在各地區(qū)或縣電網(wǎng)中，或多或少存在一些并網(wǎng)的小水電，其主要特點(diǎn)：一是小水電機(jī)組容量大小不一，臺(tái)數(shù)多，受調(diào)峰、來水等因素影響，機(jī)組啟、停頻繁，運(yùn)行方式變化大；二是小水電出力與并網(wǎng)變電站負(fù)荷往往差距大，主要是依托主網(wǎng)運(yùn)行，由于突然解列對(duì)其安全影響不大，在事故時(shí)一般是解列停機(jī)；三是并入網(wǎng)絡(luò)中的繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置配置很簡單，各聯(lián)絡(luò)線主要是簡單的電流、電壓保護(hù)，重合閘一般未配置檢定無壓及同期裝置，小電源側(cè)大多未設(shè)置保護(hù)，好多還未裝設(shè)開關(guān)。由于大部分并網(wǎng)水電機(jī)組的過流動(dòng)作時(shí)間較長，重合閘無法與其相配合，為防止故障跳閘后對(duì)小水電機(jī)組的非同期重合，在正常運(yùn)行中需停用各聯(lián)絡(luò)開關(guān)的自動(dòng)重合閘，降低了供電的可靠性。若逐級(jí)加裝保護(hù)，須先安裝開關(guān)，這不現(xiàn)實(shí)。為此，需要采取積極有效的保護(hù)措施來解決。 [b]1　保護(hù)方式的選擇 [/b]　　小水電與系統(tǒng)并網(wǎng)的一次典型接線如圖1所示，對(duì)于變電站Ⅰ通常有兩種構(gòu)成型式：第一種電壓等級(jí)為110／35／10　kV，接線組別為Y0／Y／Δ-11型；第二種電壓等級(jí)為220／110／35　kV，接線組別為Y0／Y0／Δ-11型，如圖虛框所示。對(duì)于開關(guān)1　DL的保護(hù)配置，以第一種型式的接線為例進(jìn)行分析。 　　 圖1　小水電與系統(tǒng)并網(wǎng)接線圖 　　1．1　典型保護(hù)配置方式 　　保護(hù)配置為：方向電流限時(shí)速斷、方向過電流（或采用三段式距離保護(hù)）、同期及無壓檢定重合閘、低壓低頻解列。 　　（1）　限時(shí)電流速斷 　　按與本線路對(duì)側(cè)母線上的出線電流速斷保護(hù)相配合，并躲過該母線上所接變壓器的另一側(cè)故障進(jìn)行整定。當(dāng)按躲過對(duì)側(cè)母線上所接變壓器的另一側(cè)故障進(jìn)行整定時(shí)，因小水電機(jī)組的阻抗相對(duì)于被保護(hù)的線路及變壓器阻抗大若干倍，一般無保護(hù)范圍。 　?。?）　過電流 　　按保護(hù)正方向通過的最大負(fù)荷電流整定，時(shí)限與下一級(jí)保護(hù)最高時(shí)限配合。正方向最大負(fù)荷電流應(yīng)按變電站Ⅱ甩負(fù)荷fh后考慮，但當(dāng)小水電在小方式運(yùn)行時(shí)，往往靈敏度不夠。 　?。?）　距離保護(hù) 　　小水電為弱電源，其短路電流水平較低，使距離保護(hù)裝置性能處于不穩(wěn)定區(qū)，且投資高，使用較少。 　?。?）　 同期及無壓檢定重合閘 　　多數(shù)因解列后不易同步而檢定同期重合無法成功，因小水電與變電站Ⅱ功率一般很難平衡，最終導(dǎo)致小網(wǎng)瓦解。 　?。?）　低壓低頻解列 　　失去大電源后，因小水電容量較小，在功率缺額較大時(shí)，頻率及電壓下降快，低頻繼電器不能出口，且它僅是解列裝置，不能作為線路保護(hù)，也不宜采用。 　　1．