配電系統繼電保護應用分析

李桂楊

（廣東電網清遠陽山供電局，廣東 清遠 511500）

一、10kV配電線路現狀和特點

陽山縣電網配網線路大部分始建于70年代，由于歷史原因和客觀條件的限制，目前的縣城電網已嚴重滯后于城區經濟建設發展速度，就陽山配網現狀而言，山區農村配網的設備和線路使用年限過長，陳舊老化，供電點多、面廣、分散，山區環境惡劣等運行環境極其復雜以及各種人為因素的影響，電氣故障的發生是不能完全避免的。在電力系統中的任何一處發生事故，都有可能對電力系統的運行產生重大影響。例如，當系統中的某工礦企業的設備發生短路事故時，由于短路電流的熱效應和電動力效應，往往造成電氣設備或電氣線路的致命損壞，還可能嚴重到使系統的穩定運行遭到破壞。為了確保陽山電網10kV配電系統的正常運行，必須正確地設置繼電保護裝置。

配網線路大都以10kV電壓等級為主，但是10kV配電線路結構特點都是比較差，比如有的為用戶專線，只帶一至二個用戶，有的則呈放射狀，幾十臺甚至上百臺配電變壓器T接于同一條主干線路的各個分支上，配電變壓器容量達到4000kVA左右；有的線路只有300m左右的長度，有的長至30km，有的全是電纜線路，有的是架空導線，有的屬于最末端級保護，還有的配電線路末端仍然接有用戶變電站或者開閉所等，因此對于配網線路的繼電保護特別重要。

二、陽山電網10kV配電系統繼電保護的基本類型

陽山電網10kV系統中裝設繼電保護裝置的主要作用是在配電系統中發生故障或不正常運行時，保護能自動、迅速、有選擇性地將故障元件從系統中切除，通過縮小事故范圍或預報事故的發生，以達到提高系統運行的可靠性，并最大限度地確保供電的可靠性以及連續性。 因此，在配電系統中的繼電保護裝置就成了供電系統能否安全可靠運行的不可缺少的重要組成部分。

目前，陽山電網10kV配電系統中應用最為廣泛的是反映電流變化的電流保護：有定時限過電流保護、電流速斷保護、過負荷保護等，還有利用配電線路零序電流群體比幅比相加零序電壓相位的選線原理來選擇接地線路的小電流接地選線裝置，一般均作用于發信號。

三、配電線路智能開關保護整定計算

由于10kV配電線路保護動作的正確性和選擇性受電網的運行方式影響較大，特別是在線路長、分支多、電網運行方式變化大、負荷率低的配網線路上發生故障時，常會導致繼電保護無法同時滿足快速性、選擇性、可靠性和靈敏性要求。為了提高供電可靠性，目前通常在配電線路上或分支線上裝設智能開關，配置相應保護，具備速斷、延時速斷、過流保護等功能，當分支線上發生故障時由分支線上的保護跳開分支開關，可以減少停電范圍，最大限度的保證供電的可靠性。

為了與變電站10kV出線或開閉所出線保護配合，一般只投入速斷和過流保護。

1 速斷保護的整定

速斷保護的電流定值要小于變電站出線或上一級速斷保護的整定電流，而且應能躲過該智能開關后段線路配變的勵磁涌流，時限為0S；變電站出線速斷保護的時限可整定為0.1S，這樣可以確保變電站出線速斷保護不會越級跳閘。

2 過流保護的整定

過流保護電流定值取智能開關后段線路1.2倍的導線載流量與開關電流互感器一次額定電流值較小者，但應小于變電站出線線路的過流保護定值。時限設置方面：只有一級開關的設置為0.2S，有兩級開關的下級設置為0.2S，上級為0.4S，也應小于變電站出線線路過流保護的時限。

四、10kV保護整定中容易忽視的問題及對策

（一）TA飽和問題

1 TA飽和對保護的影響

電流互感器（TA）飽和容易引起保護拒動。在10kV線路短路時若TA飽和，一次電流全部變成勵磁電流，二次側感應電流為零，流過電流繼電器的電流為零，保護裝置就會拒動，故障要由母聯斷路器或主變后備保護來切除，不僅延長了故障時間，使故障范圍擴大，還會影響供電的可靠性，且嚴重威脅運行設備的安全。

2 避免TA飽和的方法

（1）電流互感器的變比不能選的太小，要考慮線路短路時電流互感器飽和問題，一般10kV線路保護TA變比最好大于300/5。

（2）要盡量減少TA二次負載阻抗，盡量避免保護和計量共用TA，縮短TA二次電纜長度及加大二次電纜截面；對于綜合自動化變電站，10kV線路盡可能選用保護測控合一的產品，并在控制屏上就地安裝，這樣能有效減小二次回路阻抗，防止TA飽和。

