配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合的關(guān)鍵技術(shù)探討

摘要：工礦企業(yè)大用戶和居民用電需求高速增長，經(jīng)過一次改造的配電網(wǎng)設(shè)施暴露出與日俱增的用電負(fù)荷不匹配問題，只有掌握配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合的關(guān)鍵技術(shù)，才能確保有效發(fā)揮配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)功效。文章針對(duì)目前配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合的關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了分析，探討了提高配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)選擇性和可靠性的可行性和可操作性。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；多級(jí)繼電保護(hù)配合；關(guān)鍵技術(shù)；配電設(shè)施；用電負(fù)荷 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM76 文章編號(hào)：1009-2374（2016）27-0126-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.27.059

據(jù)相關(guān)資料顯示，我國90%以上的配電網(wǎng)停電都是由于輸電線路或配電設(shè)備故障引起的，而配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)之間配合得當(dāng)將有效縮小停電范圍，更可快速可靠切除故障線路或設(shè)備，確保故障設(shè)備免于進(jìn)一步受損壞，進(jìn)而減少電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)損失。由此可見，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合相當(dāng)關(guān)鍵，進(jìn)一步深入探討和研究這一技術(shù)尤顯重要。

1 目前我國配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)存在的問題

雖然經(jīng)過多年的發(fā)展，我國配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)產(chǎn)品技術(shù)已較為先進(jìn)，各級(jí)保護(hù)配合整定及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)也日臻成熟，但是在實(shí)際安裝及運(yùn)行過程中，仍然存在諸多亟待解決的問題，具體表現(xiàn)如下：第一，配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合核算整定管理制度執(zhí)行不嚴(yán)。我國配電網(wǎng)改擴(kuò)建速度較快，相應(yīng)繼電保護(hù)核算整定工作難于同步，一方面是責(zé)任單位（往往為地方（縣級(jí)）供電公司）管理不到位，保護(hù)裝置配置本身存在不匹配情況，另一方面核算人素質(zhì)不高或責(zé)任意識(shí)不強(qiáng)，整定核算錯(cuò)誤，各級(jí)保護(hù)定值整定失當(dāng)，導(dǎo)致經(jīng)常出現(xiàn)拒跳或越級(jí)跳閘情況，進(jìn)而發(fā)生設(shè)備絕緣受損或停電范圍擴(kuò)大。第二，配電網(wǎng)改造前期設(shè)計(jì)工作疏忽，配網(wǎng)繼電保護(hù)升級(jí)改造不到位。雖然配電網(wǎng)升級(jí)改造后多分段、多聯(lián)絡(luò)接線方式能在某種程度上解決了配電網(wǎng)運(yùn)行方式靈活選擇問題，但因設(shè)計(jì)原因，配網(wǎng)繼電保護(hù)配置實(shí)現(xiàn)不了多級(jí)配合問題，進(jìn)而影響多級(jí)保護(hù)選擇性及可靠性優(yōu)點(diǎn)發(fā)揮。第三，配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)裝置本身軟硬件存在不足，滿足不了配電網(wǎng)升級(jí)后整定核算要求。當(dāng)前，配電網(wǎng)保護(hù)設(shè)備生產(chǎn)廠家綜合能力參差不齊，部分廠家產(chǎn)品更新能力不足，但常以低價(jià)或其他不正當(dāng)方式獲取中標(biāo)，這種產(chǎn)品運(yùn)用到升級(jí)改造后的配電網(wǎng)必將給運(yùn)行帶來隱患。第四，受配電網(wǎng)繼電保護(hù)新裝或運(yùn)維人員自身業(yè)務(wù)素質(zhì)所限，調(diào)試質(zhì)量不過關(guān)或運(yùn)維過程不認(rèn)真，使配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)新裝調(diào)試或檢修整定錯(cuò)誤，從而影響配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)安全運(yùn)行。

2 配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合分析

農(nóng)村配電線路一般屬于供電半徑較長，而且T接支路較少，配電線路一旦出現(xiàn)故障，配置簡(jiǎn)單的三段式過流保護(hù)即可實(shí)現(xiàn)多級(jí)保護(hù)配合，而城市配電線路一般屬于供電半徑較短，而且T接支路較多，配電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，其故障電流與負(fù)荷電流相比變化量較小，較難達(dá)到速斷保護(hù)動(dòng)作條件，需要通過延時(shí)段保護(hù)動(dòng)作來切除故障。因此，配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合的可行性和可操作分析應(yīng)以城市配電網(wǎng)為對(duì)象，以便對(duì)配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究和分析，從而尋求提高我國配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合技術(shù)水平。