2　電流保護(hù)解列方式 　　保護(hù)配置為：開關(guān)1　DL方向電流延時(shí)動(dòng)作接跳開關(guān)2　DL，在聯(lián)絡(luò)線XL1、XL2故障時(shí)，動(dòng)作解列小水電。按與本線路對(duì)側(cè)母線上的出線速斷（或限時(shí)速斷）保護(hù)相配合，并滿足保護(hù)正方向通過的最大負(fù)荷電流，要求在聯(lián)絡(luò)線XL1、XL2故障時(shí)有足夠的靈敏度。 　　按各聯(lián)絡(luò)線故障有足夠靈敏度計(jì)算的最大動(dòng)作電流，在小水電大方式下，往往不能滿足正方向通過的最大負(fù)荷電流，限制小水電的運(yùn)行；在變電站Ⅱ突然甩負(fù)荷fh的同時(shí)，易導(dǎo)致小水電解列。 　　1．3　電壓保護(hù)解列方式 　　保護(hù)配置為：開關(guān)1　DL方向低電壓延時(shí)動(dòng)作接跳開關(guān)2　DL，在聯(lián)絡(luò)線XL1、XL2故障時(shí)，動(dòng)作解列小水電。當(dāng)為瞬時(shí)故障時(shí)，利用線路XL1、XL2靠系統(tǒng)F側(cè)開關(guān)的重合閘恢復(fù)對(duì)用戶的供電。電壓保護(hù)按與下一級(jí)保護(hù)的Ⅰ段或Ⅱ段相配合，并要求在聯(lián)絡(luò)線XL1、XL2故障時(shí)有足夠的靈敏度。 　　電壓保護(hù)解列克服了電流保護(hù)解列的缺陷：一是小水電運(yùn)行方式越小，電壓保護(hù)靈敏度越高；二是電壓保護(hù)不存在對(duì)小水電發(fā)電出力的限制。既能提高對(duì)用戶供電的可靠性，又能適應(yīng)小水電的各種運(yùn)行方式，是一種經(jīng)濟(jì)、有效的保護(hù)方式。 　　為防止電壓回路斷線，應(yīng)加裝電壓回路斷線閉鎖裝置（如許繼廠的LB-1A型繼電器）。在方向元件死區(qū)及保護(hù)或開關(guān)拒動(dòng)時(shí)，為防止非同期重合，在聯(lián)絡(luò)線XL1、XL2靠系統(tǒng)F側(cè)開關(guān)重合閘裝置中，應(yīng)加裝檢定無壓及同期裝置。根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際，可增設(shè)方向電流電壓聯(lián)鎖Ⅰ段，以快速保護(hù)裝置保護(hù)本線路一部分，以及增設(shè)電流閉鎖回路，增強(qiáng)保護(hù)的可靠性。在低電壓與反向各保護(hù)裝置有配合關(guān)系時(shí)，可不設(shè)或停用方向元件。 2　故障時(shí)保護(hù)安裝處的電壓分析 　　在圖2所示的簡單電網(wǎng)中，設(shè)系統(tǒng)歸算至故障點(diǎn)的正序阻抗等于負(fù)序阻抗為X，系統(tǒng)歸算至故障點(diǎn)的零序阻抗為X0，變壓器一側(cè)電壓計(jì)算點(diǎn)距另一側(cè)故障點(diǎn)正序阻抗為ΔX，計(jì)算中的各值均取其標(biāo)么值的模，則正、負(fù)序分量有： 　　[img=233,48]http://zszl.cepee.com/cepee_kjlw_pic/files/wx/hubeidl/hbdl99/hbdl9901/image1/g46-1.gif[/img]（1） [align=left] 　 　圖2　簡單電網(wǎng)示意圖 　　2．1　三相短路 　　I=1／X，　U=ΔX／X　　　　　　　　　　　　　（2） 　　2．