中卫城市配电网继电保护定值整定分析

[摘 要]城市电网中10kV配电网是供电系统的重要组成部分，它的安全稳定运行与我们的生活息息相关。10kV配电网的正常运行不但直接关系到企业生产的正常通畅，更影响到电力系统的健康安全运行。论文以中卫城市配电网为例，从配电网结构入手，分析了不同连接方式下，继电保护定值整定方案。

[关键词]配电网、继电保护、定值整定

中图分类号：TM53 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）33-0106-02

1、问题的提出

配电网作为城市供电系统的重要组成部分，根据城市规模的不同，其网络规模、网架结构、传输介质等同样是千差万别。针对不同的网络特点，继电保护配置、各级保护之间的配合也是大相径庭。为此，针对不同网络特点，分析继电保护整定方案就显得尤为重要。

2、影响因素分析

中卫市沙坡头区有配电网线路27条，其中架空线路8条，电缆线路19条，以110kV文昌变、滨河变、卫北变、美利变为单位分片供电，电网结构型式为单环网结构，开环运行。

架空线路有单辐射线路4条，手拉手线路4条，电缆线路有单辐射线路7条，手拉手线路12条。

当前，配电网线路正在进行配电自动化建设及网架结构调整的改造工作，改造完成后，将实现满足N-1线路占有率达85%以上，大部分配网线路将实现手拉手供电，且改造后，网架结构也将发生变化，而此过程中，将出现各类典型网架结构并存的情况，这也使得继电保护整定需根据不同网架结构分类进行整定。以下将对各类网架结构分别进行分析，并制定与之相适应的整定方案。

3、方案制定

3.1 主干线路多级保护的单辐射电缆线路的定值整定分析

主干线路多级保护的单辐射电缆线路结构示意图

如图，自线路首端至线路末端，每一级分支箱进线都装有断路器并配有保护装置，分支箱至用户则仅配有负荷开关，这就使得网架结构如同一个糖葫芦串式结构，一旦线路发生故障（包括主干网或用户线路），则主干网断路器保护将动作，自动作点以下主干网全部失压。如下图：

针对这类线路，制定以下整定原则：

3.1.1 过流保护

1）过流保护考虑与变电站过流三段配合，没有过流三段的，考虑与过流二段配合，电流动作值低于变电站过流三/二段20%以上，时间小于变电站过流三/二段时限0.3S以上

2）涉及多级次保护配合，级次多余于三级的，时间级差设置为0.2S，三级及以下的，时间级差设置为0.3S

3）对于多级保护配合，时间级差设置饱和情况，线路末端剩余保护级次配合，可以不考虑时间级差且线路末端过流保护（1级保护）时限不应小于0.1S（避过涌流时间）

4）过流保护电流定值应考虑相应分支箱（环网柜）负荷情况（包括本分支箱用户及出线所带下段所有用户），并留有新增负荷余度

3.1.2 限时速断保护

1）限时速断保护时限定值，仅考虑避过涌流，而不考虑保护级次配合

2）限时速断保护电流值，应考虑本线路全线负荷总量（大于年运行负荷最大值并留有一定余度）

3）限时速断保护定值，应保持全线一致

3.1.3 速断保护

1）速断保护电流值，应考虑避过涌流与线路最大负荷电流（装见容量），但应小于变电站过流I段保护20%以上

2）速断保护时限应为零

3.2 主干线路多级保护的手拉手电缆线路定值整定分析

主干线路多级保护的电缆线路结构示意图

如图， 主干线路多级保护的手拉手线路相当于将两条单辐射线路通过分段环网柜连接在一起，在分段环网柜处仍保留一台分段断路器并配有保护，这样的结构就使得，在线路手拉手运行时，原线路首端的断路器及其保护成为线路末端，为此，针对这类线路，设计以下整定原则：

