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1、10kV开关站两种特殊接线保护配置及整定的研究Abstract：In order to optimize the connection mode， enhance the load transfer capability， make the electric power grid structure basically meet the requirements of the“N-1-1”， the medium voltage distribution network ofPudong area began developing of 10 kV switch station cascade
2、 （first and second switch stations） and series （hand in hand switch stations） of two special modes of connection. Protection configuration and setting method of conventional switching station is no longer applicable， so after the study the setting method：（1） expanding the scope， compressing differen
3、tials；（2） definite time protection，inverse time-lag protectioncombination， was improved to solve the problem of the insufficient protection differentials. This method has been applied to the engineering practice in the core area of Pudongarea， and it is proved that the method is correct and feasible
4、. Key Words：Switch station； Cascade； series； Protection configuration； Protection setting 为强化中压配电网网架结构，优化接线方式，降低线路平均负载率，增强负荷转供能力，网架基本满足“N-1-1”停运要求，浦东供电公司开始发展和推广10 kV开关站“级联”和“串联”这两种特殊接线方式。“级联”开关站是指通过一级开关站出线送二级开关站，甚至通过二级开关站出线送三级开关站的接线形式。“串联”指开关站手拉手形式，即通过相互之间的互馈线，可灵活进行双向供电联络的接线形式1。由于增加了保护层级，常规开关站保护配置2及
5、整定方法已不再适用，经过研究改进了整定方法：（1）扩大范围、压缩级差；（2）定时限、反时限保护组合，解决了保护级差不够的问题。 受限于浦东地区保护级差，该文“级联”仅讨论一二级开关站、“串联”仅讨论一级开关站手拉手联络的保护配置及整定方法。该文讨论的保护配置及整定方法基于以下系统参数整定：变电站10 kV母线处大方式0.3、小方式0.7；变电站到一级开关站、一级开关站到二级开关站、开关站之间互馈线均按YJV400纯电缆2 km估算。 1 常规开关站主要保护配置及典型定值 常规开关站典型定值整定计算过程略。 1.1 开关站电源线上级保护 设上级站35 kV主变容量20 MVA。 35 kV过流：
6、840 A，2 s（折算至10 kV：2 304 A）； 10 kV零流1：444 A，4 s； 10 kV零流2：492 A，4.5 s。 1.2 开关站电源线保护 过流1：2 800 A，0.8 s； 过流2：1 440 A，1.5 s； 反时限零流：启动电流160 A，2倍4 s。 1.3 开关站出线保护（纯电缆线路） 过流1：2 000 A，0.5 s； 反时限过流：启动电流280 A，2倍2 s； 反时限零流：启动电流120 A，2倍3 s。 1.4 保护配合曲线图 保护配合曲线图，如图1、图2。 开关站备自投、接地报警等保护整定略。 2 “级联”开关站主要保护配置和整定存在的问题及
7、解决方法 2.1 “级联”开关站一次接线示意图 “级联”开关站一次系统图，见图3。 2.2 存在的问题 由图1、图2可以看出常规开关站电源线及出线过流、零流保护是根据上级主变过流、零流定值配合整定的，并且出线所送用户也是根据出线保护合整定的。根据图3一次接线图，一二级开关站级联要求过流保护、零流保护定值及时间配合需在原有级差上增加一级。考虑到今后常规开关站和一级、二级开关站将长期并存，存在出线相互割接的情况。为保证出线保护和用户定值配合，整定时需保持出线保护定值不变。 通过以上分析，要求在原有一级保护的级差范围内完成两级保护的配置和整定，这就造成了保护级差不够的问题。 2.3 解决方法 按规定
