电压型方案以重合器与电压-时间型分段器配合为例进行说明。
1.简单放射状网故障区段隔离过程
图4-8为一简单放射状网采用重合器与电压-时间型分段器配合隔离故障区段的过程示意图。图中A采用重合器,整定为一慢二快,即第一次重合时间为跳闸后15s,第二次重合时间为跳闸后5s。B和D采用电压-时间型分段器,它们的X时限均整定为7s。C和E采用电压-时间型分段器,其X时限均整定为14s,Y时限均整定为5s。分段器均设置在第一套功能。
图4.8 放射状网隔离故障区段的过程
过程说明:
(1)图4.8(a)为放射状网正常工作的情形。
(2)如图4.8(b)所示,描述在c区段发生永久性故障后,重合器A跳闸,导致线路失压,造成分段器B、C、D和E均分闸。
(3)如图4.8(c)所示,事故跳闸15s后,重合器A第一次重合。
(4)如图4.8(d)所示,经过7s的X时限后,分段器B自动合闸,将电供至b区段。
(5)如图4.8(e)所示,又经过7s的X时限后,分段器D自动合闸,将电供至d区段。
(6)如图4.8(f)所示,分段器B合闸后,经过14s的X时限后,分段器C自动合闸。由于c段永久性故障,再次导致重合器A跳闸,从而线路失压,造成分段器B、C、D和E均分闸,由于分段器C合闸后未达到Y时限(5s)就又失压,该分段器将被闭锁。
(7)如图4.8(g)所示,重合器A再次跳闸后,又经过5s进行第二次重合,分段器B、D、E依次自动重合,而分段器C因闭锁保持分闸状态,从而隔离了故障段,恢复了健全区段的供电。整个过程历时55s。
从上面的动作分析过程可以看出,用多级自动配电开关与重合器配合实现故障隔离的配电网中,各级开关间的时差配合采用的是逆时针差配合实现选择性,打破了传统继电保护中的顺时差实现选择性的配合方法。顺时差配合:指离变电所较近的开关,比离变电所较远的开关保护装置的时限要大一级,比如大0.5s,以使离变电所较近的开关比离的较远的开关后跳开,从而达到选择性的目的,这种方法的缺点是离变电所越近的开关承受短路电流的袭击时间越长。逆时差配合:指不管线路中哪一段线路发生短路,重合器先跳开,然后各自动配合开关逐级延时闭合来寻找故障点。
2.环状网开环运行的故障区段隔离过程
典型的开环运行的环状网采用重合器与电压-时间型分段器配合隔离故障区段的过程示意图如图4.9所示,图中A采用重合器,整定为一慢二快,即第一次重合时间为15s,第二次重合时间为5s。B、C和D采用电压 时间型分段器并且设置在第一套功能,它们的X时限均整定为7s,Y时限均整定为5s。E也采用电压-时间型分段器,但设置在第二功能,其XL时限整定为45s,Y时限整定为5s。
图4.9 典型的开环运行的环状网隔离故障区段的过程示意图
过程说明:
(1)图4.9(a)为开环运行的环状网正常工作的情形。
(2)如图4.9(b)所示,描述在c区段发生永久性故障后,重合器A跳闸,导致联络开关左侧线路失压,造成分段器B、C和D均分闸,启动分段器E的XL计数器。(www.xing528.com)
(3)如图4.9(c)所示,事故跳闸15s后,重合器A第一次重合。
(4)如图4.9(d)所示,经过7s的X时限后,分段器B自动合闸,将电供至b区段。
(5)如图4.9(e)所示,又经过7s的X时限后,分段器C自动合闸。由于c段永久性故障,再次导致重合器A跳闸,从而线路失压,造成分段器B和C均分闸,由于分段器C合闸后未达到Y时限(5s)就又失压,改分段器将被闭锁。
(6)如图4.9(f)所示,重合器A再次跳闸后,又经过5s进行第二次重合,7s后分段器B自动合闸,而分段器C因闭锁保持分闸状态。
