【文章內(nèi)容簡介】 利用重合閘所提供的條件來加速切除故障 ,繼電保護(hù)能滿足配合性的情況下 ,一般采用兩種方式來實(shí)現(xiàn) ,即重合閘前加速保護(hù)和重合閘后加速保護(hù)。 ① 重合閘前加速保護(hù) 重合閘前加速保護(hù)一般簡稱為“前加速”。當(dāng)線路上發(fā)生故障時(shí) ,為了能夠加速地切除故障 ,要求靠近電源側(cè)的保護(hù)無選擇性地瞬時(shí)動(dòng)作以切除故障。過后再起動(dòng)重合閘裝置恢復(fù)供電 ,以糾正上述無選擇性的 動(dòng)作。這種保護(hù)動(dòng)作方式能夠快速地切除故障 ,使瞬時(shí)性故障來不及發(fā)展為永久性故障 ,從而能夠提高重合閘的成功率。使用的設(shè)備少 ,只需要裝設(shè)一套重合閘裝置 ,簡單、經(jīng)濟(jì)。它的缺點(diǎn)是斷路器的工作條件惡劣 ,動(dòng)作次數(shù)較多 ,若重合于永久性故障時(shí) ,切除時(shí)間較長 ,可能對(duì)系統(tǒng)造成二次沖擊 [2627],一旦重合閘裝置拒動(dòng) ,則停電范圍有可能擴(kuò)大。目前 ,重合閘前加速保護(hù)一般用于 35kV 以下由發(fā)電廠或重要變電站引出的直配線路上 ,以便快速切除故障保證母線電壓 ,在這些線路上一般只裝設(shè)簡單的電流保護(hù)。 ② 重合閘后加速保護(hù) 所謂重合閘后加速保護(hù)就是指當(dāng)線路第一次故障時(shí) ,保護(hù)有選擇性地動(dòng)作 ,然后進(jìn)行重合 ,一般稱其為“后加速”。如果重合在永久性故障上 ,則斷路器合閘后 ,保護(hù)加速動(dòng)作 ,瞬時(shí)切除故障。后加速保護(hù)也有其優(yōu)缺點(diǎn) ,其優(yōu)點(diǎn)是 :1)第一次又選擇性地切除故障 ,不會(huì)擴(kuò)大停電范圍； 2)保證了永久性故障能瞬時(shí)切除 ,并仍然是有選擇性的； 3)和前加速保護(hù)相比 ,使用中不受網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和負(fù)荷條件的。 現(xiàn)在 ,一般說來是有利無害的。其缺點(diǎn)是 :l)每個(gè)斷路器都得需要裝設(shè)一套重合閘 ,接線不見復(fù)雜； 2)第一次切除故障是帶一 定時(shí)限的。據(jù)其后加速保護(hù)的上述特點(diǎn) ,“后加速”一般廣泛用于 35kV 以上的網(wǎng)絡(luò)和重要的輸電線路中。因?yàn)檫@些線路都裝設(shè)了比較完善的保護(hù)裝置 ,所以第一次有選擇性的切除故障的延時(shí)是系統(tǒng)運(yùn)行所允許的 ,這樣后加速保護(hù)就可以更快地切除永久性故障。 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 3 分布式電源并網(wǎng)位置對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)電流保護(hù)的影響研究 分布式電源接入配電網(wǎng)絡(luò)后 ,使傳統(tǒng)的配電網(wǎng)絡(luò)從單電源輻射網(wǎng)絡(luò)變成了一個(gè)多電源網(wǎng)絡(luò) ,從而改變了傳統(tǒng)配電網(wǎng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。當(dāng)分布式電源接入后 ,其系統(tǒng)的潮流大小、流向和分布都將發(fā)生改變 ,傳統(tǒng)配網(wǎng)中的繼電保護(hù)和自動(dòng)重合閘有可能 要做出相應(yīng)的調(diào)整 ,否則分布式電源會(huì)使配網(wǎng)系統(tǒng)無法快速地、準(zhǔn)確地切除故障 ,進(jìn)而影響電網(wǎng)系統(tǒng)和設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。 分布式電源接入配網(wǎng)系統(tǒng)后對(duì)其原有保護(hù)產(chǎn)生影響的一個(gè)關(guān)鍵因素是分布式電源并網(wǎng)的位置不同。本節(jié)著重分析不同位置引入分布式電源后對(duì)其過流保護(hù)的影響。