【文章內容簡介】 他保護相配合；對非全電纜線路 ,還相應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 [25]。 沈陽農業(yè)大學學士學位論文 7 (l)電流速斷保護 所謂電流速斷保護是指僅反應電流增大而能瞬時動作切除故障的保護 ,也稱為無時限電流速斷保護 (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 2 為例 ,當本線路末端凡點短路時 ,希望速斷保護 2 能夠瞬時動作切除故障 ,當相鄰線路的始端 (習慣上稱出口處 )凡點短路時 ,根據(jù)選擇性的要求 ,保護 2電流速斷應該不動作 ,由保護 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 ,電流速斷保護只保護線路的一部分。根據(jù)這樣的要求 ,其動作電流的整定原則為 :保護裝置的啟動電流應按躲開下一條線路出口處通過保護的最大短路電流 (最大運行方式下的三相短路電流 )來整定。即： m ax..11 1. Bdkdz IKI ?? （ 23） 其中可靠系數(shù) ~ ?K 。當然它的動作時限為零 ,其靈敏性用保護的范圍大了衡量。一般情況下電流速斷保護應安最小運行方式下兩相短路電流來校驗 ,其最大的保護范圍應大于 50%的線路全長 ,最小保護范圍應大于 15%的線路全長。 (2)限時電流速斷保護 限時電流速斷保護是指能以較小的時限快速切除全線路范圍以內的故障的保護 (電流 II 段 )。其要求要在任何情況下都能保護本線路的全長 ,切能快速切除故障 ,兼作電流速斷保護的后備保護。其工作原理是 :保護范圍必然要延伸到下一條線路中去 ,當 下一條線路出口處發(fā)生短路時 ,保護啟動；為了保證其動作的選擇性 ,保護就必須帶有一定的時限 ,但是為了盡量縮短時限 ,其要求保護范圍不超出下一條線路速斷保護的范圍 (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 :保護裝置的啟動電流應按照躲過下一條線路電流速斷保護范圍末端發(fā)生短路不同分布式電源位置對電流保護的影響分析 8 時最大短路電流 (或躲過下一條線路電流速斷保護的整定值 )來整定，即 : 39。 1. 2. dzkdz IKI ?? （ 24） 其中可靠系數(shù)為 ~ ?K 。限時速斷的動作時限應選擇得比下一條線路電流速斷保護的動作時限高出一個時間階段。即 : tt ??? 12t （ 25） 其中 t? 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 ,一般取 。為了保護線路全長 ,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 : ~ in..m1 ??? dzBdIIK （ 26） (3)定時限過電流保護 定時限過電流保護是指其起動電流按照躲 過最大負荷電流來整定的一種保護裝置(電流 III 段 )。其作用主要是作為本線路主保護的近后備以及下一線路保護的遠后備。其工作原理為 :正常時不應該動作 ,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荷電流來整定。同時保證在外部故障切除后 ,保護裝置能夠返回。即： ?????????m a a a x.m a x.m a x.fzqkzqhzqhfdzIKKIIIIII （ 27） 保護裝置的動作電流： m a fh zqkhh IKKKKII ?? （ 28） 其中 為最大負荷電流 ,hI 為返回電流 , 為最大自啟動電流 , hK 為返回系數(shù) , kK 為可靠系數(shù) , zqK 為自啟動系數(shù)。定時限電流保護的動作時限的選擇定時限電流保護的動作時限的選擇性只有依靠使各保護裝置帶有不同的時限來滿足 ,按階梯性的原則整定 ,即 tt ??? 下上 t 其動作時限與 過電流大小無關。由于定時限過電流的保護要求是作為本線路的近后備保護和下一線路的遠后備保護 ,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： 沈陽農業(yè)大學學士學位論文 9 in..dlm ?? dzIIK 本 （ 29） 作為遠后備保護時 ,采用最小運行方式下相鄰線路末端兩相短路電流進行校驗。即： in..dlm ?? dzIIK 下 （ 210） 電流 III 段保護的動作電流比電流 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。從保護的性能角度而言 ,這是定時限過流保護最大的缺點。電流 I、電流 II 段或電流 III 段保護組成階段式電流保護 ,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 ,所以廣泛應用于 35kV 及以下的較低壓配電網絡中。但是它也有不可避免的缺點 ,由于保護定值的確定直接受電網接線方式和運行方式變化的影響 ,所以階段式電流保護往往在保護范圍或者是靈敏度上不能滿足要求。 (4)反時限過流保護 反時限過流保護是一種跟故障電流大小有關的的保護。它最大的優(yōu)點克服了定時限過流保護的缺點 ,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 限過流保護的保護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雜。常用的反時限過流繼電器的動作方程為： ? ? ?? II （ 211） 其中 dzI 為繼電器的動作電流 ,K為保護的時間整定常數(shù) ,I為流過繼電器的電 流 ,t為動作時間。