3 配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 三段式過流保護(hù)配合技術(shù)

配電網(wǎng)三段式過流保護(hù)配合技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)就是不需要考慮上下級(jí)之間的搭配關(guān)系，只需要在動(dòng)作時(shí)限上進(jìn)行有效的配合。我國傳統(tǒng)的三段式過流保護(hù)配合技術(shù)主要能夠?qū)崿F(xiàn)n級(jí)的保護(hù)配合，沿著n套三段式過流進(jìn)行保護(hù)裝置，將整個(gè)饋線分成n個(gè)饋線段，如圖1所示：

隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，基于差異化定值的三段式過流保護(hù)配合技術(shù)已經(jīng)成型，它很容易就能夠正確區(qū)分出線路情況，是三相短路還是兩相短路，從而進(jìn)行準(zhǔn)確定位，能夠在從根本上提高配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合的安全性和可靠性。例如：對(duì)于圖2中所示的配電網(wǎng)模式，其中變電站出現(xiàn)的斷路器S1與斷路器ABCD共同構(gòu)成了4級(jí)三段式過流保護(hù)配合體系，因此運(yùn)用三段式過流保護(hù)配合技術(shù)能夠提高配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合的質(zhì)量和水平，其中B與C都為三級(jí)，Ⅰ段所有斷路器的保護(hù)動(dòng)作時(shí)間均為0s，而Ⅱ段所有斷路器的保護(hù)動(dòng)作時(shí)間均為ΔT。

3.2 多級(jí)級(jí)差保護(hù)配合技術(shù)

所謂多級(jí)級(jí)差保護(hù)配合技術(shù)主要是指利用變電站10kV出現(xiàn)開關(guān)和饋線開關(guān)兩種不同開關(guān)形式來設(shè)置不同的保護(hù)動(dòng)作，從而延遲保護(hù)動(dòng)作的有效時(shí)間，這樣不僅能夠起到良好的保護(hù)作用，同時(shí)還能對(duì)其故障進(jìn)行有效的排除。通常情況下多級(jí)級(jí)差保護(hù)配合技術(shù)一般將保護(hù)實(shí)現(xiàn)設(shè)置為1s左右，這樣做的目的就是為了減少短路電流對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)造成的影響，從而確保整個(gè)配電多級(jí)繼電保護(hù)工作的順利開展。其中多級(jí)級(jí)差保護(hù)配合技術(shù)又可以分為兩級(jí)級(jí)差保護(hù)配合技術(shù)和三級(jí)級(jí)差保護(hù)配合技術(shù)兩種形式。

兩級(jí)級(jí)差保護(hù)配合技術(shù)主要是指將饋線斷路器的開關(guān)設(shè)置在40ms上下，其熄弧時(shí)間設(shè)置在10ms上下，其加固時(shí)間設(shè)置在20ms上下，這種方式雖然能夠較快地切除故障，但是每次都需要人工手動(dòng)恢復(fù)，不利于瞬時(shí)性故障的維修和保護(hù)。而增加了變電站出現(xiàn)開關(guān)，就能夠?qū)⑵浔Ｗo(hù)動(dòng)作延時(shí)時(shí)間設(shè)置為200ms上下，變電站的變壓器還能夠預(yù)留出250ms的級(jí)差，這樣既能夠提高配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合技術(shù)的質(zhì)量和水平，同時(shí)還能提供多樣的選擇性，其優(yōu)勢(shì)是顯而易見的。三級(jí)級(jí)差保護(hù)配合技術(shù)主要是使用了無觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，在短時(shí)間內(nèi)對(duì)整個(gè)配電網(wǎng)多級(jí)繼電進(jìn)行保護(hù)，其中利用無觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)技術(shù)在10ms上下就能準(zhǔn)確找出故障的原因，從而在最快的時(shí)間內(nèi)起到保護(hù)的作用，與此同時(shí)，饋線開關(guān)能夠設(shè)置100ms上下的保護(hù)動(dòng)作延時(shí)時(shí)間，而變電站出現(xiàn)開關(guān)還能夠設(shè)置200ms上下的保護(hù)動(dòng)作延時(shí)時(shí)間，這樣能夠從根本上起到保護(hù)的作用。例如：對(duì)于圖3中所示的配電網(wǎng)模式，在C1、C2、D1、D2下游存在著兩相相間短路故障的時(shí)候，需要利用次干線斷路器與變電站出線斷路器二者相互結(jié)合，使用多級(jí)級(jí)差保護(hù)配合技術(shù)延遲進(jìn)行保護(hù)，其中次干線斷路器與變電站出線斷路器時(shí)間均

