探討10kV配電系統繼電保護的有關問題

李華

（國網湖南省電力公司衡山供電分公司 湖南衡山 421300）

探討10kV配電系統繼電保護的有關問題

李華

（國網湖南省電力公司衡山供電分公司 湖南衡山 421300）

10kV配電系統的設備復雜，且運行方式較多，這就給配電系統的繼電保護帶來一定的困難。本文即圍繞10kV配電系統的繼電保護過程中的常見問題進行探討，并提出相關對策，以供參考。

10kV配電系統；繼電保護；問題

1 引言

電力系統故障往往會對整個電力系統的正常運行造成巨大影響。其中，10kV配電系統是電網運作的關鍵所在，必須確保其運行可靠、穩定、安全性。而繼電保護的作用就在于維護10kV配電系統，因此需要針對繼電保護問題，進行必要的探討。

2 10kV配電系統中的繼電保護概述

所謂繼電保護，即在電力系統中，安裝設置的一些自動化元件，當系統運行過程中發生故障時，繼電器就會發揮作用，能夠自動隔離故障設備，從而達到保護系統的效果，最終實現對于電力系統的整體控制、測量與監督。

如果在10kV配電系統中安裝繼電保護設備，不僅能夠對檢測配電系統進行實時監測，確保電氣元件的正常運行，同時還能夠對異常狀態、故障問題等及時作出反映，或者發出相應的警告信號，然后自動跳閘斷路，從而達到避免損失和破壞性電氣事故的作用。

由此可見，設置繼電保護設備的主要目的，就在于及時切斷配電系統中出現了異常或故障的電氣元件，并聯系配電系統；及時、可靠、靈敏地檢測系統安全性，將故障所可能造成的破壞控制在最小范圍之內，從而將損失降低到最低，保護配電系統的安全、健康、穩定運行。

3 10kV配電系統繼電保護基本類型

在實際的電力系統中，處于正常運行與故障狀態中，其物理量存在的差異，所采用的繼電保護裝置作用原理與類型也不同。例如，在10kV配電系統中，應用最為廣泛的主要是能夠反映出電流變化的電流保護繼電裝置，該裝置的特點在于：能夠進行定時的限過電流保護、反時限過電流保護、電流速斷保護以及過負荷保護、零序電流保護等，還可以在反映電流變化的同時，反映電壓、電流相位角的變化方向過電流保護；而對于運用了故障接地線路，其電容電流通常會超出非故障接地線路的實際電容電流，其繼電保護通常是作用于發信號，從而在部分發達城市中，由于其電容電流較大，會在10kV配網系統中，采用中性點直接接地的安裝方式，使用零序電流保護以作用于跳閘。

4 10kV配電系統繼電保護常見問題

4.1 勵磁涌流影響

電流速斷保護作為10kV配電系統中的繼電保護最為重要的保護措施之一，其設計思路在于，按照躲過線路的末端三相短路電流進行整定計算，根據其在電路中實際的最大負載運行，確定其可靠系數應當達到

1.2 以上。尤其是輸電線路較長的系統中，其阻抗較大，因此設置配電變壓器的數目也較多，其動作電流應當取較小值，才能進一步精確保護工作。

在正常狀態下的電流整定過程中，傳統方法常常無法充分考慮配電變壓器在投運中，可能出現的勵磁涌流影響無時限電流速斷保護問題，對此，勵磁涌流初始值通常會遠超出無時限電流速斷所設置的保護值，致使許多10kV的輸電線路可以在檢修完之后，能夠正常合上開關，在系統正常運行時，由于勵磁涌流而造成的保護性動作跳閘現象，從而影響了系統的正常送電。

4.2 電流互感器飽和影響

10kV配電系統短路電流往往會隨電網系統規模的擴大而變大，倘若在變、配電所的出口處出現短路問題，此時短路的電流較大，甚至可能比電流互感器的一次側額定電流大好幾百倍。一旦出現穩態短路問題，電流互感器的變比誤差由一次短路電流誤差來決定，一次短路電流誤差越大，電流互感器的變比誤差也就越大，因而影響電流速斷保護器靈敏度，甚至導致拒絕動作。而在10kV配電系統短路時，由于電流互感器的飽和，二次側電流將很小甚至為零，因此會導致定時限電流速斷保護裝置發生拒絕動作。而當變電所10kV出線出現短路故障，則需要依靠母聯斷路器、主變壓器等后備保護，采取切除措施以消除故障。

