10KV配網的繼電保護分析

賈飛國網綿陽供電公司 四川綿陽 621000

10KV配網的繼電保護分析

賈飛
國網綿陽供電公司 四川綿陽 621000

電能是現代工業和居民生活的重要組成部分，保障供電的可靠性與穩定性是電力系統運行的首要任務。電力系統中的配電網絡是保證電力輸送的重要環節，其中10KV配網是城市電網的重要部分，配電網絡的正常運行是保障電力系統運行安全、可靠的基礎。10KV配網的繼電保護就是保證配電網絡安全的重要設備和技術措施。本文主要探討10KV配網的繼電保護中存在的問題、繼電保護的種類以及繼電保護中的故障處理方式。

繼電保護；10KV配網；故障處理

隨著我國經濟社會的全面快速發展，電力系統的運行在電網規模不斷擴張的情況下面臨著嚴峻的挑戰。國家電監會對供電的重點要求是保證供電的安全性與可靠性。其中，提高供電可靠性具體表現在供電管理水平的提高，停電時間的減少與用電用戶綜合滿意度的提高。尤其是在減少停電時間的要求上，電監會要求各供電管理部門對停電的時間、次數等設立明確的目標，并將停電時間做為各單位的考核指標，統籌規劃配電網絡，合理分配供電區域。

配電網按照電壓等進行分類有高壓配電網、中壓配電網和低壓配電網之分。35KV及其電壓等級以下的電網是給城市各配電站與用電負荷供電的電網。10KV配網是適合居民用電、商業和辦公局域用電、小型工業用電的最佳電壓等級，我國城市居民用電普遍采用10KV配電網絡。

10KV配電網絡的繼電保護過程中可能會受到勵磁涌流、電流互感器、保護電流時間配合等問題的影響，對供電的可靠性造成干擾。本文就10KV配網的繼電保護中存在的問題、繼電保護的種類以及繼電保護中的故障處理方式進行簡單的討論。

一、10KV配網的繼電保護概述

在電力系統運行過程中發生故障時或者電力系統自身的元件、結構出現問題的情況下，繼電保護系統可以控制斷路器發出跳閘指示，同時向值班人員發出警告信號。完成這些操作的配套設備即為繼電保護設備。繼電保護設備在發出跳閘命令時，不僅是對電力系統元件的保護，更是電力運行暫態穩定的保證；其對電力系統的監控及警示信號的發出則保證了故障的及時發現與處理。基于以上功能，繼電保護裝置通常具有快速性、選擇性、可靠性和靈敏性的特點。

常見的繼電保護裝置包括：定時限保護裝置、出反時限過電流繼電保護裝置以及反時限過流繼電保護裝置。其中定時限保護裝置與短路電流變化的關系不大，其是由專業繼電器進行連續調整完成繼電保護工作的，動作時間一定。其他兩種繼電保護裝置均與短路電流有關。反時限過流繼電保護裝置的工作原理是隨著短路電流的大小變化，繼電保護動作時間也發生變化。出反時限過電流繼電保護裝置則具有靈敏度高、動作快的特點，但日常維護復雜，應用范圍較小（常用于用戶端進線線路開關附近）。

二、10KV配網的繼電保護中的常見問題

（一）合環轉電與電流互感器的影響分析

隨著居民用電的需求不斷增加，配電網絡的規模逐漸擴大。配電網通常使用閉環設計、開環運行，呈輻射狀結構。在配電線路進行分段是采用主干線分段原則合理安裝分支線的開關，控制分支線的長度，并要求做好線路分支線的再分支工作。在對配網進行日常維護、檢修等工作時，按照解環、合環的順序對配電網進行負荷轉移會引起間歇性供電情況的發生和用戶停電次數的增加，使供電可靠程度降低。配網規模擴大本身會造成系統中短路電流的增加，電流互感器誤差增加，電流速斷靈敏度低的情況下，會出現保護誤動作。同時，在進行合環時，可能會因合環電流過大而造成引起保護誤動作，造成短路電流超標。所以需要對合環轉電進行繼電保護。地區電網合環轉電的合環點很多，但大部分的合環操作不會造成保護誤動作。

（二）勵磁涌流的影響分析

電流互感器的影響是使繼電保護出現保護誤動作，而勵磁涌流的影響則是使運行過程中出現頻繁跳閘的情況，后者還會在出線端檢修結束恢復送點的時候出現跳閘動作。造成這種情況的原因是遠距離配電網路中涉及到的變壓器多，阻抗大，從而造成動作電流減小。如果整定過程中忽略了變壓器影響的話，勵磁涌流起始參數遠超過無時限速斷保護參數的條件下，就會出現頻繁跳閘現象。

