繼電保護在10kV線路中的應用探討

摘要：電力規程規定：任何電力設備（線路、母線、變壓器等）都不允許在無繼電保護的狀態下運行。所有運行設備都必須有兩套交、直流輸入和輸出回路相互獨立，并分別控制不同斷路器的繼電保護裝置進行保護。該文對繼電保護在10kV線路中的應用存在的問題加以探討，并提出相應的對策。

關鍵詞：繼電保護 10kV 線路 應用探討

中圖分類號：TM773 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）02（b）-0114-01

1.繼電保護概述

1.1定義

研究電力系統故障和危及安全運行的異常工況，以探討其對策的反事故自動化措施。因在其發展過程中曾主要用有觸點的繼電器來保護電力系統及其元件（發電機、變壓器、輸電線路、母線等）使之免遭損害。

1.2基本原理

繼電保護裝置要實現正確區分被保護元件是處于正常運行狀態還是保護區內故障或是區外故障的故障狀態的功能，要根據電力系統發生故障前后電氣物理量變化的特征為基礎來構成。電力系統發生故障后，工頻電氣量變化將呈現電流增大、電壓降低、電流與電壓之間的相位角改變、測量阻抗發生變化的主要特征

1.3裝置要求和分類

（1）技術要求。繼電保護裝置是根據繼電原理的要求，繼電保護裝置為了完成它的任務，必須在技術上滿足選擇性、速動性、靈敏性和可靠性四個基本要求。

（2）組裝。一般情況而言，整套繼電保護裝置由測量元件、邏輯環節和執行輸出三部分組成。

（3）分類。繼電保護包括電流保護：（按照保護的整定原則，保護范圍及原理特點可分為過電流保護

電流速斷保護、定時限過電流保護、反時限過電流保護、無時限電流速斷）、電壓保護：（按照系統電壓發生異常或故障時的變化而動作的繼電保護可分為過電壓保護、欠電壓保護和零序電壓保護）瓦斯保護、差動保護（可分為橫聯差動保護、縱聯差動保護）、高頻保護、距離保護、平衡保護、負序及零序保護、方向保護

1.4作用

（1）使被保護設備快速脫離發生足以損壞設備或危及電網安全運行的故障電網；（2）便于快速處理，使非正常運行及某些設備的非正常狀態能及時發出警報信號的電網恢復正常（3）實現電力系統自動化、遠動化和工業生產的自動控制。（4）基于微型計算機的繼電保護技術應用有利于現代化特大型高產、高效礦井的建設。

2.應用中需要注意的問題

2.1線路中勵磁涌流造成在變電所增容后無法正常投入

在設定電變壓器時它們是掛在電線上的，在電閘的閉合等階段由于強大的電流等原因使得出現復雜的電磁狀態，當電力出現系統阻抗小時就會出現較大的涌流，時間常數也較大。二段式電流保護中的電流速斷保護由于要兼顧靈敏度，動作電流值往往取得較小，特別在長線路或系統阻抗大時更明顯。勵磁涌流值可能會大于裝置整定值，使保護誤動。這種情況在線路變壓器個數少、容量小以及系統阻抗大時并不突出，因此容易被忽視，但當線路變壓器個數及容量增大后，就可能出現變壓器所特有的勵磁涌流。

一般情況下在主變主保護中就利用勵磁涌流含有大量的二次諧波的特性，來防止勵磁涌流引起保護誤動作，但在10kV線路保護中必須對保護裝置進行改造，會大大增加裝置的復雜性，缺少實用性。實踐中利用勵磁涌流磁涌流最大可達其額定電流的6～8倍，但一般經過3～5個周波后已衰減至很小的另一特征在10kV線路電流速斷保護及加速回路中加入了0.15-0.2s的時限，就近幾年運行來看，運行安全，并能很好的避免由于線路中勵磁涌流造成保護裝置誤動作。

2.2所用變保護中涉及的TA飽和問題

所用變作為繼電保護中重要的原件，它是一種具有特殊性的原件，因此它的安裝以及使用都比較特殊，它一般安裝在10kV的線路上，因此它的短路造成的電流危害是相當的大可達十幾kA，低壓側出口短路電流也較大，可以達到TA一次額定電流的幾百倍，系統中原有一些能正常運行的變比小的TA就可能飽和；另一方面，短路故障是一個暫態過程，短路電流中含大量非周期分量，又進一步加速TA飽和。在10kV線路短路時，由于TA飽和，感應到二次側的電流會很小或接近于零，使保護裝置拒動，故障要由母聯斷路器或主變后備保護來切除，不但延長了故障時間，使故障范圍擴大，影響供電可靠性，這將對所用變直至整個10kV系統的安全運行造成很大的威脅。

2.3避免TA飽和的措施有

1）在使用TA時，要考慮實際的使用情況，由于現代人們用電出現急速的增長等原因我們在選擇使用TA時要選擇較大的，避免TA出現飽和的狀態。2）嚴格區分不同用途的TA，對于不同的TA我們要采取不同的設定位置，尤其是高壓的保護措施與計量措施的TA要安置在合適的位置，避免安置在一處所造成的電路電流過大等危險。3）對于TA的定植時要采用整定的方式，電流速斷保護可按所用變低壓出口短路進行整定，過負荷保護按所用變容量整定。

2.410kV線路多條線路故障越級引起35kV主變跳閘問題

在計算繼電整體的計算時我們一般不計算多條線路問題的，但是在這情況在農村的電力系統中是要考慮的，因為農村的特殊地形等原因使得農村的線路架接大部分是在樹林、竹區等地，這樣就會造成線路發生多起事故的原因較多，因此多條線路同時故障引起35kV主變越級跳閘的事故并不少見。在這種情況下我們要加強考慮多條線路所引起的故障的保電措施。實踐中可采用將電流保護措施定于0s的反應，保證線路故障在短時間內從電路系統中切除。對此需要我們在技術上完善繼電保護的技術程序設定，保證電流的合理科學設定。

2.510kV線路保護時限級差配合問題

10kV線路在各種電力系統中往往處于最末端，保護的選擇性配合主要包括上、下級保護之間的電流和時限的配合兩個方面。在實際核算保護配合問題或在方式安排上只考慮了正常方式的保護配合問題，而忽略了特殊方式下的保護配合問題，或者只考慮了相鄰兩級相同元件的保護配合問題，而忽視了相鄰兩級在任何運行方式下的真正配合，以致造成了保護的越級跳閘，而農村電網因串級級數多，按常規后備保護時間逐級配合，在線路末端出現0s保護動作時間，使用戶保護無法配合。

3.結語

經濟快速增長，帶動社會對于電力需求的快速增長，尤其是在農村地區由于人們生活、工業等的電力需求的增長，使得我們要加強對于電力系統的繼電保護，同時我們也要積極地研究科技含量高，系統性安全的繼電保護設備，以此保護我國的電力事業發展。