10kV变电所常用保护设备的级间保护分析

就我国目前的电力系统的实际情况而言, 目前的电压等级低于35kV (包括35kV) 母线基本上可以说不存在稳定性问题。但是由于10kV用户变电所依然存在操作频繁、系统出线多、设备绝缘装置老化、保护容易受到外界因素破坏等原因, 确保其安全运行依然任重道远。在10kV用户变电所的安全运行方面, 主要由供电企业来负责, 这主要是因为变电设备安全工作具有高度的专业性并且变电所的工作状态也直接关系到电网的安全运行状况。在维护10kV用户变电所安全正常运行的过程中, 最为关键的任务就是科学合理地选择和配置变电所的保护元件。在本文中, 笔者首先比较详细地分析了当前10kV用户变电所常用保护设备, 并重点分析和探讨了10kV用户变电所常用保护设备的级间保护的选择和配合方案的解决措施。

1 10kV用户变电所各级设备的保护功能

1.1 10kV用户变电所10kV进线侧保护元件的保护范围

限流式熔断器和断路器是10kV进线侧两种主要保护元件, 以上两种保护元件主要负责保护变电所内的10kV设备, 其主要功能也体现在两个方面:一是为变电所变压器的低压母线故障提供必要的后备保护措施;二是为变电所内部的10kV设备故障提供主保护功能。

1.2 10kV用户变电所供电线路开关的保护范围

10kV用户变电所供电线路开关主要负责保护供电单位降压变电站内部10kV出线开关提供的10kV线路。因此, 供电线路开关是10kV出线的整条线路上的非常重要保护元件。该保护元件的主要保护功能主要体现在以下两个方面:首先, 10kV出线的整条线路上所连接各种设备中如果某主变低压侧出现故障, 则该线路开关不应该动作;其次, 10kV出线的整条线路上如果出现10kV两相及其以上的短路问题, 则该线路开关必须要确保可靠动作。

1.3 10kV用户变电所变压器保护元件的保护范围

10kV侧保护元件和400V侧保护元件是10kV用户变电所变压器保护元件的主要保护范围。具体而言, 10kV侧保护元件主要包括两个部分, 即限流式熔断器和断路器;400V侧保护元件主要是框架智能断路器, 从变压器低压母线到10kV开关下桩头都是变压器保护元件的保护范围。其主要功能就是要负责两侧出口故障的主保护、主变内部故障的主保护以及低压出线故障的后备保护等。

2 10kV用户变电所常用保护设备的级间保护分析

2.1科学计算变电所短路故障电流值

根据实际情况和相关标准, 我们可以知道110kV变电站的基准容量 (用jS表示) 等于100MVA, 10kV母线短路电流 (用sI表示) 等于17kA。由此我们能够求出, 10kV变电站的基准容量 (用jI表示) 等于5.5kA, 电抗标幺值 (用jS表示) 等于0.324, 即sjII/。通常情况下, 110kV变电站到10kV用户变电所的电缆长度通常会采用短于2km的聚乙烯电缆, 所以我们进行阻抗计算时通常可以对其忽略不计。基于以上分析, 10kV用户变电所的母线三相短路电流 (用is表示) 等于17k A, 两相短路电流 (用i2表示) 等于1 4.7 9 k A, 即×87.0sI。

如果10kV用户变电所的变压器容量小于等于630kVA, 则其变压器阻抗电压取值%0.4, 如果变压器容量大于等于800kV A, 则其变压器阻抗电压取值6.0%。我们用pS表示配电变压器容量, kU表示阻抗电压, 则变压器电抗标幺值 (用X表示) 可以利用以下公式进行计算, 即

2.2 10kV用户变电多级断路器保护之间的配合

10kV用户变电所内设备继保整定在实际工作中存在一种简化的整定方式, 即以开关供出的变压器额定电流为基础进行计算, 电流Ⅰ段保护整定为s I) 0 (5.7n, 电流Ⅱ段为SI) 3.0 (5.1n。

(1) 变电所进线开关。一般线路保护采用两段式电流保护, I段躲开线路上所接变压器的低压侧最大短路电流 (取可靠系数1.4) , Ⅱ段10kV线末故障最小短路电流可靠动作 (取灵敏系数不小于1.5) 。按照线路所接最大变压器容量为2000kVA计算, 可知线路开关I段定值为2152A (0s) , Ⅱ段定值900A (1s) 。进线开关是用户电气设备的进线侧保护元件, 既要可靠、灵敏、选择地保护站内设备, 又要与线路开关实现级差配合, 尽可能地保障线路安全运行。

(2) 变压器两侧开关。通常, 用户变电所内变压器均为双圈变压器, 因此高压侧开关与低压总开关之间可以同时跳闸, 不考虑级差配合。I段保护在主变低压侧两相短路故障下能可靠动作, Ⅱ段保护为主变故障的近后备, 进线开关Ⅱ段保护为主变故障的远后备。当然, 在电流保护中增加过负荷报警回路是有必要的。除了电流保护之外, 用户变电所的变压器保护一般还具有瓦斯保护 (油浸变) 或者温度保护 (干式变) 。

摘要：将110kV电压直变为10kV电压是大势所趋, 因此, 10kV变电所会广泛分布在工厂、经济开发区以及社区当中, 使10kV变电所和我国的经济发展和群众生活结合地更加紧密。由于保护元件是确保10kV变电所安全运行最为关键的部分, 对其进行合理的选择与配置具有重要意义。在本文中, 笔者首先简单分析了10kV用户变电所保护的有关情况, 而后重点分析和探讨了10kV用户变电所常用保护设备的级间配合、保护设备选择等问题。

关键词：10kV用户变电所,常用保护设备,级间保护

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