3.2.1 过流保护

1）过流保护考虑与变电站过流三段配合，没有过流三段的，考虑与过流二段配合，电流动作值低于变电站过流三/二段20%以上，时间小于变电站过流三/二段时限0.3S以上

2）涉及多级次保护配合，级次多余于三级的，时间级差设置为0.2S，三级及以下的，时间级差设置为0.3S

3）对于多级保护配合，时间级差设置饱和情况，线路末端剩余保护级次配合，可以不考虑时间级差，且线路末端过流保护时限不应小于0.1S（避过涌流时间）

4）过流保护电流定值应考虑相应分支箱（环网柜）负荷情况（包括本分支箱用户及出线所带下段所有用户），并留有新增负荷余度

5）过流保护仅考虑本线路全线负荷，不考虑拉手情况下联络线路负荷情况

3.2.2 限时速断保护

1）限时速断保护时限定值，仅考虑避过涌流，而不考虑保护级次配合

2）限时速断保护电流值，应考虑拉手情况下，本线路及联络线路全线负荷总量（大于年运行负荷最大值并留有一定余度）

3）限时速断保护定值，应保持全线一致

3.2.3 速断保护

1）速断保护电流值，应考虑避过涌流与线路（本线路和联络线路）最大负荷电流，但应小于变电站过流I段保护20%以上

2）速断保护时限应为零

说明：正常运行方式下，过流保护、限时速断、速断保护均应投入，拉手情况下，退出过流保护，投入限时速断保护、速断保护；其中分段断路器过流保护任何情况下都应退出。

3.3 主干线路三级以内保护的单辐射架空线路定值整定分析

主干线路三级以内保护的单辐射架空线路结构示意图

中卫城网单辐射架空线路，分段开关一般不超过三台，用户线路装有分界开关或跌落保险，这样的网架结构，主干线路保护级次不多于三级，用户线路故障时，可以通过分界开关保护进行故障隔离。针对这类线路，制定以下定值整定原则：

3.3.1 过流保护

1）过流保护考虑与变电站过流三段配合，没有过流三段的，考虑与过流二段配合，电流动作值低于变电站过流三/二段20%以上，时间小于变电站过流三/二段时限0.3S以上

2）分界开关与线路末端分段开关过流保护时限定值设为0.1S（避过涌流），向线路首端方向，每一级分段开关过流保护时间级差设为0.3S

3）分界开关过流保护电流定值应考虑分界开关所带负荷，分段开关过流保护电流定值应考虑分段开关以下线路全部负荷之和，并留有新增负荷余度。

3.3.2 限时速断保护

1）限时速断保护时限定值，仅考虑避过涌流，而不考虑保护级次配合

2）分段开关限时速断保护电流值，应考虑拉手情况下，本线路及联络线路全线负荷总量（大于年运行负荷最大值并留有一定余度）并保持全线一致

3）分界开关限时速断保护电流值，应考虑分界开关所带（环网柜）负荷情况，并留有新增负荷余度

3.3.3 速断保护

1）速断保护电流值，应考虑避过涌流与线路最大负荷电流（装见容量），但应小于变电站过流I段保护20%以上

2）速断保护时限应为零

3.4 主干线路三级以内保护的手拉手架空线路定值整定分析

主干线路三级以内保护的手拉手架空线路结构示意图

主干线路三级以内保护的手拉手架空线路可以看成两条单辐射架空线路通过联络开关连接而成，在手拉手运行时同样存在过流保护级次配合问题，为此，制定以下整定原则：

3.4.1 过流保护

1）过流保护考虑与变电站过流三段配合，没有过流三段的，考虑与过流二段配合，电流动作值低于变电站过流三/二段20%以上，时间小于变电站过流三/二段时限0.3S以上

2）分界开关与线路末端分段开关过流保护时限定值设为0.1S（避过涌流），向线路首端方向，每一级分段开关过流保护时间级差设为0.3S

3）分界开关过流保护电流定值应考虑各分界开关所带负荷，分段开关过流保护电流定值应考虑分段开关以下线路全部负荷之和，并留有新增负荷余度。

4）过流保护仅考虑本线路全线负荷，不考虑拉手情况下联络线路负荷情况

3.4.2 限时速断保护

1）限时速断保护时限定值，仅考虑避过涌流，而不考虑保护级次配合

2）分段开关限时速断保护电流值，应考虑拉手情况下，本线路及联络线路全线负荷总量（大于年运行负荷最大值并留有一定余度）并保持全线一致

3）分界开关限时速断保护电流值，应考虑分界开关所带（环网柜）负荷情况，并留有新增负荷余度

3.4.3 速断保护

1）速断保护电流值，应考虑避过涌流与线路最大负荷电流（装见容量），但应小于变电站过流I段保护20%以上

2）速断保护时限应为零

说明：正常运行方式下，过流保护、限时速断、速断保护均应投入，拉手情况下，退出过流保护，投入限时速断保护、速断保护；其中分段断路器过流保护任何情况下都应退出。

3.5 主干线路单级保护的单辐射电缆线路定值整定分析

主干线路单级保护的单辐射电缆线路，主干网采用环网柜进行连接，环网柜采用三断路器三负荷开关结构，环网柜之间的连接均采用负荷开关，仅在变电站出线至线路首端环网柜使用断路器。分支箱采用一负荷开关不加熔丝与五负荷开关加熔丝结构，自环网柜断路器出线至分支箱负荷开关不加熔丝进行连接，分支箱内用户电缆采用负荷开关加熔丝。这样的网架结构，使得主干网保护仅在线路首端设置，分支箱保护在环网断路器处实现，用户保护通过分支箱内负荷开关加熔丝来实现。针对这类线路，制定以下定值整定原则：

