【文章內(nèi)容簡介】 護(hù)相配合；對非全電纜線路,還相應(yīng)配置了三相一次自動重合閘裝置,保證在饋線發(fā)生瞬時性故障時,快速恢復(fù)供電,提高系統(tǒng)供電的可靠性,然而,由于電纜線路的故障大多數(shù)是永久性故障,所以自動重合閘裝置對電纜線路不適應(yīng)[25]。(l)電流速斷保護(hù)所謂電流速斷保護(hù)是指僅反應(yīng)電流增大而能瞬時動作切除故障的保護(hù),也稱為無時限電流速斷保護(hù)(電流I段)。其基本原理如圖21：圖21電流速斷動作特性分析以保護(hù)2為例,當(dāng)本線路末端凡點短路時,希望速斷保護(hù)2能夠瞬時動作切除故障,當(dāng)相鄰線路的始端(習(xí)慣上稱出口處)凡點短路時,根據(jù)選擇性的要求,保護(hù)2電流速斷應(yīng)該不動作,由保護(hù)1的電流速斷來切除該處的故障。為保證動作的選擇性,必須從保護(hù)裝置啟動參數(shù)的整定上保證下一條線路出口處短路時不啟動,所以一般情況下,電流速斷保護(hù)只保護(hù)線路的一部分。根據(jù)這樣的要求,其動作電流的整定原則為:保護(hù)裝置的啟動電流應(yīng)按躲開下一條線路出口處通過保護(hù)的最大短路電流(最大運行方式下的三相短路電流)來整定。即： （23）其中可靠系數(shù)。當(dāng)然它的動作時限為零,其靈敏性用保護(hù)的范圍大了衡量。一般情況下電流速斷保護(hù)應(yīng)安最小運行方式下兩相短路電流來校驗,其最大的保護(hù)范圍應(yīng)大于50%的線路全長,最小保護(hù)范圍應(yīng)大于15%的線路全長。(2)限時電流速斷保護(hù)限時電流速斷保護(hù)是指能以較小的時限快速切除全線路范圍以內(nèi)的故障的保護(hù)(電流II段)。其要求要在任何情況下都能保護(hù)本線路的全長,切能快速切除故障,兼作電流速斷保護(hù)的后備保護(hù)。其工作原理是:保護(hù)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,保護(hù)啟動；為了保證其動作的選擇性,保護(hù)就必須帶有一定的時限,但是為了盡量縮短時限,其要求保護(hù)范圍不超出下一條線路速斷保護(hù)的范圍(如果超過了這個范圍,將出現(xiàn)與下一條線路的保護(hù)電流II段失去選擇性的情況)。其動作電流的整定原則為:保護(hù)裝置的啟動電流應(yīng)按照躲過下一條線路電流速斷保護(hù)范圍末端發(fā)生短路時最大短路電流(或躲過下一條線路電流速斷保護(hù)的整定值)來整定，即: （24） 其中可靠系數(shù)為。限時速斷的動作時限應(yīng)選擇得比下一條線路電流速斷保護(hù)的動作時限高出一個時間階段。即: （25）其中的大小與斷路器跳閘時間、時間繼電器動作時間的誤差、延時的慣性時間等有關(guān),。為了保護(hù)線路全長,其靈敏系數(shù)一般采用最小運行方式下發(fā)生兩相短路時短路電流來計算。即: （26）(3)定時限過電流保護(hù)定時限過電流保護(hù)是指其起動電流按照躲過最大負(fù)荷電流來整定的一種保護(hù)裝置(電流III段)。其作用主要是作為本線路主保護(hù)的近后備以及下一線路保護(hù)的遠(yuǎn)后備。其工作原理為:正常時不應(yīng)該動作,短路時起動并以時間來保證動作的選擇性。其動作整定原則為:按躲過本線路最大負(fù)荷電流來整定。同時保證在外部故障切除后,保護(hù)裝置能夠返回。即： （27）保護(hù)裝置的動作電流： （28）其中為最大負(fù)荷電流,為返回電流,為最大自啟動電流,為返回系數(shù),為可靠系數(shù),為自啟動系數(shù)。定時限電流保護(hù)的動作時限的選擇定時限電流保護(hù)的動作時限的選擇性只有依靠使各保護(hù)裝置帶有不同的時限來滿足,按階梯性的原則整定,即其動作時限與過電流大小無關(guān)。由于定時限過電流的保護(hù)要求是作為本線路的近后備保護(hù)和下一線路的遠(yuǎn)后備保護(hù),所以其靈敏系數(shù)的計算也包括兩個方面。作為近后備保護(hù)時,采用系統(tǒng)在最小運行方式下,本線路末端發(fā)生兩相短路故障時的短路電流來校驗。即： （29）作為遠(yuǎn)后備保護(hù)時,采用最小運行方式下相鄰線路末端兩相短路電流進(jìn)行校驗。即： （210）電流III段保護(hù)的動作電流比電流I、電流II段的動作電流小得多,其靈敏度比第I、II段更高；在后備保護(hù)之間,只有靈敏系數(shù)和動作時限相互配合時,才能保證選擇性；電流III段保護(hù)范圍是本線路和相鄰下一線路的全長；其動作時限按階梯型來整定,即越接近電源,動作時間越長。從保護(hù)的性能角度而言,這是定時限過流保護(hù)最大的缺點。電流I、電流II段或電流III段保護(hù)組成階段式電流保護(hù),由于它有簡單、可靠且一般情況下可以滿足快速切除故障的要求,所以廣泛應(yīng)用于35kV及以下的較低壓配電網(wǎng)絡(luò)中。但是它也有不可避免的缺點,由于保護(hù)定值的確定直接受電網(wǎng)接線方式和運行方式變化的影響,所以階段式電流保護(hù)往往在保護(hù)范圍或者是靈敏度上不能滿足要求。(4)反時限過流保護(hù)反時限過流保護(hù)是一種跟故障電流大小有關(guān)的的保護(hù)。它最大的優(yōu)點克服了定時限過流保護(hù)的缺點,即越接近電源,動作時間越短,因此,能夠較快地切除近處故障。反時限過流保護(hù)的保護(hù)裝置的動作電流也按照式(2一8)來整定,其動作時限也按照階梯原則來確定，但是動作時限的整定和配合性確相對比較復(fù)雜。