10?kV開關站兩種特殊接線保護配置及整定的研究

摘 要：為優(yōu)化接線方式、增強負荷轉(zhuǎn)供能力，使電力網(wǎng)架基本滿足“N-1-1”的要求，浦東地區(qū)中壓配電網(wǎng)開始發(fā)展10 kV開關站“級聯(lián)”（一、二級開關站）和“串聯(lián)”（手拉手開關站）兩種特殊接線方式。常規(guī)開關站保護配置及整定方法已不再適用，經(jīng)過研究改進了整定方法：（1）擴大范圍、壓縮級差；（2）定時限、反時限保護組合，解決了保護級差不夠的問題。該整定方法已應用于浦東地區(qū)核心區(qū)工程實踐，證明了其正確性和可行性。

關鍵詞：開關站 級聯(lián) 串聯(lián) 保護配置 保護整定

中圖分類號：TM774 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）04（c）-0031-04

Abstract：In order to optimize the connection mode， enhance the load transfer capability， make the electric power grid structure basically meet the requirements of the“N-1-1”， the medium voltage distribution network ofPudong area began developing of 10 kV switch station \"cascade\" （first and second switch stations） and \"series\" （hand in hand switch stations） of two special modes of connection. Protection configuration and setting method of conventional switching station is no longer applicable， so after the study the setting method：（1） expanding the scope， compressing differentials；（2） definite time protection，inverse time-lag protectioncombination， was improved to solve the problem of the insufficient protection differentials. This method has been applied to the engineering practice in the core area of Pudongarea， and it is proved that the method is correct and feasible.

Key Words：Switch station； Cascade； series； Protection configuration； Protection setting

為強化中壓配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，優(yōu)化接線方式，降低線路平均負載率，增強負荷轉(zhuǎn)供能力，網(wǎng)架基本滿足“N-1-1”停運要求，浦東供電公司開始發(fā)展和推廣10 kV開關站“級聯(lián)”和“串聯(lián)”這兩種特殊接線方式。“級聯(lián)”開關站是指通過一級開關站出線送二級開關站，甚至通過二級開關站出線送三級開關站的接線形式。“串聯(lián)”指開關站手拉手形式，即通過相互之間的互饋線，可靈活進行雙向供電聯(lián)絡的接線形式[1]。由于增加了保護層級，常規(guī)開關站保護配置[2]及整定方法已不再適用，經(jīng)過研究改進了整定方法：（1）擴大范圍、壓縮級差；（2）定時限、反時限保護組合，解決了保護級差不夠的問題。

受限于浦東地區(qū)保護級差，該文“級聯(lián)”僅討論一二級開關站、“串聯(lián)”僅討論一級開關站手拉手聯(lián)絡的保護配置及整定方法。該文討論的保護配置及整定方法基于以下系統(tǒng)參數(shù)整定：變電站10 kV母線處大方式0.3、小方式0.7；變電站到一級開關站、一級開關站到二級開關站、開關站之間互饋線均按YJV400純電纜2 km估算。

1 常規(guī)開關站主要保護配置及典型定值

常規(guī)開關站典型定值整定計算過程略。

1.1 開關站電源線上級保護

設上級站35 kV主變?nèi)萘?0 MVA。

35 kV過流：840 A，2 s（折算至10 kV：2 304 A）；

10 kV零流1：444 A，4 s；

10 kV零流2：492 A，4.5 s。

1.2 開關站電源線保護

過流1：2 800 A，0.8 s；

過流2：1 440 A，1.5 s；

反時限零流：啟動電流160 A，2倍4 s。

1.3 開關站出線保護（純電纜線路）

過流1：2 000 A，0.5 s；

反時限過流：啟動電流280 A，2倍2 s；

反時限零流：啟動電流120 A，2倍3 s。

1.4 保護配合曲線圖

保護配合曲線圖，如圖1、圖2。

開關站備自投、接地報警等保護整定略。

2 “級聯(lián)”開關站主要保護配置和整定存在的問題及解決方法

2.1 “級聯(lián)”開關站一次接線示意圖

“級聯(lián)”開關站一次系統(tǒng)圖，見圖3。

2.2 存在的問題

由圖1、圖2可以看出常規(guī)開關站電源線及出線過流、零流保護是根據(jù)上級主變過流、零流定值配合整定的，并且出線所送用戶也是根據(jù)出線保護合整定的。根據(jù)圖3一次接線圖，一二級開關站級聯(lián)要求過流保護、零流保護定值及時間配合需在原有級差上增加一級。考慮到今后常規(guī)開關站和一級、二級開關站將長期并存，存在出線相互割接的情況。為保證出線保護和用戶定值配合，整定時需保持出線保護定值不變。

通過以上分析，要求在原有一級保護的級差范圍內(nèi)完成兩級保護的配置和整定，這就造成了保護級差不夠的問題。

2.3 解決方法

按規(guī)定[3]：如第一級K型站（開關站）進線配置縱差，可允許送第二級K型站（開關站）。整定方法改進如下。

2.3.1 過流保護

擴大范圍、壓縮級差。由于一級開關站電源線增配光纖縱差保護，故一級開關站電源線過流1時間在滿足熱穩(wěn)定的條件下提高到0.9 s、過流2時間提高到1.6 s；二級開關站電源線過流1整定為0.6 s、過流2時間整定為1.3 s；出線過流時間降低到0.3 s。各級過流保護定值適當調(diào)整以滿足配合曲線。

2.3.2 零流保護

采用定時限與反時限保護組合。因常規(guī)開關站電源線反時限零流與主變10 kV零流之間級差不夠增加獨立的一級定時限或反時限零流，故根據(jù)配合曲線特性，增設一段定時限零流與反時限零流共同組成一級開關站電源線零流保護；二級開關站電源線零流保護跟常規(guī)開關站電源線相同。各級零流保護定值適當調(diào)整以滿足配合曲線。