4.3 定值配合不當導致越級跳閘

10kV變電所的饋電線路，通常采用的是微機技術電流、電壓保護。一般會設置速斷時間是0s，而過流的時間級差是0.3～0.5s，速斷保護的出口時間則為40ms。10kV配電通常所采用的是常規式電磁式的繼電保護，其設置進線的速斷時間是0s，過流是0.1s；出線速斷時間是0s，過流是0.05s。配電所的進、出線速斷時間等，和變電所的出線速斷時間相同均為0s，配電所的進、出線過流時間通常相差0.05s，在配電所內部出現故障時，若配電所與變電所距離較近，其負荷的電流相對較大，輸電線路的阻抗偏小，即可對變電所出線微機進行速斷切除保護，導致進線保護的繼電器未能及時反應動作，出現越級跳閘。

5 10kV配電系統繼電保護問題的改進措施

5.1 防止涌流引起誤動策略

勵磁涌流的大小通常會隨時間的變化而逐漸衰減，最初的勵磁涌流值通常較大，因此，對于一些小型變壓器，在經歷7～10個工頻周波后，其涌流的大小幾乎會衰減至忽略不計。對此，可以通過抓住涌流特征的方式，以防止涌流過大，延長電流速斷保護時間，進而有效避免勵磁涌流所可能引起的誤動作。該策略的最大優勢在于，其應用不需要對保護裝置實施改造，雖然在一定程度上延長故障時間，但是實際影響較小。因此，為了有效保證系統能夠真正避免勵磁涌流影響，可以在保護裝置回路中，設置延時裝置，進行無時限電流速斷保護，在加速回路中加入0.1～0.5s的延時時限。

5.2 短線路快速保護越級誤動對策

在短距離輸電線路中，對于正常電流電壓的保護已經難以滿足電流速斷的上下級保護配合，此時應當采用線路的縱聯差動保護措施，進行線路保護，同時滿足對于電網繼電保護的快速選擇要求。如圖1所示，某公司的繼電保護分別在A、B、C處，安裝相應的繼電保護裝置，在線路出現短路故障時，該線路實際的差動保護將啟動開關出現跳閘，從而隔離故障。對于其相鄰線路，其主要的保護判斷故障通常位于區外，因而不會去啟動開關，能夠避免開關的越級跳閘問題。該保護裝置閉鎖信號，主要是運用光纖進行傳送，在短距離線路中的應用更加具有經濟優勢。

5.3 避免電流互感器過于飽和的措施

①對于該問題，相關工作人員應當選擇合適的電流互感器的變比，在配電系統的繼電保護過程中，所選擇的電流互感器的實際變比一般不應太小；②技術人員還應當盡可能降低電流互感器的二次負載，運用獨立的電流互感器，令計量裝置和繼電保護能夠各自獨立運行，此外為了避免二次側電纜橫截面面積的增大，需要嚴格控制二次側電纜長度；③充分利用保護和測控一體化電流互感器，以防出現電流互感器電流過于飽和狀態。

5.4 改進開關設備繼電保護的時限配合

①合理調節變配電的進、出線的速斷保護時間，提升變電所的瞬時速斷至0.2s，將配電所進線的速斷時間調整為0.05s，將過流的時間改成0.1s；②修改其變配電所的電磁式繼電器，運用JSL集成電路的型定時限過流繼電器，起到提高動作速度，減小時間誤差的作用，從而防止兩級保護時限級差小所引起的越級跳閘。

圖1 繼電保護

5.5 10kV配電系統繼電保護現場調試

在生產出配電系統繼電保護后，應當對配電系統的繼電保護出場前進行有效調試，其主要目的是確保裝置可以達到廠家設計具體要求。

5.5.1 現場進行正確的安裝調試

在經過廠家的充分測試之后，即可確定繼電保護裝置已經符合相關的設計標準，下面即可進行安裝調試。在進行現場的調試時，為了保證繼電保護裝置可以在實際的運用中，維持正常運行狀態，需要保證安裝環節調試工作的正確性。

5.5.2 現場定期地檢查調試

在安裝完成配電系統之后，下一步即需要通過積極組織現場的運行人員，對系統繼電保護進行定期的調試與檢驗。檢驗的主要目的是為了確保繼電保護裝置的安全運行。由于不同裝置的實際檢驗周期不同，因而對于此類調試工作，通常需要由現場的運行人員來完成。

6 結語

我國的10kV配電系統是否能夠正常、安全、順利、穩定、健康地運行，其繼電保護裝置在其中發揮著極其重要的作用。所以，在選擇繼電保護設備時，就需要考慮到裝置本身的可靠性、靈敏性等性能，并且盡量選擇那些具有優良速動性能的繼電保護裝置，從而保證繼電保護工作的正常運行質量。

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TM774

A

1004-7344（2016）23-0106-02

2016-8-1

李華（1982-），男，工程師，本科，主要從事電氣工程工作。