（三）保護時間定值配合度影響分析

10KV配網的速斷保護的進線保護額定時間為：速斷0s，過流0.1s；出現保護額定時間為：速斷0s，過流0.05s。二者的速段時間相同，但過流時間有差別。配電網絡發生故障時，如果線路的阻抗小，負荷電流大，會引起進線保護動作不及時，二變電站微機保護速斷切斷電源時間短，造成越級跳閘。

三、繼電保護性能提升方法

（一）減小合環電流，控制電流互感飽和

充分利用相關的計算機軟件，提前計算變電站的各段母線上的電壓相角。正常運行情況下，負荷與運行方式都是一定的，這時，可以把各節點上的相角變化基本可看作零，對合環點兩側的電壓幅值進行控制可以有效控制合環點電壓差。當對變壓器分接頭位置進行合理的調換可以達到最大程度降低合環點兩側的電壓差，減小合環電流的目的。母線之間的相位差是向負荷傳輸功率過程產生的，根據潮流軟件的計算結果可以知道，在保證合環點兩端的母線幅值不產生變化的前提下，相位差減小，合環點的電壓差與合環電流會發生顯著降低。這個時候，兩10KV母線上的負荷差別就變得很小。母線的負荷越小，環流越小，對系統產生的沖擊影響也將會越小。根據上述理論，在用電的低谷期進行合環操作，可以有效保證供電的連續性和可靠性。電網內使用的電抗器裝配方式有三種，分別是垂直裝配、水平裝配和品字形裝配。因為電抗器的電壓降的幅度太大，對配電網的合環操作會有較大沖擊電流產生，限流電抗器的投入對維持系統運行的穩定性有很好的作用。斷路器以電抗器串聯方式能夠起到短路時阻抗增大的效果，進而在電力系統發生短路或者電流出現增大時抑制短路的電流。

同時，考慮電流互感器變比的大小，使其大于300:5，最大程度降低電流互感器二次負載阻抗，增加二次側輸電線路導線截面積，索端長度，防止電流互感器出現飽和。

（二）勵磁涌流的控制

根據勵磁涌流隨時間變化的特點，延長速斷時間，降低勵磁涌流影響。通過延時控制，不僅能達到預期的目標（延時造成的時間差屬于微秒級別，可忽略不計），還不需要改造保護裝置。通常可以在10KV線路無時限斷流速斷保護和加速回路匯總增加0.1s-0.15s的時限。

（三）保護時限的配合度的控制

更新繼電器，使用利用集成電路進行控制的定時限過流繼電保護裝置。這種裝置結合了過流繼電器和時間繼電器的優點，具有高精度、高速度、低誤差的特點，滿足兩級保護的級差要求，防止出現級差過小，越級跳閘的狀況。將配電系統中速斷保護的時間設定為：速斷0.05s，過流0.1s；變電所的瞬時速斷改為0.2s，可有有效避免越級跳閘情況的出現。

四、10KV配網的繼電保護故障處理方法

10KV配網的繼電保護出現故障，可以根據故障類型不同采用多種處理方法，包括直觀處理、參照處理、短接、替換和分段逐項拆除處理等方法。

替換處理是比較直接和簡單的處理方式，就是使用正常元件替換疑似故障元件來確定故障范圍，判斷故障類型的方法，適用于電力元件故障的情況。類似的方法還有逐項拆除處理，操作方法是逐段并聯二次

＞＞＜＜回路分段，再脫開，直到故障出現，然后對各插件進行拔插排查，這種檢查方法適用于查找直流接地與交流電源熔絲放不上等故障。短接處理也是通過縮小故障范圍的方法進行故障處理的，其具體操作過程是把回路的其中一段人為短接，判斷故障存在位置，適用于電流回路開路切換、電磁鎖失靈、繼電器不動作等情況的處理。

相對而言，參照處理和直觀處理的工作量較小。參照處理主要是根據正常設備與非正常設備的技術參數比較找出故障存在位置的方法，適用于接線錯誤或者定值校驗過程中測試值與預想值差別顯著，但無法準確判斷故障發生原因的情況。直觀處理則是處理lOKV開關拒分或拒合故障的過程，適用于插件故障無備用元件更換，或者通過儀器逐點測試方法行不通的情況。

五、小結

作為城市居民用電的重要組成，10KV配網的繼電保護對保障居民用電的安全性和可靠性具有十分重要的作用。繼電保護裝置在電力系統的運行過程中，既能對故障進行有效預警和提示，還能自動控制跳閘，保護電力元件的安全性。在配電過程中占據重要地位。但是繼電保護過程中也會受到各種不同因素的影響，導致保護誤動作、越級跳閘、頻繁跳閘等現象的出現，一方面要做好相關影響因素的控制工作，另一方面，要做好故障的排查與處理工作，保障電力系統的正常運行。

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