2.4 一級開關站電源線保護

2.4.1 縱差

作為一級開關站電源線的主保護。

（1）區(qū)內(nèi)最小短路故障有2倍以上靈敏度。

I≤0.866×5 500÷0.9÷2=2 646 A

（2）躲過區(qū)外故障最大不平衡電流。

I≥1.3×0.1×0.5×5 500÷0.3=1 192 A

（3）躲過流變二次回路斷線最大負荷電流。

I≥1.5×800=1 200 A

典型定值：1 800 A，0 s。

2.4.2 定時限過流I

作為開關站電源線后備保護及母線的主保護，整定時需保證開關站母線處最小短路故障有靈敏度、與上下級過流保護配合。

（1）一級開關站母線最小短路故障有1.5倍以上靈敏度。

I≤0.866×5 500÷0.9÷1.5=3 528 A

（2）躲過配變（2 000 kVA，5.5%）低壓側(cè)最大短路電流。

I≥1.3×5 500÷（0.38+5.5÷2）=2 285 A

（3）動作時間進行熱穩(wěn)定校核。

t≤（（93.4×400÷（2×5500÷0.3））2=1.03 s

典型定值：3 120 A 0.9 s。

2.4.3 定時限過流II

作為開關站電源線及母線的后備保護，整定時需躲過線路最大負荷電流、與上下級過流保護配合，在開關站母線處最小短路故障有靈敏度。

（1）躲過線路最大負荷電流。

I≥1.3÷0.9×800=1 156 A

（2）與上級主變過流配合。

I≤2303÷1.1=2 093 A

t≤2-0.3=1.7 s

典型定值：1 920 A，1.6 s。

2.4.4 定時限零流1

與反時限零流共同組成一級開關站電源線零流保護作為電源線及母線的主保護。

與上一級零序電流配合整定。

2.4.5 反時限零流

與定時限零流1組合作為一級開關站電源線及母線的主保護，整定時需保證開關站母線處最小短路故障有靈敏度、與上下級零流保護配合。

典型定值：啟動電流180 A，一般反時限，2倍5.2 s。

2.5 二級開關站電源線保護

2.5.1 定時限過流I

作為二級開關站電源線及母線的主保護，整定方法類似一級開關站電源線保護。

典型定值：2 720 A，0.6 s。

2.5.2 定時限過流II

作為二級開關站電源線及母線的后備保護，整定方法類似一級開關站電源線保護。

典型定值：1 600 A，1.3 s。

2.5.3 反時限零流

作為二級開關站電源線及母線的主保護，整定方法類似一級開關站電源線保護。

典型定值：啟動電流160 A，一般反時限，2倍4 s。

2.6 一二級開關站出線保護（純電纜線路）

定時限過流I時間調(diào)整為0.3 s，其他保護整定及典型值同常規(guī)開關站出線保護。

開關站備自投、接地報警等保護整定略。

2.7 一二級開關站上下級保護配合曲線圖

一二級開關站上下級保護配合曲線圖，見圖4，圖5。

3 “串聯(lián)”開關站主要保護配置和整定存在的問題及解決方法

串聯(lián)開關站可以看成另一種形式的一二級開關站。因此存在的問題及解決方法與一二級開關站相同。該文討論的串聯(lián)開關站，主要指兩座或三座一級開關站手拉手聯(lián)絡成環(huán)的接線形式。因開關站電源線從2條增至4條，在開關站負荷滿足N-1條件下，運行方式相當靈活。手拉手開關站電源線及聯(lián)絡互饋線配置光纖縱差保護[4]，其余保護配置與一二級開關站電源線相同。

3.1 “串聯(lián)”開關站一次接線示意圖

“串聯(lián)”開關站一次接線圖，見圖6。

3.2 聯(lián)絡互饋線保護

（1）縱差。

作為聯(lián)絡互饋線的主保護，整定方法同一級開關站電源線縱差保護。

典型定值：1 560 A，0 s。

（2）聯(lián)絡互饋線過流、零流保護配置及整定方法與二級開關站電源線保護相同。

“串聯(lián)”開關站上下級保護配合曲線圖與“級聯(lián)”開關站相同。

4 結(jié)語

開關站級聯(lián)和串聯(lián)接線方式，改善了浦東地區(qū)10 kV間隔緊張、間隔合用率高、網(wǎng)架橫向聯(lián)絡薄弱、網(wǎng)架負荷轉(zhuǎn)移能力有限的局面，使得運行方式更加靈活，提高了供電可靠性。但是受限于浦東地區(qū)保護級差，也存在以下不足。

（1）僅能做到一二級開關站級聯(lián)、兩站串聯(lián)保護配合。多站級聯(lián)或串聯(lián)時，級聯(lián)開關站電源線、串聯(lián)開關站互饋線保護為同一級。

（2）串聯(lián)開關站必須是一級開關站。

在大電網(wǎng)改造時可以考慮更換保護類型，如全部采用定時限過流、定時限零流配合等方法予以改進。

參考文獻

[1]宋若晨，楊菁，唐勇俊，等.配電網(wǎng)開關站高可靠性接線模式比較研究[J].電網(wǎng)技術，2015，39（3）：769-775.

[2]張君俊，莊稼犁，田茜.10kV開關站繼電保護配置的研究[J].供用電，2012，29（1）：55-65.

[3]上海電網(wǎng)若干技術原則的規(guī)定[Z].國網(wǎng)上海市電力公司，2011.

[4]國網(wǎng)上海浦東供電公司核心區(qū)配電自動化工程建設技術方案[Z].國網(wǎng)上海浦東供電公司，2014.