2　兩相（B、C相）短路 　　[img=231,46]http://zszl.cepee.com/cepee_kjlw_pic/files/wx/hubeidl/hbdl99/hbdl9901/image1/g46-2.gif[/img]（3） 　　（1）　Y／Y-12型變壓器一側(cè)兩相短路 　　計(jì)算點(diǎn)的電壓矢量圖如圖3所示，則： 　　將式（1）、（3）代入上式，得：[/align][img=124,16]http://zszl.cepee.com/cepee_kjlw_pic/files/wx/hubeidl/hbdl99/hbdl9901/image1/g47-1.gif[/img] 　　由于以上電壓是以相電壓為基準(zhǔn)的標(biāo)么值，需以線電壓為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，所以： 　　[img=187,17]http://zszl.cepee.com/cepee_kjlw_pic/files/wx/hubeidl/hbdl99/hbdl9901/image1/g47-2.gif[/img]（4） 　 　圖3　Y／Y-12型變壓器一側(cè)BC相短路 　　（2）　Y／Δ-11型變壓器Δ側(cè)兩相短路 　　計(jì)算點(diǎn)的電壓矢量圖如圖4所示。 　　　　[img=361,95]http://zszl.cepee.com/cepee_kjlw_pic/files/wx/hubeidl/hbdl99/hbdl9901/image1/g47-3.gif[/img]（5） 　　 圖4　Y／Δ-11型變壓器Δ側(cè)BC相短路 　?。?）　Y／Δ-11型變壓器Y側(cè)兩相短路 　　計(jì)算點(diǎn)的電壓矢量圖如圖5所示。 　　　[img=361,95]http://zszl.cepee.com/cepee_kjlw_pic/files/wx/hubeidl/hbdl99/hbdl9901/image1/g47-4.gif[/img]（6） 　　 圖5　Y／Δ-11型變壓器Y側(cè)BC相短路 　　2．3　兩相（B、C相）短路接地 [img=310,136]http://zszl.cepee.com/cepee_kjlw_pic/files/wx/hubeidl/hbdl99/hbdl9901/image1/g47-5.gif[/img] 　?。?）　Y0／Y-12型Y0側(cè)兩相短路接地 　　計(jì)算點(diǎn)的電壓矢量圖如圖6所示。 　　[img=340,131]http://zszl.cepee.com/cepee_kjlw_pic/files/wx/hubeidl/hbdl99/hbdl9901/image1/g47-6.gif[/img]（7） [align=left] 　　 圖6　Y0／Y-12型變壓器Y0側(cè)BC相短路接地 　?。?）　Y0／Δ-11型Y0側(cè)兩相短路接地 　　計(jì)算點(diǎn)的電壓矢量圖如圖7所示。 　　　　[/align] 　　 圖7　Y0／Δ-11型Y0側(cè)BC相短路接地 　　2．4　單相（A相）接地 　　IA1=IA2=1／（2X＋X0） 　　UA1=（X＋X0）／（2X＋X0） 　　UA2=X／（2X＋X0） 　　（1）　Y0／Y-12型Y0側(cè)單相接地 　　計(jì)算點(diǎn)的電壓矢量圖如圖8所示。 　　　（9） 　　 圖8　Y0／Y-12型變壓器Y0側(cè)A相接地 　　（2）　Y0／Δ-11型Y0側(cè)單相接地 　　計(jì)算點(diǎn)的電壓矢量圖如圖9所示。 　　?。?0） 　　 圖9　Y0／Δ-11型變壓器Y0側(cè)A相接地 [b]3　電壓保護(hù)解列的整定計(jì)算 [/b]　　3．1　動(dòng)作電壓按保護(hù)靈敏度整定 　　（1）　故障為三相短路、兩相短路及兩相短路接地時(shí) 　　從式（2）、（4）、（7）可得： 　　式中　Udz．