（二）勵磁涌流問題

1 勵磁涌流對繼電保護裝置的影響

勵磁涌流是變壓器所特有的，是由于空投變壓器時變壓器鐵芯中的磁通不能突變出現非周期分量磁通，使變壓器鐵芯飽和，勵磁電流急劇增大而產生的。變壓器勵磁涌流最大值可以達到變壓器額定電流的6～8倍，并且跟變壓器的容量大小有關，變壓器容量越小，勵磁涌流倍數越大。勵磁涌流存在很大的非周期分量，并以一定時間系數衰減，衰減的時間常數同樣與變壓器容量大小有關，容量越大，時間常數越大，涌流存在時間越長。

在進行10kV線路保護整定計算時，速斷保護電流定值是按照最大運行方式下躲線路末端三相短路電流來整定的，而且要兼顧靈敏度，特別在線路長、配電變壓器較多時，動作電流值往往取得較小。因此，在整定時沒有考慮到配電變壓器投入時的勵磁涌流對無時限電流速斷保護的影響，往往造成一些變電站10kV出線在檢修或故障處理后恢復送電時，開關合上后保護馬上跳閘，需要拉開一些支線亦即拉開一些配電變壓器后才能成功送電。因為10kV線路裝有大量的配電變壓器，在線路投入時，這些配電變壓器是掛在線路上，在合閘瞬間，各變壓器所產生的勵磁涌流在線路上相互迭加，產生了一個復雜的電磁暫態過程，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。2、防止涌流引起誤動的方法

勵磁涌流的特點一是含有大量的二次諧波；二是大小隨時間而衰減，一開始涌流峰值很大，一段時間后涌流衰減為零。利用涌流這個特點，在電流速斷保護裝置上加一短時間延時，一般可以加0.1～0.15S的時限，這樣就可以防止勵磁涌流引起的誤動作，這種方法最大優點是不用改造保護裝置。

（三）開閉所保護問題

1 開閉所保護存在問題

在變電站10kV出線保護整定時間為：速斷保護0s，過流保護0.5s，其速斷保護（微機保護）出口時間一般為40ms。在10kV開閉所配置的進線保護動作時間整定為：速斷0s，過流0.3s；開閉所出線保護的動作時間整定為：速斷0s，過流0.15s。由于速斷保護沒有時間階梯，變電站出線、開閉所進線與出線都是0s，開閉所進線與出線過流保護之間時限差也只有0.15s，當開閉所距離變電站較近、輸電線路阻抗小、同時負荷電流較大時。開閉所一旦發生內部故障，可能變電站出線速斷保護瞬時動作切除故障，造成越級跳閘。另外，開閉所出線故障時，極易發生進線保護速斷和過流都會越級跳閘。

2 解決方法

調整變電站出線、開閉所進線速斷保護時限。將開閉所進線速斷保護時間整定為0.1s，變電站出線速斷保護整定為0.2s。如果變電站出線到開閉所之間的線路沒有接負荷，可以把開閉所進線速斷保護退出，只投入一段過流保護作為開閉所出線的后備保護。這樣變電站出線速斷保護時間可以整定為0.1s。

（四）站用變保護問題

1 站用變保護存在的問題

站用變是接在10kV母線上的一種容量較小的比較特殊的設備，其可靠性要求高。站用變高壓側短路電流等于系統短路電流，可達十幾kA，低壓側出口短路電流也較大。大家普遍對所用變保護的可靠性重視不夠，這將對站用變直至整個10kV系統的安全運行造成嚴重威脅。

2 解決辦法

解決站用變保護拒動問題，應從合理配置保護入手，其TA的選擇要考慮站用變故障時飽和問題，同時，計量用的TA一定要與保護用的TA分開，保護用的TA裝在高壓側，以保證對站用變的保護，計量用TA裝在站用變的低壓側，以提高計量精度。在定值整定方面，電流速斷保護可按所用變低壓出口短路進行整定；過流保護按躲站用變額定電流進行整定，一般取（1.6～1.8）倍額定電流整定；過負荷保護按站用變的容量進行整定。

結語

總之，為了確保供電系統的正常運行，一定要按照原則將各種因素都考慮周全來保證繼電保護的正確動作。

[1]配電系統繼電保護.當前存在問題及對策分析[J].電源技術應用，2010（09）.

[2]電力系統繼電保護技術應用研究[Z].