10kV配电线路保护的整定计算

1、10kV配电线路的特点
10kV配电线路结构特点是一致性差，如有的为用户专线，只接带一、二个用户，类似于输电线路；有的呈放射状，几十台甚至上百台变压器T接于同一条线路的各个分支上；有的线路短到几百m，有的线路长到几十km；有的线路由35kV变电所出线，有的线路由110kV变电所出线；有的线路上的配电变压器很小，最大不过100kVA，有的线路上却有几千kVA的变压器；有的线路属于最末级保护，有的线路上设有开关站或有用户变电所等。
2、问题的提出
对于输电线路，由于其比较规范，一般无T接负荷，至多有一、二个集中负荷的T接点。因此，利用规范的保护整定计算方法，各种情况均可一一计算，一般均可满足要求。对于配电线路，由于以上所述的特点，整定计算时需做一些具体的特殊的考虑，以满足保护"四性"的要求。
3、整定计算方案
我国的10kV配电线路的保护，一般采用电流速断、过电流及三相一次重合闸构成。特殊线路结构或特殊负荷线路保护，不能满足要求时，可考虑增加其它保护（如：保护Ⅱ段、电压闭锁等）。下面的讨论，是针对一般保护配置而言的。
（1）电流速断保护：
由于10kV线路一般为保护的最末级，或最末级用户变电所保护的上一级保护。所以，在整定计算中，定值计算偏重灵敏性，对有用户变电所的线路，选择性靠重合闸来保证。在以下两种计算结果中选较大值作为速断整定值。
①按躲过线路上配电变压器二次侧最大短路电流整定。实际计算时，可按距保护安装处较近的线路最大变压器低压侧故障整定。
Idzl=Kk×Id2max
式中
Idzl－速断一次值
Kk－可靠系数，取1.5
Id2max－线路上最大配变二次侧最大短路电流
②当保护安装处变电所主变过流保护为一般过流保护时（复合电压闭锁过流、低压闭锁过流除外），线路速断定值与主变过流定值相配合。
Ik=Kn×（Igl-Ie）
式中
Idzl－速断一次值
Kn－主变电压比，对于35/10降压变压器为3.33
Igl－变电所中各主变的最小过流值（一次值）
Ie－为相应主变的额定电流一次值
③特殊线路的处理：
a．线路很短，最小方式时无保护区；或下一级为重要的用户变电所时，可将速断保护改为时限速断保护。动作电流与下级保护速断配合（即取1.1倍的下级保护最大速断值），动作时限较下级速断大一个时间级差（此种情况在城区较常见，在新建变电所或改造变电所时，建议保护配置用全面的微机保护，这样改变保护方式就很容易了）。在无法采用其它保护的情况下，可靠重合闸来保证选择性。
b．当保护安装处主变过流保护为复压闭锁过流或低压闭锁过流时，不能与主变过流配合。
c．当线路较长且较规则，线路上用户较少，可采用躲过线路末端最大短路电流整定，可靠系数取1.3～1.5。此种情况一般能同时保证选择性与灵敏性。
d．当速断定值较小或与负荷电流相差不大时，应校验速断定值躲过励磁涌流的能力，且必须躲过励磁涌流。
④灵敏度校验。按最小运行方式下，线路保护范围不小于线路长度的15%整定。允许速断保护保护线路全长。
Idmim（15%）/Idzl≥1
式中
Idmim（15%）－线路15%处的最小短路电流
Idzl－速断整定值
（2）过电流保护：
按下列两种情况整定，取较大值。
①按躲过线路最大负荷电流整定。随着调度自动化水平的提高，精确掌握每条线路的最大负荷电流成为可能，也变得方便。此方法应考虑负荷的自启动系数、保护可靠系数及继电器的返回系数。为了计算方便，将此三项合并为综合系数KZ。
即：KZ=KK×Kzp/Kf
式中
KZ－综合系数
KK－可靠系数，取1.1～1.2