下面現(xiàn)假設(shè)故障點(diǎn)位置固定 ,分布式電源接入位置變動(dòng)時(shí)研究分析 DG接入位置對(duì)流過保護(hù)電流的規(guī)律，通過建立系統(tǒng)發(fā)生三相故障的等值電路模型，分析計(jì)算分布式電源對(duì)電流保護(hù)的影響。提出基于對(duì)保護(hù)影響最小情況下的最佳并網(wǎng)次序方案 ,為保護(hù)定值整定和分布式電源接入配網(wǎng)的設(shè)計(jì)規(guī) 劃提供一定的理論支撐。 系統(tǒng)接入單個(gè)分布式電源的影響分析 分布式電源下游發(fā)生故障的情況分析 如圖 31 所示 ,系統(tǒng)只接入 DG1,當(dāng)分布式電源下游發(fā)生故障時(shí) (如圖 31 中 k,點(diǎn)發(fā)生故障 ),保護(hù) 4 都要流過正向故障電流 ,對(duì)其影響分析如下 : (1)對(duì)下游保護(hù) 3 的無時(shí)限電流速斷保護(hù)影響分析。由于 DG1 也會(huì)產(chǎn)生故障電流 ,根據(jù)其短路電流分配機(jī)制的研究 ,對(duì)保護(hù) 3 的有助增作用 ,故流過它們的故障電流會(huì)增大 ,理論上提高了保護(hù) 3 的靈敏度 ,保護(hù) 1 會(huì)先于保護(hù)動(dòng)作切除故障。但是由于保護(hù) 2故障電流的增大 ,使其無時(shí)限電流速斷保護(hù)范圍擴(kuò)大 ,如果保護(hù)范圍延伸至下一段保護(hù)線路上 ,將與保護(hù) 1 的無時(shí)限電流速斷失去選擇性。如果是 2k 點(diǎn)故障時(shí) ,保護(hù) 3 與保護(hù) 2 之間也會(huì)存在類似的問題。 不同分布式電源位置對(duì)電流保護(hù)的影響分析 12 圖 31 含一個(gè)分布式電源的系統(tǒng)分析圖 但具體故障電流增加到多大才會(huì)使保護(hù)失去選擇性 ,下面根據(jù)短路電流分配機(jī)制原理 ,進(jìn)行定量的分析研究。在 DG1 未接入前 ,流過保護(hù) 3 的故障電流為LSLSS XXXXEI ???? 1s ,接入 DGI 后保護(hù) 3 流過的故障電流假設(shè)為 2kI ,其大小為 39。dg39。2k III S ?? ,流過其 DGI 下游保護(hù)的故障電流增量 kI? 為： SdgSSSk IIIIII ?????? 39。39。2 LSSLDGLDGDGSLSL XXX XXXXX XXXX ?????????? 111 (31) 根據(jù)電流速斷保護(hù)的整定原理可知 ,在進(jìn)行電流速斷整定計(jì)算時(shí) ,系統(tǒng)的電氣元件都按照純電抗進(jìn)行等效計(jì)算 ,且取在系統(tǒng)最大允運(yùn)行方式下的 三相短路電流來整定 ,加上引入的可靠系數(shù) ~ ?K ,故整定計(jì)算值是偏大的 ,而實(shí)際系統(tǒng)中保護(hù)范圍就相對(duì)偏小。由此本文根據(jù)文獻(xiàn) [2830]的理論 ,認(rèn)為如果分布式電源在失穩(wěn)前向故障線路提供的短路電流增量 kI? 小于分布式電源接入前原來保護(hù)流過的故障短路電流的 10%,就認(rèn)為分布式電源機(jī)組的接入對(duì)其電流速斷保護(hù)就沒有影響 ,如前面分析的那樣 ,僅僅有助增作用 ,提高其靈敏度；如果分布式電源在失穩(wěn)前向故障線路提供的短路電流增量 kI? 大于分布式電源接入前原來保護(hù)流過的故障短路電流的 10%，就認(rèn)為分布式電源機(jī)組的接入可能對(duì)其電流速斷保護(hù)有影響，保護(hù)范圍可能延伸至下一段保護(hù)線路上，使其與下段線路的電流速斷保護(hù)失去選擇性。如圖 32 所示 ,當(dāng)瓦點(diǎn)發(fā)生故障 ,保護(hù) 3 短路電流能否大于 10%,可以根據(jù) SII %10k ?? 來確定 ,如果滿足則認(rèn)為 DGI的接入對(duì)其電流速斷保護(hù)無影響。即 : 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 SSdgSk IIIII %1039。39。 ????? LSSLDGLDGDGSLSL XXX XXXXX XXXX ?????????? 