8、3：如第一级K型站（开关站）进线配置纵差，可允许送第二级K型站（开关站）。整定方法改进如下。 2.3.1 过流保护 扩大范围、压缩级差。由于一级开关站电源线增配光纤纵差保护，故一级开关站电源线过流1时间在满足热稳定的条件下提高到0.9 s、过流2时间提高到1.6 s；二级开关站电源线过流1整定为0.6 s、过流2时间整定为1.3 s；出线过流时间降低到0.3 s。各级过流保护定值适当调整以满足配合曲线。 2.3.2 零流保护 采用定时限与反时限保护组合。因常规开关站电源线反时限零流与主变10 kV零流之间级差不够增加独立的一级定时限或反时限零流，故根据配合曲线特性，增设一段定时限零流与反时限零
9、流共同组成一级开关站电源线零流保护；二级开关站电源线零流保护跟常规开关站电源线相同。各级零流保护定值适当调整以满足配合曲线。 2.4 一级开关站电源线保护 2.4.1 纵差 作为一级开关站电源线的主保护。 （1）区内最小短路故障有2倍以上灵敏度。 I0.8665 5000.92=2 646 A （2）躲过区外故障最大不平衡电流。 I1.30.10.55 5000.3=1 192 A （3）躲过流变二次回路断线最大负荷电流。 I1.5800=1 200 A 典型定值：1 800 A，0 s。 2.4.2 定时限过流I 作为开关站电源线后备保护及母线的主保护，整定时需保证开关站母线处最小短路故障有
10、灵敏度、与上下级过流保护配合。 （1）一级开关站母线最小短路故障有1.5倍以上灵敏度。 I0.8665 5000.91.5=3 528 A （2）躲过配变（2 000 kVA，5.5%）低压侧最大短路电流。 I1.35 500（0.38+5.52）=2 285 A （3）动作时间进行热稳定校核。 t（93.4400（255000.3）2=1.03 s 典型定值：3 120 A 0.9 s。 2.4.3 定时限过流II 作为开关站电源线及母线的后备保护，整定时需躲过线路最大负荷电流、与上下级过流保护配合，在开关站母线处最小短路故障有灵敏度。 （1）躲过线路最大负荷电流。 I1.30.9800=1
11、 156 A （2）与上级主变过流配合。 I23031.1=2 093 A t2-0.3=1.7 s 典型定值：1 920 A，1.6 s。 2.4.4 定时限零流1 与反时限零流共同组成一级开关站电源线零流保护作为电源线及母线的主保护。 与上一级零序电流配合整定。 2.4.5 反时限零流 与定时限零流1组合作为一级开关站电源线及母线的主保护，整定时需保证开关站母线处最小短路故障有灵敏度、与上下级零流保护配合。 典型定值：启动电流180 A，一般反时限，2倍5.2 s。 2.5 二级开关站电源线保护 2.5.1 定时限过流I 作为二级开关站电源线及母线的主保护，整定方法类似一级开关站电源线保护
12、。 典型定值：2 720 A，0.6 s。 2.5.2 定时限过流II 作为二级开关站电源线及母线的后备保护，整定方法类似一级开关站电源线保护。 典型定值：1 600 A，1.3 s。 2.5.3 反时限零流 作为二级开关站电源线及母线的主保护，整定方法类似一级开关站电源线保护。 典型定值：启动电流160 A，一般反时限，2倍4 s。 2.6 一二级开关站出线保护（纯电缆线路） 定时限过流I时间调整为0.3 s，其他保护整定及典型值同常规开关站出线保护。 开关站备自投、接地报警等保护整定略。 2.7 一二级开关站上下级保护配合曲线图 一二级开关站上下级保护配合曲线图，见图4，图5。 3 “串联
13、”开关站主要保护配置和整定存在的问题及解决方法 串联开关站可以看成另一种形式的一二级开关站。因此存在的问题及解决方法与一二级开关站相同。该文讨论的串联开关站，主要指两座或三座一级开关站手拉手联络成环的接线形式。因开关站电源线从2条增至4条，在开关站负荷满足N-1条件下，运行方式相当灵活。手拉手开关站电源线及联络互馈线配置光纤纵差保护4，其余保护配置与一二级开关站电源线相同。 3.1 “串联”开关站一次接线示意图 “串联”开关站一次接线图，见图6。 3.2 联络互馈线保护 （1）纵差。 作为联络互馈线的主保护，整定方法同一级开关站电源线纵差保护。 典型定值：1 560 A，0 s。 （2）联络互馈线过流、零流保护配置及整定方法与二级开关站电源线保护相同。 “串联”开关站上下级保护配合曲线图与“级联”开关站相同。 4 结语 开关站级联和串联接线方式，改善了浦东地区10 kV间隔紧张、间隔合用率高、网架横向联络薄弱、网架负荷转移能力有限的局面，使得运行方式更加灵活，提高了供电可靠性。但是受限于浦东地区保护级差，也存在以下不足。 （1）仅能做到一二级开关站级联、两站串联保护配合。多站级联或串联时，级联开关站电源线、串联开关站互馈线保护为同一级。 （2）串联开关站必须是一级开关站。 在大电网改造时可以考虑更换保护类型，如全部采用定时限过流、定时限零流配合等方法予以改进。