探討10kV配電系統(tǒng)繼電保護(hù)的有關(guān)問(wèn)題

李華

（國(guó)網(wǎng)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(tǒng)繼電保護(hù)的有關(guān)問(wèn)題

李華

（國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司衡山供電分公司 湖南衡山 421300）

10kV配電系統(tǒng)的設(shè)備復(fù)雜，且運(yùn)行方式較多，這就給配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)帶來(lái)一定的困難。本文即圍繞10kV配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)過(guò)程中的常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行探討，并提出相關(guān)對(duì)策，以供參考。

10kV配電系統(tǒng)；繼電保護(hù)；問(wèn)題

1 引言

電力系統(tǒng)故障往往會(huì)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成巨大影響。其中，10kV配電系統(tǒng)是電網(wǎng)運(yùn)作的關(guān)鍵所在，必須確保其運(yùn)行可靠、穩(wěn)定、安全性。而繼電保護(hù)的作用就在于維護(hù)10kV配電系統(tǒng)，因此需要針對(duì)繼電保護(hù)問(wèn)題，進(jìn)行必要的探討。

2 10kV配電系統(tǒng)中的繼電保護(hù)概述

所謂繼電保護(hù)，即在電力系統(tǒng)中，安裝設(shè)置的一些自動(dòng)化元件，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生故障時(shí)，繼電器就會(huì)發(fā)揮作用，能夠自動(dòng)隔離故障設(shè)備，從而達(dá)到保護(hù)系統(tǒng)的效果，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)于電力系統(tǒng)的整體控制、測(cè)量與監(jiān)督。

如果在10kV配電系統(tǒng)中安裝繼電保護(hù)設(shè)備，不僅能夠?qū)z測(cè)配電系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保電氣元件的正常運(yùn)行，同時(shí)還能夠?qū)Ξ惓顟B(tài)、故障問(wèn)題等及時(shí)作出反映，或者發(fā)出相應(yīng)的警告信號(hào)，然后自動(dòng)跳閘斷路，從而達(dá)到避免損失和破壞性電氣事故的作用。

由此可見(jiàn)，設(shè)置繼電保護(hù)設(shè)備的主要目的，就在于及時(shí)切斷配電系統(tǒng)中出現(xiàn)了異?；蚬收系碾姎庠?，并聯(lián)系配電系統(tǒng)；及時(shí)、可靠、靈敏地檢測(cè)系統(tǒng)安全性，將故障所可能造成的破壞控制在最小范圍之內(nèi)，從而將損失降低到最低，保護(hù)配電系統(tǒng)的安全、健康、穩(wěn)定運(yùn)行。

3 10kV配電系統(tǒng)繼電保護(hù)基本類型

在實(shí)際的電力系統(tǒng)中，處于正常運(yùn)行與故障狀態(tài)中，其物理量存在的差異，所采用的繼電保護(hù)裝置作用原理與類型也不同。例如，在10kV配電系統(tǒng)中，應(yīng)用最為廣泛的主要是能夠反映出電流變化的電流保護(hù)繼電裝置，該裝置的特點(diǎn)在于：能夠進(jìn)行定時(shí)的限過(guò)電流保護(hù)、反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)以及過(guò)負(fù)荷保護(hù)、零序電流保護(hù)等，還可以在反映電流變化的同時(shí)，反映電壓、電流相位角的變化方向過(guò)電流保護(hù)；而對(duì)于運(yùn)用了故障接地線路，其電容電流通常會(huì)超出非故障接地線路的實(shí)際電容電流，其繼電保護(hù)通常是作用于發(fā)信號(hào)，從而在部分發(fā)達(dá)城市中，由于其電容電流較大，會(huì)在10kV配網(wǎng)系統(tǒng)中，采用中性點(diǎn)直接接地的安裝方式，使用零序電流保護(hù)以作用于跳閘。

4 10kV配電系統(tǒng)繼電保護(hù)常見(jiàn)問(wèn)題

4.1 勵(lì)磁涌流影響

電流速斷保護(hù)作為10kV配電系統(tǒng)中的繼電保護(hù)最為重要的保護(hù)措施之一，其設(shè)計(jì)思路在于，按照躲過(guò)線路的末端三相短路電流進(jìn)行整定計(jì)算，根據(jù)其在電路中實(shí)際的最大負(fù)載運(yùn)行，確定其可靠系數(shù)應(yīng)當(dāng)達(dá)到

1.2 以上。尤其是輸電線路較長(zhǎng)的系統(tǒng)中，其阻抗較大，因此設(shè)置配電變壓器的數(shù)目也較多，其動(dòng)作電流應(yīng)當(dāng)取較小值，才能進(jìn)一步精確保護(hù)工作。

在正常狀態(tài)下的電流整定過(guò)程中，傳統(tǒng)方法常常無(wú)法充分考慮配電變壓器在投運(yùn)中，可能出現(xiàn)的勵(lì)磁涌流影響無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)問(wèn)題，對(duì)此，勵(lì)磁涌流初始值通常會(huì)遠(yuǎn)超出無(wú)時(shí)限電流速斷所設(shè)置的保護(hù)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(kāi)關(guān)，在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，由于勵(lì)磁涌流而造成的保護(hù)性動(dòng)作跳閘現(xiàn)象，從而影響了系統(tǒng)的正常送電。

