1　保护方式的选择
　　小水电与系统并网的一次典型接线如图1所示，对于变电站Ⅰ通常有两种构成型式：第一种电压等级为110／35／10　kV，接线组别为Y₀／Y／Δ-11型；第二种电压等级为220／110／35　kV，接线组别为Y₀／Y₀／Δ-11型，如图虚框所示。对于开关1　DL的保护配置，以第一种型式的接线为例进行分析。

图1　小水电与系统并网接线图

1．1　典型保护配置方式
　　保护配置为：方向电流限时速断、方向过电流(或采用三段式距离保护)、同期及无压检定重合闸、低压低频解列。
　　（1）　限时电流速断
　　按与本线路对侧母线上的出线电流速断保护相配合，并躲过该母线上所接变压器的另一侧故障进行整定。当按躲过对侧母线上所接变压器的另一侧故障进行整定时，因小水电机组的阻抗相对于被保护的线路及变压器阻抗大若干倍，一般无保护范围。
　　（2）　过电流
　　按保护正方向通过的最大负荷电流整定，时限与下一级保护最高时限配合。正方向最大负荷电流应按变电站Ⅱ甩负荷fh后考虑，但当小水电在小方式运行时，往往灵敏度不够。
　　（3）　距离保护
　　小水电为弱电源，其短路电流水平较低，使距离保护装置性能处于不稳定区，且投资高，使用较少。
　　（4）　 同期及无压检定重合闸
　　多数因解列后不易同步而检定同期重合无法成功，因小水电与变电站Ⅱ功率一般很难平衡，最终导致小网瓦解。
　　（5）　低压低频解列
　　失去大电源后，因小水电容量较小，在功率缺额较大时，频率及电压下降快，低频继电器不能出口，且它仅是解列装置，不能作为线路保护，也不宜采用。
1．2　电流保护解列方式
　　保护配置为：开关1　DL方向电流延时动作接跳开关2　DL，在联络线XL1、XL2故障时，动作解列小水电。按与本线路对侧母线上的出线速断(或限时速断)保护相配合，并满足保护正方向通过的最大负荷电流，要求在联络线XL1、XL2故障时有足够的灵敏度。
　　按各联络线故障有足够灵敏度计算的最大动作电流，在小水电大方式下，往往不能满足正方向通过的最大负荷电流，限制小水电的运行；在变电站Ⅱ突然甩负荷fh的同时，易导致小水电解列。
1．3　电压保护解列方式
　　保护配置为：开关1　DL方向低电压延时动作接跳开关2　DL，在联络线XL1、XL2故障时，动作解列小水电。当为瞬时故障时，利用线路XL1、XL2靠系统F侧开关的重合闸恢复对用户的供电。电压保护按与下一级保护的Ⅰ段或Ⅱ段相配合，并要求在联络线XL1、XL2故障时有足够的灵敏度。
　　电压保护解列克服了电流保护解列的缺陷：一是小水电运行方式越小，电压保护灵敏度越高；二是电压保护不存在对小水电发电出力的限制。既能提高对用户供电的可靠性，又能适应小水电的各种运行方式，是一种经济、有效的保护方式。
　　为防止电压回路断线，应加装电压回路断线闭锁装置(如许继厂的LB-1A型继电器)。在方向元件死区及保护或开关拒动时，为防止非同期重合，在联络线XL1、XL2靠系统F侧开关重合闸装置中，应加装检定无压及同期装置。根据电网实际，可增设方向电流电压联锁Ⅰ段，以快速保护装置保护本线路一部分，以及增设电流闭锁回路，增强保护的可靠性。在低电压与反向各保护装置有配合关系时，可不设或停用方向元件。

2　故障时保护安装处的电压分析
　　在图2所示的简单电网中，设系统归算至故障点的正序阻抗等于负序阻抗为X，系统归算至故障点的零序阻抗为X₀，变压器一侧电压计算点距另一侧故障点正序阻抗为ΔX，计算中的各值均取其标么值的模，则正、负序分量有：

