（无锡供电公司江苏无锡214000）
摘要：本文针对目前配电网面对的降低停电次数、减少停电时间、缩短停电范围等提高供电质量的要求，介绍了无锡在配电线路分级保护方面的探索与实践，分析了分级保护的原理，提出了变电站、线路设备保护配置的具体要求，结合无锡线路设备的实际制定了调试试验的具体内容，并针对性进行了改进和提高，满足了运行、检修中的需要，具有一定的实践意义。
关键词：配网；分级；保护
随着经济社会的发展，新兴产业的增长和城镇化进程的加快，全社会对供电质量和供电可靠性的要求日益提高，对停电甚至是短时停电的耐受度不断降低，为此如何采取措施提高供电可靠性，减少停电次数、缩短停电时间、缩小停电范围成为配网运营面临的严峻任务和挑战。本文介绍了无锡在配电线路分级保护方面的探索与实践，分析了分级保护的原理，根据线路设备的实际制定了实施策略，实际开展了保护启用工作，并针对性进行了改进和提高。
1现状情况分析
1.1配电线路设备现状
配电线路网架结构正在逐步从单环网向双环网、多分段适度联络网架结构发展完善，随着配电自动化三遥的推广，负荷开关被断路器取代，真空断路器、SF6断路器的比例正逐步提高，配电线路、站所的通信网络正在逐步形成，这些为配电线路保护的启用提供了便利。
1.2配电线路保护现状
随着设备的更新及自动化的推广，配电站所内断路器柜，柱上开关的FTU控制器均配有保护装置。但因变电站速断保护没有设置延时，配电线路保护不满足保护选择性的基本要求，上下级没有配合，且原先配电架空线路或站所不具备通信条件，保护动作信号没法采集，所以保护装置基本不启用，配电线路故障直接跳开变电站出线开关，扩大了故障停电范围，同时也不利于查找故障点。
2分级保护策略
2.1方式选择
为配置和启用配电线路保护，先对以下三种方式进行了比较：
（1）更换为快速分断开关，永磁真空开关分闸时间可以达到≤30ms-40ms，如采用此类开关，开关后段故障可先于变电站出线开关动作，一定程度上与变电站出线断路器实现配合，但仅依靠开关快速动作并不能完全避免越级跳闸事故。
（2）增设光纤纵差保护，需增设相应光纤保护装置、光纤通道、直流电源，因配电线路条数、分段多，需增设的保护装置及光纤通道的设置，费用较大，经济性差，同时配电现场工作环境较为恶劣，保护装置、直流电源和光纤通道的后期维护工作量较大。
（3）增加变电站限时速断的延时，在分支开关、分段开关和变电站出线开关保护的动作时间设置时差，实现配电线路上下级的延时配合。增加适当延时后，发生短路故障时变电站的主变需满足一定的安全要求，并选用性能较好、维护量较小的开关作为分段开关和分支线路开关，减小上下级开关的动作时差。
2.2保护原理
图1中，对开关3速断保护延时设置为0s，开关2速断保护延时设置为∆t，开关1速断保护延时设置为2∆t，从而实现保护的配合。当线路发生故障（k1、k2）时，不至于引起保护越级跳闸。
但是增设延时的关键在于：
（1）∆t数值的选取，增设延时后，是否会因为需要配合的保护级数较多，造成10kV出线延时较长，使其与变电站主变保护的配合带来问题，即∆t选择多大数值才能确保上下级保护的有效配合，确保不出现越级跳闸。
（2）增设∆t的技术可行性，主要考虑变电站主变的安全性，GB1094.5-2008（《电力变压器第5部分：承受短路的能力》）中4.1.3部分规定：“除另有规定，用于计算承受短路耐热能力的电流I的持续时间为2s。对于自藕变压器和短路电流超过25倍额定电流的变压器，经制造方与用户协商后，短路电流持续时间可以小于2s。”即增设∆t后，当变电站配电出线近端发生严重短路故障时，变压器满足稳定运行要求。
2.3重合闸设定
在配电网的各类故障中，瞬时性故障占有较大比重，配置重合闸可大大减少此类故障的停电时间。因此除了变电站配电出线保护中配置重合闸功能外，对于故障率较高的主干线以及重要的分支线路，在相应柱上断路器或环网柜中也配置重合器。
另外，当发生永久性故障时，重合后会对开关、线路以及变压器造成较大冲击，影响其安全，因此需配置后加速功能，当重合至永久性故障线路时，应无延时动作跳闸。
3分级保护配置
3.1保护配置
配电保护整定应满足选择性、灵敏性、可靠性、速动性的要求，上下级保护在动作时限原则上按阶梯配合，级差∆t原则上取0.2秒。
保护装置宜按三相、三段式电流保护（即电流速断、限时电流速断、过电流保护）及零序电流保护、自动重合闸配置，以适应配电线路变化快的特点。
