变压器的高压熔断器配合)。
 (8)区域站主变低压侧开关1DL、3DL
   设过电流保护(作为主变低后备保护,10kV母线保护及出线远后备保护),其动作电流按躲过主变的最大负荷电流(当一台主变故障或检修时的负荷电流及电动机启动等),对K-2点要求KL≥2,对K-3点要求KL≥1.2。保护为一段二时限,第一时限1.1S跳10kV分段开关,第二时限1.5S跳本侧开关。
 (9)关于时间级差说明
  1)对微机保护,开关站△t为0.3S,对区域站为提高可靠性△t为0.4S。
  2)对电磁继电器保护,选精度较好的时间继电器,△t在开关站,区域站△t均为0.4S。
(10)为避免CT饱和,可采用保护与测量CT分开,用不同的变比,如保护用300/5A等。
(11)对10kV中性点非直接接地电力网中的单相接地故障
   1)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:Udz=15V,为避免铁磁谐振,在开口三角上设一个微机型消谐器。
   2)区域站、开关站10kV出线较多,设微机小电流接地信号装置,可迅速判别某出线单相接地故障(对微机保护,10kV小电流接地选线功能通过各10kV间隔的监控保护实现,无需专门的装置)。

7、备自投装置的设定

(1)10kV架空出线重合闸:动作投入时间1S。
(2)备用电源自动投入
1)区域站10kV分段开关(2DL)自动投入时间:
a. t=110kV桥开关备自投时间+0.4S;
b. t=主变高后备动作时间+0.4S;
c. 取a与b的最大值。
2)各开关站10kV分段开关备自投时间=2DL备自投时间+0.4S
3)备自投动作电压
工作电源失压动作电压:25V(PT二次侧电压)
备用电源监视动作电压:70V(PT二次侧电压)

8、文章总结

   本方案经多年运行考验,符合可靠性、速动性、选择性、灵敏性四性原则,对区域站,动作时间小于1S,保证了10kV各设备和线路的热稳定,同反时限过流相比,动作时间准确、误差小、容易整定、选择性好。多次动作,未出现误动情况,保证了供电的可靠性。

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