j——低電壓繼電器動(dòng)作電壓； 　　Zbh——保護(hù)安裝處至被保護(hù)線路末端阻抗； 　　Zxtf．max——保護(hù)安裝處背側(cè)小水電系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下阻抗； 　　KE——發(fā)電機(jī)電勢與PT一次額定電壓的比值，取為1．1； 　　KK——可靠系數(shù)，取為1．3。 　　由于小水電機(jī)組的阻抗較大，若Zxtf．max是Zbh的3倍，則Udz．j=35．75V，按額定電壓為100 V的DY系列低壓繼電器的最小刻度取為40 V，可充分滿足整定要求。若定值要求較小，可用靜態(tài)電壓繼電器。 　?。?）　故障為線路XL1單相接地時(shí) 　　從式（9）可知，保護(hù)安裝處繼電器電壓大于50 V，故低電壓保護(hù)解列不可能動(dòng)作。但當(dāng)線路XL1靠系統(tǒng)F側(cè)開關(guān)單相接地保護(hù)動(dòng)作跳閘后，對(duì)變電站Ⅰ：若主變高壓側(cè)中性點(diǎn)不接地，其間隙保護(hù)以一定延時(shí)（一般為0．5　s）切除故障；若主變高壓側(cè)中性點(diǎn)接地，其零序保護(hù)以一定延時(shí)切除故障。因此，在單相接地時(shí)用主變間隙保護(hù)及零序保護(hù)與系統(tǒng)F側(cè)開關(guān)重合閘相配合，可彌補(bǔ)低電壓保護(hù)解列的不足。 　　3．2　動(dòng)作電壓與對(duì)側(cè)母線各出線的配合 　　以圖1所示接線為例，設(shè)保護(hù)延伸至下級(jí)線路的電抗為X，當(dāng)?shù)碗妷豪^電器動(dòng)作電壓為Udz．j時(shí)，有如下方程，求得延伸范圍X后，即可確定與對(duì)側(cè)母線各出線的配合關(guān)系。 　　式中　KZ——為助增系數(shù)，等于（XMF．min＋XXL2＋XNf.min）／XMF．min 　　XNf.min——最小方式下，小水電f歸算至母線N的電抗； 　　XMF．min——最小方式下，系統(tǒng)F歸算至母線M的電抗； 　　XXL2——線路XL2的電抗。 　　3．3　動(dòng)作電壓與對(duì)側(cè)主變第三側(cè)的配合 　　在圖10所示接線中，母線M為低電壓保護(hù)解列安裝處，設(shè)母線N所屬線路的零序電抗為其正序電抗的n倍，低電壓動(dòng)作電壓標(biāo)么值為Udz，只要求出在各種故障時(shí)延伸出母線N的范圍X1，就能方便地驗(yàn)算與母線N各出線保護(hù)的配合關(guān)系。 　　 圖10　與主變第三側(cè)配合接線示意圖 　　對(duì)照第2節(jié)，有如下對(duì)應(yīng)關(guān)系 　　ΔX=K1fz.X1M＋X1N＋X1 　　X=X1NΣ．min＋X1 　　X0=X0NΣ．max＋n.X1 　　式中　X1NΣ．min——即（X1f．min＋X1M）∥（X1F．min＋X1N），最小方式下歸算到母線N的綜合正序電抗； 　　X0NΣ．min——零序大運(yùn)行方式下歸算到母線N的綜合零序電抗； 　　K1fz——即X1F．min／（X1f．min＋X1M＋X1F．min），母線M側(cè)的正序分支系數(shù)； 　　X1f.min——最小運(yùn)行方式下小水電f歸算至母線M的正序電抗； 　　X1F．min——最小運(yùn)行方式下系統(tǒng)F歸算至主變O點(diǎn)的正序電抗； 　　X1M——母線M與主變O點(diǎn)間正序電抗； 　　X1N——主變第三側(cè)電抗； 　　X1——低電壓保護(hù)伸出母線N的正序電抗。 　　