為0s。

4 配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合模式分析

目前我國配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合主要是兩種方法：一種是三段式過流保護(hù)配合法；另一種是延時(shí)時(shí)間差配合法。根據(jù)這兩種不同的模式又可以分為4種形式，如圖3所示。模式1，主要是利用三段式過流保護(hù)配合模式分別對(duì)不同的線路進(jìn)行了保護(hù)，使用三段式過流保護(hù)Ⅰ、Ⅱ段線路。這種模式需要根據(jù)電流之間的定值進(jìn)行分析和處理，其優(yōu)勢(shì)在于能夠?qū)崿F(xiàn)主干線上多級(jí)級(jí)別的保護(hù)配合，如果分支線或者是整個(gè)用戶出現(xiàn)任何故障，主干線上都可以進(jìn)行保護(hù)工作，唯一的缺點(diǎn)就在于其選擇能力較差，一旦出現(xiàn)故障會(huì)導(dǎo)致很多用戶停電。模式2，主要是指延時(shí)時(shí)間保護(hù)配合模式，使用三段式過流保護(hù)Ⅲ段線路。這種模式通過設(shè)置不同的時(shí)間就能夠進(jìn)行有效的保護(hù)，其主要優(yōu)勢(shì)就是通過兩相相間短路或者是三相相間短路進(jìn)行全面的保護(hù)，而且還不影響任何主干線和次干線，如果一旦發(fā)生停電情況其影響的用戶也較少，但其缺點(diǎn)就在于不能切除瞬時(shí)故障網(wǎng)絡(luò)。模式3，主要是指延時(shí)時(shí)間保護(hù)配合模式的部分，使用變電站出現(xiàn)對(duì)Ⅰ、Ⅱ或者是Ⅰ、Ⅲ任意兩部分進(jìn)行保護(hù)，這樣不僅能夠提高配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合技術(shù)的質(zhì)量和水平，同時(shí)還能對(duì)其進(jìn)行有效的保護(hù)，其優(yōu)勢(shì)就在于能夠?qū)Β穸芜M(jìn)行有效的保護(hù)，能夠在第一時(shí)間就切除可能發(fā)生的故障，而且次支線的故障不會(huì)影響干支線的故障，但是其缺點(diǎn)是上游的分支可能會(huì)影響下游分支，出現(xiàn)跳閘的情況，從而在短時(shí)間內(nèi)無法實(shí)現(xiàn)有效配合的。模式4，將三段式過流保護(hù)配合法和延時(shí)時(shí)間差配合法有機(jī)結(jié)合這樣能夠?qū)χ鞲删€采用Ⅰ、Ⅱ的配電保護(hù)，而對(duì)次干線采用Ⅲ的配電保護(hù)，如果延時(shí)Ⅰ段就能夠?qū)ⅱ颉ⅱ筮M(jìn)行有效的配合，這種混合式模式融合了其他三種模式的優(yōu)點(diǎn)，也被廣泛應(yīng)用于實(shí)際過程中。

5 結(jié)語

綜上所述，在經(jīng)濟(jì)全球化態(tài)勢(shì)日趨明顯，我國“十三五”規(guī)劃藍(lán)圖正式繪就，國家電網(wǎng)新一輪配電網(wǎng)升級(jí)改造全面鋪開之時(shí)，通過對(duì)配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合的關(guān)鍵技術(shù)研究分析，探討改進(jìn)傳統(tǒng)配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合技術(shù)的不足和缺陷方法，尋求實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)化解決方案，進(jìn)而為配電網(wǎng)向用戶尤其是重要用戶可靠供電提供了技術(shù)支撐，最終使我國配網(wǎng)新一輪升級(jí)改造達(dá)到要求質(zhì)量水準(zhǔn)。

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作者簡(jiǎn)介：鐘遠(yuǎn)林（1971-），男，江西瑞金人，江西省送變電建設(shè)公司工程師，研究方向：電力工程建設(shè)。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）