常用的反時限過流繼電器的動作方程為： （211）其中為繼電器的動作電流,K為保護(hù)的時間整定常數(shù),I為流過繼電器的電流,t為動作時間。反時限過流保護(hù)主要用于單側(cè)電源供電的配電網(wǎng)中,起主保護(hù)和后備保護(hù)作用。(5)自動重合閘電力系統(tǒng)的運行經(jīng)驗表明,架空線路的故障大都是瞬時性故障,在線路被繼電保護(hù)迅速斷開以、電弧熄滅后,故障點的絕緣強(qiáng)度重新恢復(fù),外界物體(例如數(shù)字、鳥類等)也被電弧燒掉而消失。此時如果吧斷開的線路再重新合上,就能夠恢復(fù)正常的供電,所以,這類故障是瞬時性故障。而永久性故障是由于線路倒桿、斷線、絕緣子擊穿或損壞等引起的故障。這類故障在線路斷開后,它們?nèi)匀淮嬖?及時合上電源,線路也會被系統(tǒng)的繼電保護(hù)重新斷開,因而是不能恢復(fù)正常供電的。由于架空線路的故障具備上述性質(zhì),且永久性故障占一般為10%左右,在繼電保護(hù)裝置動作切除故障后,電弧將自動熄滅,絕大多數(shù)情況下短路處的絕緣可以自動恢復(fù),為此,電力系統(tǒng)中采用了自動重合閘裝置(AR),即斷路器跳閘后,能夠自動將斷路器重新合閘的裝置。這樣就大大的提高了供電的可靠性和電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性,同時還增大了高壓輸電線路的送電容量,對斷路器本身由于機(jī)構(gòu)不良或者繼電保護(hù)誤動而引起的誤動起到糾正的作用。為了能夠盡量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,為了能夠加速地切除故障,要求靠近電源側(cè)的保護(hù)無選擇性地瞬時動作以切除故障。過后再起動重合閘裝置恢復(fù)供電,以糾正上述無選擇性的動作。這種保護(hù)動作方式能夠快速地切除故障,使瞬時性故障來不及發(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)。它的缺點是斷路器的工作條件惡劣,動作次數(shù)較多,若重合于永久性故障時,切除時間較長,可能對系統(tǒng)造成二次沖擊[2627],一旦重合閘裝置拒動,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,保護(hù)有選擇性地動作,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)加速動作,瞬時切除故障。后加速保護(hù)也有其優(yōu)缺點,其優(yōu)點是:1)第一次又選擇性地切除故障,不會擴(kuò)大停電范圍；2)保證了永久性故障能瞬時切除,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?，F(xiàn)在,一般說來是有利無害的。其缺點是:l)每個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限的。據(jù)其后加速保護(hù)的上述特點,“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。因為這些線路都裝設(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是系統(tǒng)運行所允許的,這樣后加速保護(hù)就可以更快地切除永久性故障。3 分布式電源并網(wǎng)位置對配電網(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)和自動重合閘有可能要做出相應(yīng)的調(diào)整,否則分布式電源會使配網(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)定運行。分布式電源接入配網(wǎng)系統(tǒng)后對其原有保護(hù)產(chǎn)生影響的一個關(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其過流保護(hù)的影響。下面現(xiàn)假設(shè)故障點位置固定,分布式電源接入位置變動時研究分析DG接入位置對流過保護(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，分析計算分布式電源對電流保護(hù)的影響。提出基于對保護(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)計規(guī)劃提供一定的理論支撐。 系統(tǒng)接入單個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(如圖31中k,點發(fā)生故障),保護(hù)4都要流過正向故障電流,對其影響分析如下:(1)對下游保護(hù)3的無時限電流速斷保護(hù)影響分析。由于DG1也會產(chǎn)生故障電流,根據(jù)其短路電流分配機(jī)制的研究,對保護(hù)3的有助增作用,故流過它們的故障電流會增大,理論上提高了保護(hù)3的靈敏度,保護(hù)1會先于保護(hù)動作切除故障。但是由于保護(hù)2故障電流的增大,使其無時限電流速斷保護(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的無時限電流速斷失去選擇性。如果是點故障時,保護(hù)3與保護(hù)2之間也會存在類似的問題。圖31 含一個分布式電源的系統(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,接入DGI后保護(hù)3流過的故障電流假設(shè)為,其大小為,流過其DGI下游保護(hù)的故障電流增量為：