反時限過流保護主要用于單側電源供電的配電網中 ,起主保護和后備保護作用。 (5)自動重合閘 電力系統(tǒng)的運行經驗表明 ,架空線路的故障大都是瞬時性故障 ,在線路被繼電保護迅速斷開以、電弧熄滅后 ,故障點的絕緣強度重新恢復 ,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 ,它們仍然存在 ,及時合上電源 ,線路也會被系統(tǒng)的繼電保護重新斷開 ,因而 是不能恢復正常供電的。由于架空線路的故障具備上述性質 ,且永久性故障占一般為 10%左右 ,在繼電保護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 ,為此 ,電力系統(tǒng)中采用了自動重合閘裝置 (AR),即不同分布式電源位置對電流保護的影響分析 10 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構不良或者繼電保護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和重合閘后加速保護。 ① 重合閘前加速保護 重合閘前加速保護一般簡稱為“前加速”。當線路上發(fā)生故障時 ,為了能夠加速地切除故障 ,要求靠近電源側的保護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供電 ,以糾正上述無選擇性的動作。這種保護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。使用的設備少 ,只需要裝設一套重合閘裝置 ,簡單、經濟。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大。目前 ,重合閘前加速保護一般用于 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簡單的電流保護。 ② 重合閘后加速保護 所謂重合閘后加速保護就是指當線路第一次故障時 ,保護有選擇性地動作 ,然后進行重合 ,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 ,保護加速動作 ,瞬時切除故障。后加速保護也有其優(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)和前加速保護相比 ,使用中不受網絡結構和負荷條件的。 現(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一套重合閘 ,接線不見復雜； 2)第一次切除故障是帶一定時限的。據(jù)其后加速保護的上述特點 ,“后加速”一般廣泛用于 35kV 以上的網絡和重要的輸電線路中。因為這些線路都裝設了比較完善的保護裝置 ,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 ,這樣后加速保護就可以更快地切除永久性故障。 沈陽農業(yè)大學學士學位論文 11 3 分布式電源并網位置對配電網絡電流保護的影響研究 分布式電源接入配電網絡后 ,使傳統(tǒng)的配電網絡從單電源輻射網絡變成了一個多電源網絡 ,從而改變了傳統(tǒng)配電網系統(tǒng)的網絡結構。當分布式電源接入后 ,其系統(tǒng)的潮流大小、流向和分布都將發(fā)生改變 ,傳統(tǒng)配網中的繼電保護和自動重合閘有可能要做出相應的調整 ,否則分布式電源會使配網系統(tǒng)無法快速地、準確地切除故障 ,進而影響電網系統(tǒng)和設備的安全穩(wěn)定運行。 分布式電源接入配網系統(tǒng)后對其原有保護產生影響的一個關鍵因素是分布式電源并網的位 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的影響。下面現(xiàn)假設故障點位置固定 ,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的影響。提出基于對保護影響最小情況下的最佳并網次序方案 ,為保護定值整定和分布式電源接入配網的設計規(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 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 3 的無時限電流速斷保護影響分析。由于 DG1 也會產生故障電流 ,根據(jù)其短路電流分配機制的研究 ,對保護 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 3 的靈敏度 ,保護 1 會先于保護動作切除故障。但是由于保護 2故障電流的增大 ,使其無時限電流速斷保護范圍擴大 ,如果保護范圍延伸至下一段保護線路上 ,將與保護 1 的無時限電流速斷失去選擇性。如果是 2k 點故障時 ,保護 3 與保護 2 之間也會存在類似的問題。 不同分布式電源位置對電流保護的影響分析 12 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失去選擇性 ,下面根據(jù)短路電流分配機制原理 ,進行定量的分析研究。在 DG1 未接入前 ,流過保護 3 的故障電流為LSLSS XXXXEI ???? 1s ,接入 DGI 后保護 3 流過的故障電流假設為 2kI ,其大小為 39。dg39。2k III S ?? ,流過其 DGI 下游保護的故障電流增量 kI? 為： SdgSSSk IIIIII ?????? 39。39。2 LSSLDGLDGDGSLSL XXX XXXXX XXXX ?????????