則，X1的求解方程分別如下： 　?。?）　單相接地 　　將ΔX、X、X0的值代入式（10），得： 　?。?）　兩相短路接地 　　將ΔX、X、X0的值代入式（8），得： 　　上式為一元四次方程，可借助微機(jī)，利用優(yōu)選法或?qū)Ψ址焖偾蠼狻? 　?。?）　兩相短路 　　從式（5）、（6）可知，保護(hù)安裝處繼電器電壓大于50 V，因此低電壓保護(hù)不能伸出主變。 　　（4）　三相短路 　　將ΔX、X的值代入式（2），得： 　　3．4　動(dòng)作電壓與背側(cè)保護(hù)配合 　　以圖1所示接線為例，設(shè)開關(guān)1DL低電壓保護(hù)反向伸出母線N的電抗為X，當(dāng)?shù)碗妷豪^電器動(dòng)作電壓為Udz．j時(shí)，有如下方程： 　　式中　XfNΣ.min——最小運(yùn)行方式下，小水電歸算至母線N的電抗； 　　XFNΣ．min——最小運(yùn)行方式下，系統(tǒng)F歸算至母線N的電抗。 　　根據(jù)計(jì)算的X，若與背側(cè)母線所屬各開關(guān)保護(hù)有配合關(guān)系，則可將方向元件停用，以消除其死區(qū)。 　　3．5　動(dòng)作時(shí)間的整定 　　通過上述計(jì)算，低電壓保護(hù)若和各有關(guān)保護(hù)的瞬時(shí)段有配合關(guān)系，其動(dòng)作時(shí)間tdz=Δt；若需和有關(guān)保護(hù)的Ⅱ段相配合，動(dòng)作時(shí)間tdz=tⅡ＋Δt；對(duì)側(cè)各聯(lián)絡(luò)開關(guān)重合閘時(shí)間tzch是指在檢定無壓及同期成功后進(jìn)行重合的延時(shí)。若時(shí)間繼電器和開關(guān)的時(shí)間性能優(yōu)越，保護(hù)的最小時(shí)間級(jí)差Δt可取為0．3s，以盡快切除故障點(diǎn)。在故障點(diǎn)恢復(fù)絕緣強(qiáng)度的前提下，重合閘時(shí)間tzch最小也可取為0．3s，以盡快恢復(fù)供電。 [b]4　應(yīng)用實(shí)例 [/b]　　1998年5月，漳河水電站新建2×3 000　kW機(jī)組投運(yùn)，其一次系統(tǒng)圖及阻抗標(biāo)么值等見圖11。 　　圖11　漳河水電站與系統(tǒng)并網(wǎng)接線圖 　　1998年6月10日4時(shí)35分，煙化在未報(bào)告調(diào)度的情況下，自行減負(fù)荷停產(chǎn)檢修，導(dǎo)致漳33開關(guān)方向過流動(dòng)作，跳開漳34開關(guān)；同日10時(shí)8分，因水電站發(fā)電出力過大，該保護(hù)又動(dòng)作解列；11日16時(shí)15分，同樣由于水電站未將出力控制好，該保護(hù)再次動(dòng)作解列。在以往的運(yùn)行中，曾好幾次發(fā)生因漳35開關(guān)跳閘，同時(shí)導(dǎo)致漳34開關(guān)跳閘情況。 　　原運(yùn)行中定值按單臺(tái)800 kW機(jī)組運(yùn)行，在漳河線棗側(cè)故障有足夠靈敏度整定： 　　若按躲過最大負(fù)荷電流整定，顯而易見，即使3臺(tái)800 kW機(jī)組全開，也不能滿足保護(hù)靈敏度的要求。因此需采用其它元件，代替電流元件。 　　1998年6月28日，根據(jù)上述原理，將漳河小水電在漳河變并網(wǎng)中的方向過流解列，改為方向低電壓解列后，再未發(fā)生類似問題，目前運(yùn)行一直正常。