Izp－负荷自启动系数，取1～3
Kf－返回系数，取0.85
微机保护可根据其提供的技术参数选择。而过流定值按下式选择：
Idzl=KZ×Ifhmax
式中
Idzl－过流一次值
Kz－综合系数，取1.7～5，负荷电流较小或线路有启动电流较大的负荷（如大电动机）时，取较大系数，反之取较小系数
Ifhmax－线路最大负荷电流，具体计算时，可利用自动化设备采集最大负荷电流
②按躲过线路上配变的励磁涌流整定。变压器的励磁涌流一般为额定电流的4～6倍。变压器容量大时，涌流也大。由于重合闸装置的后加速特性（10kV线路一般采用后加速），如果过流值不躲过励磁涌流，将使线路送电时或重合闸重合时无法成功。因此，重合闸线路，需躲过励磁涌流。由于配电线路负荷的分散性，决定了线路总励磁涌流将小于同容量的单台变压器的励磁涌流。因此，在实际整定计算中，励磁涌流系数可适当降低。
式中
Idzl－过流一次值
Kcl－线路励磁涌流系数，取1～5，线路变压器总容量较少或配变较大时，取较大值
Sez－线路配变总容量
Ue－线路额定电压，此处为10kV
③特殊情况的处理：
a．线路较短，配变总容量较少时，因为满足灵敏度要求不成问题，Kz或Klc应选较大的系数。
b．当线路较长，过流近后备灵敏度不够时（如15km以上线路），可采用复压闭锁过流或低压闭锁过流保护，此时负序电压取0.06Ue，低电压取0.6～0.7Ue,动作电流按正常最大负荷电流整定，只考虑可靠系数及返回系数。当保护无法改动时，应在线路中段加装跌落式熔断器，最终解决办法是网络调整，使10kV线路长度满足规程要求。
c．当远后备灵敏度不够时（如配变为5～10kVA，或线路极长），由于每台配变高压侧均有跌落式熔断器，因此可不予考虑。
d．当因躲过励磁涌流而使过流定值偏大，而导致保护灵敏度不够时，可考虑将过流定值降低，而将重合闸后加速退出（因10kV线路多为末级保护，过流动作时限一般为0.3s，此段时限也是允许的）。
④灵敏度校验：
近后备按最小运行方式下线路末端故障，灵敏度大于等于1.5；远后备灵敏度可选择线路最末端的较小配变二次侧故障，接最小方式校验，灵敏度大于或等于1.2。
Km1=Idmin1/Idzl≥1.25
Km2=Idmin2/Idzl≥1.2
式中
Idmin1－线路末端最小短路电流
Idmin2－线路末端较小配变二次侧最小短路电流
Idzl－过流整定值
4、重合闸
10kV配电线路一般采用后加速的三相一次重合闸，由于安装于末级保护上，所以不需要与其他保护配合。重合闸所考虑的主要为重合闸的重合成功率及缩短重合停电时间，以使用户负荷尽量少受影响。
重合闸的成功率主要决定于电弧熄灭时间、外力造成故障时的短路物体滞空时间（如：树木等）。电弧熄灭时间一般小于0.5s，但短路物体滞空时间往往较长。因此，对重合闸重合的连续性，重合闸时间采用0.8～1.5s；农村线路，负荷多为照明及不长期运行的小型电动机等负荷，供电可靠性要求较低，短时停电不会造成很大的损失。为保证重合闸的成功率，一般采用2.0s的重合闸时间。实践证明，将重合闸时间由0.8s延长到2.0s，将使重合闸成功率由40%以下提高到60%左右。
5、有关保护选型
10kV线路保护装置的配置虽然较简单，但由于线路的复杂性和负荷的多变性，保护装置的选型还是值得重视的。根据诸城电网保护配置情况及运行经验，建议在新建变电所中应采用保护配置全面的微机保护。微机保护在具备电流速断、过电流及重合闸的基础上，还应具备低压（或复压）闭锁、时限速断等功能，以适应线路及负荷变化对保护方式的不同要求。