　　　　　　　　　　　（1）

图2　简单电网示意图

2．1　三相短路

　　I=1／X，　U=ΔX／X　　　　　　　　　　　　　（2）

2．2　两相(B、C相)短路

　　　　　　　　（3）

　　（1）　Y／Y-12型变压器一侧两相短路
　　计算点的电压矢量图如图3所示，则：

　　
　　将式(1)、(3)代入上式，得：
　　
　　由于以上电压是以相电压为基准的标么值，需以线电压为基准进行计算，所以：

　　　　　　　　　　　（4）

图3　Y／Y-12型变压器一侧BC相短路

　　（2）　Y／Δ-11型变压器Δ侧两相短路
　　计算点的电压矢量图如图4所示。

　　　　　　（5）

图4　Y／Δ-11型变压器Δ侧BC相短路

　　（3）　Y／Δ-11型变压器Y侧两相短路
　　计算点的电压矢量图如图5所示。

　　　　（6）

图5　Y／Δ-11型变压器Y侧BC相短路

2．3　两相(B、C相)短路接地
　　
　　（1）　Y₀／Y-12型Y₀侧两相短路接地
　　计算点的电压矢量图如图6所示。

　　　　　（7）

图6　Y₀／Y-12型变压器Y₀侧BC相短路接地

　　（2）　Y₀／Δ-11型Y₀侧两相短路接地
　　计算点的电压矢量图如图7所示。

　　　　　　　（8）

图7　Y₀／Δ-11型Y₀侧BC相短路接地

2．4　单相(A相)接地

　　IA1=IA2=1／（2X＋X₀）
　　UA1=（X＋X₀）／（2X＋X₀）
　　UA2=X／（2X＋X₀）
　　（1）　Y₀／Y-12型Y₀侧单相接地
　　计算点的电压矢量图如图8所示。

　　　　　　　　　　　（9）

图8　Y₀／Y-12型变压器Y₀侧A相接地

　　（2）　Y₀／Δ-11型Y₀侧单相接地
　　计算点的电压矢量图如图9所示。

　　　　　　　　　　　　（10）

图9　Y₀／Δ-11型变压器Y₀侧A相接地

3　电压保护解列的整定计算
3．1　动作电压按保护灵敏度整定
　　（1）　故障为三相短路、两相短路及两相短路接地时
　　从式(2)、(4)、(7)可得：
　　
式中　U_dz．j——低电压继电器动作电压；
　　　Z_bh——保护安装处至被保护线路末端阻抗；
　　　Z_xtf．max——保护安装处背侧小水电系统最大运行方式下阻抗；
　　　K_E——发电机电势与PT一次额定电压的比值，取为1．1；
　　　K_K——可靠系数，取为1．3。
　　由于小水电机组的阻抗较大，若Z_xtf．max是Z_bh的3倍，则U_dz．j=35．75V，按额定电压为100 V的DY系列低压继电器的最小刻度取为40 V，可充分满足整定要求。若定值要求较小，可用静态电压继电器。
　　（2）　故障为线路XL1单相接地时
　　从式(9)可知，保护安装处继电器电压大于50 V，故低电压保护解列不可能动作。但当线路XL1靠系统F侧开关单相接地保护动作跳闸后，对变电站Ⅰ：若主变高压侧中性点不接地，其间隙保护以一定延时(一般为0．5　s)切除故障；若主变高压侧中性点接地，其零序保护以一定延时切除故障。因此，在单相接地时用主变间隙保护及零序保护与系统F侧开关重合闸相配合，可弥补低电压保护解列的不足。
3．2　动作电压与对侧母线各出线的配合
　　以图1所示接线为例，设保护延伸至下级线路的电抗为X，当低电压继电器动作电压为U_dz．j时，有如下方程，求得延伸范围X后，即可确定与对侧母线各出线的配合关系。
　　
式中　K_Z——为助增系数，等于（X_MF．min＋X_XL2＋X_Nf.min）／X_MF．min
　　　X_Nf.min——最小方式下，小水电f归算至母线N的电抗；
　　　X_MF．min——最小方式下，系统F归算至母线M的电抗；
　　　X_XL2——线路XL2的电抗。
　

3．3　动作电压与对侧主变第三侧的配合
　　在图10所示接线中，母线M为低电压保护解列安装处，设母线N所属线路的零序电抗为其正序电抗的n倍，低电压动作电压标么值为U_dz，只要求出在各种故障时延伸出母线N的范围X₁，就能方便地验算与母线N各出线保护的配合关系。

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