3.5.1 过流保护

1）过流保护考虑与变电站过流三段配合，没有过流三段的，考虑与过流二段配合，电流动作值低于变电站过流三/二段20%以上，时间小于变电站过流三/二段时限0.3S以上。

2）环网柜内接分支箱断路器过流保护时限定值设为0.1S（避过涌流），线路首端环网柜内接变电站断路器过流保护时限定值设为0.4S。

3）环网柜内接分支箱断路器过流保护电流定值考虑所接分支箱所带负荷，线路首端环网柜内接变电站断路器过流保护电流定值考虑本线路全线负荷，并留有新增负荷余度。

3.5.2 限时速断保护

1）限时速断保护时限定值，仅考虑避过涌流，而不考虑保护级次配合

2）线路首端环网柜内接变电站断路器限时速断保护电流值，应考虑拉手情况下，本线路及联络线路全线负荷总量（大于年运行负荷最大值并留有一定余度）并保持全线一致

3）环网柜内接分支箱断路器限时速断保护电流值，应考虑分支箱所带（环网柜）负荷情况，并留有新增负荷余度

3.5.3 速断保护

1）速断保护电流值，应考虑避过涌流与线路最大负荷电流（装见容量），但应小于变电站过流I段保护20%以上

2）速断保护时限应为零

3.5.4 熔丝保护

1）分支箱接用户负荷开关加熔丝保护，熔丝型号考虑避过本间隔用户年负荷最大值进行配备（具体配置参考附件2）

3.6 主干线路单级保护的手拉手电缆线路定值整定分析

主干线路单级保护的手拉手电缆线路可视为两条主干线路单级保护的单辐射电缆线路通过联络环网柜连接而成，联络点环网柜两条线路连接点采用断路器并配有保护。由于此接线方式下，在手拉手运行时，线路首端过流保护定值，将不能满足本线路与联络线负荷总量，为此，制定以下定值原则：

3.6.1 过流保护

1）过流保护考虑与变电站过流三段配合，没有过流三段的，考虑与过流二段配合，电流动作值低于变电站过流三/二段20%以上，时间小于变电站过流三/二段时限0.3S以上

2）环网柜内接分支箱断路器过流保护时限定值设为0.1S（避过涌流），线路首端环网柜内接变电站断路器过流保护时限定值设为0.4S

3）环网柜内接分支箱断路器过流保护电流定值考虑所接分支箱所带负荷，线路首端环网柜内接变电站断路器过流保护电流定值考虑本线路全线负荷，并留有新增负荷余度

4）过流保护仅考虑本线路全线负荷，不考虑拉手情况下联络线路负荷情况

3.6.2 限时速断保护

1）限时速断保护时限定值，仅考虑避过涌流，而不考虑保护级次配合

2）线路首端环网柜内接变电站断路器限时速断保护电流值，应考虑拉手情况下，本线路及联络线路全线负荷总量（大于年运行负荷最大值并留有一定余度）

3）环网柜内接分支箱断路器限时速断保护电流值，应考虑分支箱所带（环网柜）负荷情况，并留有新增负荷余度

3.6.3 速断保护

1）速断保护电流值，应考虑避过涌流与线路最大负荷电流（装见容量），但应小于变电站过流I段保护20%以上

2）速断保护时限应为零

3.6.4 熔丝保护

1）分支箱接用户负荷开关加熔丝保护，熔丝型号考虑避过本间隔用户年负荷最大值进行配备（具体配置参考附件2）

说明：正常运行方式下，过流保护、限时速断、速断保护均应投入，拉手情况下，退出过流保护，投入限时速断保护、速断保护；其中分段断路器过流保护任何情况下都应退出。

4、结语

随着城市配电网的发展，网络规模不断扩大，网架结构日益复杂，配网继电保护整定也愈发困难，然而，经济发展与城市建设对供电可靠性则有了更高的要求。正在推广的配网自动化建设只有与配网继电保护可靠正确动作相结合，才能满足用户对供电可靠性的需求。对中卫城市配电网继电保护定值整定分析，正是为了能为配电网继电保护整定提供典型参考，以期达到继电保护可靠正确动作，进而提高供电可靠性，践行国家电网优质服务的承诺。

参考文献

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