(7)如图4.9(g)所示,重合器A第一次跳闸后,又经过45s的XL时限后,分段器E自动合闸,将电供至d区段。
(8)如图4.9(h)所示,又经过7s的X时限后,分段器D自动合闸。此时由于c段存在永久性故障,导致联络开关右侧线路的重合器跳闸,从而右侧线路失压,造成其上所有分段器均分闸,由于分段器D合闸后未达到Y时限(5s)就又失压,该分段器将被闭锁。
(9)如图4.9(i)所示,联络开关以及右侧的分段器和重合器又依次顺序合闸,而分段器D因闭锁保持分闸状态,从而隔离了故障区段,恢复了健全区段的供电。
可见,当隔离开环运行的环状网的故障区段时,要使联络开关另一侧的健全区域所有的开关都分一次闸,造成供电短时中断,这是很不理想的。东芝公司的电压时间型分段器就这个问题作出了改进,具体做法是:在分段器上又设置了异常低压闭锁功能,即当分段器检测到其任何一侧出现低于额定电压30%的异常低电压时间超过150min时,该分段器将闭锁。这样在图4.9(e)中,开关D也会被闭锁,从而在图4.9(g)中,只要合上联络开关E就可完成故障隔离,而不会发生联络开关右侧所有开关跳闸再顺序重合的过程。
3.重合器与电压-时间型分段器配合的整定方法
整定原则:重合器与电压-时间型分段器配合方式的整定的关键条件是不能在同一时刻有两台以上的分段开关同时合闸,只有这样才能判断出故障区域,避免对故障的误判。因此,分段器的Y时限一般统一选为5s,而分段器X时限的整定步骤如下:
第一步:确定分段器合闸时间间隔,并从联络开关中将配电网分割成以电源开关为根的树状配电子网络。
第二步:在各配电子网络中,以电源节点合闸为时间起点,分别对各个分段器标注其绝对合闸延时时间,并注意不能在任何时刻有一台以上的分段开关同时合闸。
第三步:某台分段器的X时限等于该开关的绝对合闸延时时间减去作为其父节点的分段器的绝对合闸延时时间。
以图4.10所示的配电网为例,方块S1、S2、S3代表变电站出口断路器,B、C、D、E、F、G、H、M代表分段开关,E和H为联络开关,实心符号代表开关处于合闸状态,空心符号代表开关处于分闸状态。假设各分段器的Y时限均取为5s
分段器X时限的整定步骤为:
图4.10 简单的网格状配网图
第一步:确定分段器开关合闸时间间隔为7s,并从联络开关处将配电网分割成三个辐射状配电子网络:S1、B、C、D、E、G、H,S2、F、E和S3、M、H。
第二步:对于子网络S1、B、C、D、E、G、H,其各台分段器的绝对合闸延时时间分别为:Xa(B)=7s,Xa(C)=14s,Xa(D)=21s,Xa(G)=28s;同理,对于子网络S2、F、E有Xa(F)=7s;对于子网络S3、M、H有Xa(M)=7s。
第三步:某台分段器的X时限等于该开关的绝对合闸延时时间减去作为其父节点的分段器的绝对合闸延时时间,于是有:X(B)=Xa(B)-0=7s,X(C)=Xa(C)-Xa(B)=14-7=7s,X(D)=Xa(D)-Xa(C)=21-14=7s,X(G)=Xa(G)-Xa(C)=28-14=14s,X(F)=Xa(F)-0=7s,X(M)=Xa(M)-0=7s。
联络开关的XL时限的确定:
只有一台联络开关参与故障处理时:分别计算出假设该联络开关两侧与该开关相连接的区域故障时,从故障发生到与故障区域相连的分段器闭锁在分闸状态所需的延时时间tmax(左)和tmax(右),取其中较大的一个记作Tmax,则XL时限设置应大于Tmax。
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