对于配电线路为短线路、电缆线路、并联连接的电缆线路可采用光纤电流差动保护作为主保护，配电流后备保护，以达到快速切除故障、最小范围隔离故障点的目的。
3.2变电站设定
从短路电流倍数及保护动作时间两方面综合考虑。
一是系统变电站10kV母线三相短路电流Id大于变压器低压侧铭牌额定电流Ie的7倍时，即Id＞7Ie：
（1）电流速断保护按躲本线路配电变压器其它侧母线三相最大短路电流整定，时间与下一级线路电流速断保护配合，电流一般按3200A整定，时间0.2秒。
（2）限时电流速断保护按小方式本线路末端故障有灵敏度整定，时间与下一级线路限时电流速断保护配合，电流一般按1800A整定，时间0.5秒。
（3）过电流保护按躲配电线路允许的最大负荷电流整定，时间与下一级线路过电流保护配合，电流一般按1.5倍CT额定电流整定（≤1200A），时间0.7秒。
（4）重合闸：普通重合闸时间为1秒，检无压重合闸时间为1.6秒。
二是系统变电站10kV母线三相短路电流Id不大于变压器低压侧铭牌额定电流Ie的7倍时，即Id≤7Ie：
（1）电流速断保护停用。
（2）限时电流速断保护按躲本线路配电变压器其它侧母线三相最大短路电流整定同时兼顾小方式本线路末端故障有灵敏度，时间与下一级线路限时电流速断保护配合，电流一般按1500A～1800A范围整定，时间0.5秒。
3.3柱上开关设定
（1）分段开关：每条线路只启用一台分段开关的保护，分段开关在主干线合适位置，该分段开关与变电站出线开关间原则上需有变压器。
（2）分支开关：同一线路可启用多台分支开关的保护，但同一线路上启用保护的分支开关，其后段线路应没有交集。
（3）保护整定：
4现场安装调试
4.1调试内容
柱上断路器及FTU在调试基地集中进行工厂化调试，调试主要内容为：
（1）柱上断路器本体保护处理：根据柱上断路器厂家说明，对本体上的保护进行短接等技术处理。
（2）通道调试：配置光纤（或无线模块），联系主站分配IP，等待通道。
（3）FTU调试包括：
一次升流试验：检查A、C相和零序CT回路电流是否正常，CT变比是否正确。
功能试验：打开CT连片，在CT试验端子加量试验。
操作回路：开关就地电动分、合试验是否正常。
遥测：A、C、零序通入不同电流，检查FTU显示是否正常，通入220V交流电，检查电压遥测是否正常。
遥信：分别加量完成速断保护、过流保护、零序保护试验、重合闸试验、遥控试验，过程中检查“速断保护”、“过流保护”、“零序保护”、“开关位置合”、“未储能”、“重合闸”、“远方/就地”信号是否正常，最后检查“交流失电”、“电池电压低”信号。
（4）用万用表测量CT内外电阻、恢复CT连片。
（5）在FTU和柱上开关同时标明开关名称编号，并与航空电缆配套。
4.2问题与改进
（1）完善信息表配置：
（2）明确CT相关技术要求。变比，A、C相600/5，零序，100/5；遥测变化率可设，设置为1%（0.05）；零飘（死区值）可设，设置为1%（0.05）；遥测变化上送时间可设，设置为1s；CT回路设置电流试验端子。
（3）FTU增加合闸、分闸硬压板，保护硬压板与分闸压板合一，使分合闸回路有明显断开点，合闸、分闸（保护）硬压板设置在面板上，为运维、调试、检修提供便利。
（4）增加防跳功能，防止保护动作跳闸时开关反复分合；宜加设模拟加量（遥测、遥信置数）功能。
（5）蓄电池、操作电源加装空开，同时FTU均装置双电源切换ATS，两路220V电源可提高电源可靠性。
4.3故障实例
以10kV谷里线26#杆谷通开关故障为例，该开关12月2日00时05分、02时47分，分别零序保护动作跳闸，重合闸未动作。现场巡检未发现故障点，第二次跳闸后更换开关线路恢复正常。动作情况如下：
5结语
面对公众对电网供电质量愈来愈高的要求，需要进一步提升供电可靠性这一带给电力用户直观感受的指标，需要在加强配电网精益化管理的同时，采取措施缩小故障停电范围、提高故障甄别和查找的能力，应用配电线路分级保护为此提供了一条可实现的途径。无锡试点对变电站出线、分段开关、分支开关保护增加适当延时满足上下级配合的要求，配电线路保护的启用对提高供电可靠性具有重要的实践意义。
参考文献：
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[3]周敏跃等.智能控制与保护开关在农网配电系统中的应用[J].低压电器.2012年3月.
作者简介：
丁志强（1980－），男，江苏无锡，高级工程师，配电网管理。