111 (32) SL XX ??1%10 化簡可得： DGDGLSLS XX XXXX 10???? (33) 圖 32 電源至故障點(diǎn)轉(zhuǎn)移阻抗圖 在已知配電網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)和分布式電源參數(shù)的情況下，通過式（ 33）的計(jì)算，可以直觀定量地判斷 DGI 的接入對(duì)其下游保護(hù)的無時(shí)限電流速斷保護(hù)是否產(chǎn)生影響了，為分布式電源并網(wǎng)時(shí)分析 對(duì)電流保護(hù)的影響提供一定的理論參考。 (2)對(duì)于保護(hù) 3 的限時(shí)電流速斷保護(hù)影響分析。由于限時(shí)電流速斷保護(hù)的范圍必然要延伸到下一條線路中去 ,當(dāng)下一條線路出口處發(fā)生短路時(shí) ,保護(hù)啟動(dòng)；為了保證其動(dòng)作的選擇性 ,保護(hù)就必須帶有一定的時(shí)限 ,但是為了盡量縮短時(shí)限 ,其要求保護(hù)范圍不超出下一條線路速斷保護(hù)的范圍 ,如果超過了這個(gè)范圍 ,將出現(xiàn)與下一條線路的保護(hù)電流 H 段失去選擇性的情況。由于分布式電源對(duì)其的助增作用 ,保護(hù) 2 的故障電流過大會(huì)使其保護(hù)范圍擴(kuò)大 ,超過下一段保護(hù)的限時(shí)電流速斷范圍 ,導(dǎo)致保護(hù)失去選擇性。 (3)對(duì)下游保 護(hù) 3 的過流保護(hù)影響分析。傳統(tǒng)的配電網(wǎng)絡(luò)為了簡化保護(hù)配置 ,在電流保護(hù)方面一般設(shè)置電流速斷保護(hù)和過流保護(hù)。為了盡快切除電源附近的故障 ,配電網(wǎng)中往往采用帶反時(shí)限特性的過流保護(hù) [3132],所以在此著重分析配網(wǎng)中的反時(shí)限過流保護(hù) ,后面的保護(hù)方案也在此基礎(chǔ)上提出。由第二章的反時(shí)限過流保護(hù)的原理可知 ,如果隨著分布式電源容量的增加 ,流過保護(hù) 2 的故障電流就越來越大 ,保護(hù) 1 的動(dòng)作時(shí)間不同分布式電源位置對(duì)電流保護(hù)的影響分析 14 就越來越小 ,從而保護(hù) 2 過流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間間隔就越來越小 ,考慮到每一個(gè)繼電器的固有動(dòng)作時(shí)間不可能完全相同 ,所以保護(hù) 2 存在因故障電 流增大而誤動(dòng)的可能性。分布式電源容量越大 ,對(duì)其下游保護(hù)貢獻(xiàn)的短路電流就越大 ,保護(hù) 2 誤動(dòng)的可能性就更大。故分布式電源容量的大小對(duì)含分布式電源的配網(wǎng)的電流保護(hù)的選擇性、靈敏性及可靠性起關(guān)鍵性的作用。 (4)對(duì)上游保護(hù) 4 的電流保護(hù)影響分析。根據(jù)短路電流分配機(jī)制原理 ,系統(tǒng)支路電流變化量 I? 為正數(shù) ,流過的故障電流將小于不接 DG 時(shí)的故障電流。其保護(hù)范圍將縮小 ,靈敏度降低 ,保護(hù)有拒動(dòng)的可能。由于保護(hù)范圍的縮小有可能使其限時(shí)電流速斷保護(hù)不能作為下一條線路的后備保護(hù)。 DG 在不同 的位置接入對(duì)其保護(hù)影響不同 ,在此根據(jù)分布式電源接入后系統(tǒng)中短路電流分配機(jī)制原理 ,以系統(tǒng)不同位置發(fā)生故障時(shí)對(duì)其保護(hù)的影響來分析。例如如果 1K 故障 ,相比 2K 故障而言 ,由于 DG 接入點(diǎn)到故障點(diǎn)的阻抗 LX 變大 ,其他阻抗不變 ,進(jìn)而 n 變小 ,使電流變量 I? 變大 ,從而使系統(tǒng)支路電流變得更小 ,起保護(hù)范圍及靈敏度會(huì)進(jìn)一步縮小。 分布式下游其 他點(diǎn)故障時(shí) ,對(duì)系統(tǒng)電流保護(hù)的影響分析與 1K 點(diǎn)故障時(shí)的分析類似。 分布式電源上游故障的情況分析 如圖 31 所示 ,系統(tǒng)只接入 DGI 時(shí) ,當(dāng)分布式電源上游發(fā)生故障時(shí) (如圖 31 中 4K 點(diǎn)發(fā)生故障 ),保護(hù) 3 沒有感受到故障電流 ,但是流過保護(hù) 4 短路電流的會(huì)使保護(hù)動(dòng)作切除故障 ,DGI 可以和下游負(fù)荷形成孤島運(yùn)行 ,但是 B 母線與故障點(diǎn) 4K 之間沒有保護(hù) ,DG1 始終會(huì)給故障點(diǎn)提供短路電 流。