試論配網(wǎng)線路繼電保護

【摘要】電力生產(chǎn)是我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的支柱產(chǎn)業(yè)，對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著重要的支撐作用，只有電力系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行，才能保工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不間斷的進行。而配網(wǎng)線路正是連接這二者的紐帶。配網(wǎng)線路的繼電保護和自動裝置是保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行和可靠供電的基本前提。

【關鍵詞】配電網(wǎng)；繼電保護；電力系統(tǒng)

【中圖分類號】TM77 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2012）09-0094-01

1、配電網(wǎng)絡的現(xiàn)狀

配電網(wǎng)一般指中低壓（35kV及以下）的送電網(wǎng)絡，本地區(qū)主要由20kV和10kV組成，其中10kV為骨干，加上開閉所、開關站、電纜分支箱、配電變壓器等組成，隨著地方經(jīng)濟的飛速發(fā)展，特別是城市配電網(wǎng)絡（簡稱城網(wǎng)），造成配網(wǎng)保護定值難設置的原因，一是配電變壓器由過去的100-250kVA為主的配變發(fā)展到了以500—800kVA為主，個別的達到了1000kVA；二是變壓器的布點由過去的一條線路10多臺，發(fā)展到了40多臺，有些配變在變電所的圍墻外，線路送電時的合閘涌流已遠遠大于線路理論計算電流值，三是配網(wǎng)主干線導線由過去的LGJ-95發(fā)展到了LGJ-300，還有因系統(tǒng)的短路容量和系統(tǒng)阻抗都有了很大的變化，因系統(tǒng)穩(wěn)定性要求，保護時限時間限額小于0.5S，時間級差只能取O.3s；四是在運行方式組合上，存在環(huán)網(wǎng)運行、開環(huán)運行，不同變電所問的手拉手運行等，這些都對保護定值的整定計算、上下級線路定值的配合增加了較大的難度。

2、配網(wǎng)繼電保護的分類和原理

在系統(tǒng)中，設備只要出現(xiàn)短路故障，內(nèi)阻立即下降，電流同時增大，電壓同時下降。利用這個原理，測量電流的就組成了速斷保護、定時限過電流保護和過電流保護等，測量電壓的就組成了過電壓保護、低電壓保護、單相接地保護，既反映電流又反映電壓的就組成了復合電流電壓保護等。繼電保護裝置是對供電系統(tǒng)中受保護的電力元器件，配網(wǎng)中就是配電線路的電流和電壓實時監(jiān)測，當運行中的線路發(fā)生故障和非正常運行情況，當流過線路的電流超過預先設定的數(shù)值時，保護裝置經(jīng)其特有的邏輯判斷運算后向斷路器發(fā)出跳閘指令。對保護裝置的基本要求是準確性、選擇性、快速性、可靠性，及時將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，隔離故障，使設備正常的部分迅速恢復供電。

3、配電系統(tǒng)繼電保護的種類和功能

3.1 電流速斷保護

短路電流幅值大幅增加，達到保護整定值時，保護瞬時動作的電流保護，稱作電流速斷保護。電流速斷保護具有簡單可靠，動作迅速的優(yōu)點，因而得了廣泛的應用。缺點是不能保護線路的全長，并且保護范圍受到系統(tǒng)容量和運行方式變化的影響。當被保護線路的長度較短時或運行方式變化較大時，速斷保護有可能沒有保護范圍或靈敏度時，則該保護就不能選用。另外，配網(wǎng)上較特殊的就是靠近電源點出現(xiàn)大容量配變，此時就要核算速斷保護要躲過配變低壓側金屬性三相短路的情況。配網(wǎng)線路的速斷保護還要考慮開關合閘時變壓器的涌流，此值往往比速斷電流還大，造成開關送電時速斷保護動作。如我公司10kV市政線送電時就遇到此問題，檢查微機保護故障采樣值，四次動作電流分別為2.5KA、2.9KA、2.8KA、2.8KA，此時保護整定值為限時速斷1400A，Os。顯然，合閘涌流遠大于保護整定值，考慮到此線路長度僅3KM，配變?nèi)萘窟_10200kVA，若忽略線路阻抗，理論上送電時線路高達3.9KA，根據(jù)合閘涌流快速衰退特性，將速斷保護增加o.1s時限，經(jīng)實際運行考驗，保護運行良好。由此可見，隨著城網(wǎng)容量的不斷增加，對采樣記憶型微機保護的速斷保護應增加適當?shù)难訒r，以躲過線路變壓器的勵磁涌流，保證配網(wǎng)的正常運行。

3.2 限時速斷保護

限時速斷保護，由于電流速斷保護不能保護本線路的全長，所以增加一段帶時限動作的保護，用來切除本線路上速斷保護范圍以外的故障，同時也是速斷保護的第一后備保護，當短路電流幅值大幅增加，達到保護整定值時，保護帶時限動作的電流保護，稱作電流速斷保護。該保護同樣簡單可靠，動作較迅速。問題是受系統(tǒng)上級時限的限制，很多地方該保護不能選用。

3.3 過電流保護

按照躲開最大負荷電流來整定的保護，稱作過電流保護。該保護作為本線路速斷保護（限時速斷保護）拒動時的近后備保護，是配網(wǎng)線路必備保護。

3.4 自動重合閘裝置

當保護裝置動作跳開斷路器后，該裝置自動令斷路器進行一次（有些地區(qū)配網(wǎng)設有多次自動得合設施）合閘，恢復了概率約70%的線路瞬時故障消除后的正常供電。該裝置能自動對開關跳閘進行一次重合，當線路是永久性時開關跳開后就不再啟動，手動合閘在故障線路上不啟動。當線路正常運行后再出現(xiàn)故障時，該裝置又能自動進行以上的工作。另外現(xiàn)在配網(wǎng)帶電作業(yè)較多，需要投退重合閘壓板頻繁，而變電所大多無人值班，應充分利用裝置上軟壓板功能，監(jiān)控人員在遠方根據(jù)需要隨時操作此壓板。

3.5 反時限過電流保護

根據(jù)故障電流大小具有不同延時。電流達到速斷時，瞬時動作；電流再小一點就延時動作，既有電流速斷、限時電流速斷，又有過電流保護等功能的裝置，稱作反時限過電流保護。該裝置優(yōu)點是簡單緊湊，相當于過電流的N套保護。缺點是與上級保護配合困難，本保護裝置故障，只能依靠上級保護來切除故障。

3.6 前后加速保護

當手動或自動重合閘于故障線路時，不經(jīng)保護裝置延時，直接跳開故障線路的裝置，稱作后加速保護。配網(wǎng)運行中，后加速不能躲過合閘涌流，故不能選用。運行中線路發(fā)生故障，不經(jīng)保護裝置延時，直接跳開故障線路的裝置，稱作前加速保護。

3.7 低頻減負荷裝置

變電所公用自動裝置，當系統(tǒng)頻率降到設定值時，延時切除指定的線路。

3.8 單相接地保護

當配網(wǎng)發(fā)生單相接地時，因中性點不接地或小接地系統(tǒng)，不能形成故障電流，該保護動作發(fā)出接地信號，供監(jiān)控人員（值班員）人工拉路進行查找，規(guī)程規(guī)定單相接地時后允許運行時間二小時。如拉路找到故障線路，建議不再運行，此時某種情況下安全風險相當高。

3.9 低電壓閉鎖過電流保護

當過電流保護不能滿足其動作靈敏度和過負荷電流時，可采用低電壓閉鎖過電流保護。