由于其保護(hù)能感受到故障電流的存在 ,一定時(shí)間內(nèi) DG1 會(huì)退出運(yùn)行。如果允許孤島允許 ,DGI 跟其下游負(fù)荷功率平衡 ,可以在母線 B 反方向出口處再加裝一個(gè)方向繼電器 ,在氣點(diǎn)故障時(shí) ,保護(hù)動(dòng)作切除故障 ,DGI 與下游負(fù)荷形成孤島運(yùn)行模。 如果系統(tǒng)側(cè)發(fā)生故障 (如圖中 6K 點(diǎn)故障 )時(shí) ,將有反方向的故障電流流過保護(hù) 4,當(dāng)故障電流大于整定值是 ,保護(hù) 4 將動(dòng)作切除故障 ,這樣 DG1 將與其下游的負(fù)荷形成孤島 ,帶來孤島問題。 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 系統(tǒng)接入多個(gè)分布式電源的影響分析 圖 33 含多個(gè)分布式電源的系 統(tǒng)分析圖 當(dāng)系統(tǒng)同時(shí)接入兩個(gè)分布式電源時(shí) (如圖 33 所示 ,同時(shí)接入 DG DG2),系統(tǒng)故障時(shí)傳統(tǒng)的配電網(wǎng)系統(tǒng)的保護(hù)又會(huì)受到怎么樣的挑戰(zhàn) ,下面將進(jìn)行仔細(xì)分析。 如圖 33 所示 ,當(dāng) DGZ 下游故障時(shí) ,只是故障電流大小發(fā)生了變化 .分析同 類似。 當(dāng)分布式電源上游發(fā)生故障 (如圖 33中 K點(diǎn)發(fā)生故障 )時(shí) ,保護(hù) 4應(yīng)動(dòng)作 ,理論上保護(hù) 3不會(huì)誤動(dòng)作 ,但是分布式電源一直為故障點(diǎn)提供故障電流 ,對(duì)保護(hù) 4重合閘產(chǎn)生嚴(yán)重影響。 當(dāng)系統(tǒng)側(cè)故障 (如圖 33 中 K 點(diǎn)發(fā)生故障 ),保護(hù) 4 都流過反向的故障電流 ,設(shè)流過保護(hù) 4 的故障電流 分別為 3KI 、 4KI ,則其大小為 : 2dg3 IIK ? (34) dg143 III KK ?? (35) 為了滿足保護(hù)的選擇性 ,在此情況下保護(hù) 4應(yīng)該先于保護(hù) 3動(dòng)作 ,這就必須滿 足以下要求： ???? IIII dgKK 134 其中 ?I 是保護(hù) 3 和保護(hù) 4 同時(shí)動(dòng)作時(shí)的電流差 ,從而就要求 DG1 的容量必須足夠大才能保持保護(hù)的選擇性 ,進(jìn)而說明了分布式電源容量的大小對(duì)保護(hù)之間的選擇性起關(guān)鍵作用?？傊?,當(dāng)系統(tǒng)接入多個(gè)分布式電源時(shí) ,在所有的 DG 下游故障時(shí) ,由于故障電流的增加 ,保護(hù)可能誤動(dòng) ,保護(hù)的靈敏度增加 ,當(dāng)在 DG 的上游故障時(shí) ,每相鄰兩個(gè)保護(hù)的配合性可能無法保證 ,影響保護(hù)選擇性的關(guān)鍵因素在于分布式電源貢獻(xiàn)的故障電流的大小。 不同分布式電源位置對(duì)電流保護(hù)的影響分析 16 單個(gè)分布 式電源的并網(wǎng)位置問題對(duì)保護(hù)的影響規(guī)律的研究 如圖 31所示 ,系統(tǒng)只接 DG1時(shí) ,D母線出口處發(fā)三相短路故障時(shí) ,系統(tǒng)的等值電路圖32 所示 ,參數(shù)物理意義： SDX 為系統(tǒng)到 DGI 接入點(diǎn)的支路阻抗 ,戈、為 DG1 接入點(diǎn)到故障點(diǎn)阻抗 , 1DGX 為 DG1 的短路阻抗。令分布式電源接入前的系統(tǒng)總阻抗為*LX,其值為 DKSDL XXX ??* (36) 已知： DGSDDKSDLDGDKSDLDSSXXXXXXXXXXEI???????? 2139。39。*1 (37) 圖 34 單 DG 接入時(shí)下游發(fā)生三相短路故障等值電路圖 定義 DG1 對(duì)保護(hù)分支電流的影響因子函數(shù)為 ? ? 12DKX,f DG SDLSDSD X XXXX ???? (38) 對(duì) SDX 求偏導(dǎo) ,得出反映保護(hù)支路電流的變化率為 :