4.2 電流互感器飽和影響

10kV配電系統(tǒng)短路電流往往會(huì)隨電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大而變大，倘若在變、配電所的出口處出現(xiàn)短路問(wèn)題，此時(shí)短路的電流較大，甚至可能比電流互感器的一次側(cè)額定電流大好幾百倍。一旦出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)短路問(wèn)題，電流互感器的變比誤差由一次短路電流誤差來(lái)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(hù)器靈敏度，甚至導(dǎo)致拒絕動(dòng)作。而在10kV配電系統(tǒng)短路時(shí)，由于電流互感器的飽和，二次側(cè)電流將很小甚至為零，因此會(huì)導(dǎo)致定時(shí)限電流速斷保護(hù)裝置發(fā)生拒絕動(dòng)作。而當(dāng)變電所10kV出線出現(xiàn)短路故障，則需要依靠母聯(lián)斷路器、主變壓器等后備保護(hù)，采取切除措施以消除故障。

4.3 定值配合不當(dāng)導(dǎo)致越級(jí)跳閘

10kV變電所的饋電線路，通常采用的是微機(jī)技術(shù)電流、電壓保護(hù)。一般會(huì)設(shè)置速斷時(shí)間是0s，而過(guò)流的時(shí)間級(jí)差是0.3～0.5s，速斷保護(hù)的出口時(shí)間則為40ms。10kV配電通常所采用的是常規(guī)式電磁式的繼電保護(hù)，其設(shè)置進(jìn)線的速斷時(shí)間是0s，過(guò)流是0.1s；出線速斷時(shí)間是0s，過(guò)流是0.05s。配電所的進(jìn)、出線速斷時(shí)間等，和變電所的出線速斷時(shí)間相同均為0s，配電所的進(jìn)、出線過(guò)流時(shí)間通常相差0.05s，在配電所內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)，若配電所與變電所距離較近，其負(fù)荷的電流相對(duì)較大，輸電線路的阻抗偏小，即可對(duì)變電所出線微機(jī)進(jìn)行速斷切除保護(hù)，導(dǎo)致進(jìn)線保護(hù)的繼電器未能及時(shí)反應(yīng)動(dòng)作，出現(xiàn)越級(jí)跳閘。

5 10kV配電系統(tǒng)繼電保護(hù)問(wèn)題的改進(jìn)措施

5.1 防止涌流引起誤動(dòng)策略

勵(lì)磁涌流的大小通常會(huì)隨時(shí)間的變化而逐漸衰減，最初的勵(lì)磁涌流值通常較大，因此，對(duì)于一些小型變壓器，在經(jīng)歷7～10個(gè)工頻周波后，其涌流的大小幾乎會(huì)衰減至忽略不計(jì)。對(duì)此，可以通過(guò)抓住涌流特征的方式，以防止涌流過(guò)大，延長(zhǎng)電流速斷保護(hù)時(shí)間，進(jìn)而有效避免勵(lì)磁涌流所可能引起的誤動(dòng)作。該策略的最大優(yōu)勢(shì)在于，其應(yīng)用不需要對(duì)保護(hù)裝置實(shí)施改造，雖然在一定程度上延長(zhǎng)故障時(shí)間，但是實(shí)際影響較小。因此，為了有效保證系統(tǒng)能夠真正避免勵(lì)磁涌流影響，可以在保護(hù)裝置回路中，設(shè)置延時(shí)裝置，進(jìn)行無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)，在加速回路中加入0.1～0.5s的延時(shí)時(shí)限。

5.2 短線路快速保護(hù)越級(jí)誤動(dòng)對(duì)策

在短距離輸電線路中，對(duì)于正常電流電壓的保護(hù)已經(jīng)難以滿足電流速斷的上下級(jí)保護(hù)配合，此時(shí)應(yīng)當(dāng)采用線路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)措施，進(jìn)行線路保護(hù)，同時(shí)滿足對(duì)于電網(wǎng)繼電保護(hù)的快速選擇要求。如圖1所示，某公司的繼電保護(hù)分別在A、B、C處，安裝相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置，在線路出現(xiàn)短路故障時(shí)，該線路實(shí)際的差動(dòng)保護(hù)將啟動(dòng)開(kāi)關(guān)出現(xiàn)跳閘，從而隔離故障。對(duì)于其相鄰線路，其主要的保護(hù)判斷故障通常位于區(qū)外，因而不會(huì)去啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，能夠避免開(kāi)關(guān)的越級(jí)跳閘問(wèn)題。該保護(hù)裝置閉鎖信號(hào)，主要是運(yùn)用光纖進(jìn)行傳送，在短距離線路中的應(yīng)用更加具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

5.3 避免電流互感器過(guò)于飽和的措施

①對(duì)于該問(wèn)題，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)選擇合適的電流互感器的變比，在配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)過(guò)程中，所選擇的電流互感器的實(shí)際變比一般不應(yīng)太?。虎诩夹g(shù)人員還應(yīng)當(dāng)盡可能降低電流互感器的二次負(fù)載，運(yùn)用獨(dú)立的電流互感器，令計(jì)量裝置和繼電保護(hù)能夠各自獨(dú)立運(yùn)行，此外為了避免二次側(cè)電纜橫截面面積的增大，需要嚴(yán)格控制二次側(cè)電纜長(zhǎng)度；③充分利用保護(hù)和測(cè)控一體化電流互感器，以防出現(xiàn)電流互感器電流過(guò)于飽和狀態(tài)。

5.4 改進(jìn)開(kāi)關(guān)設(shè)備繼電保護(hù)的時(shí)限配合

①合理調(diào)節(jié)變配電的進(jìn)、出線的速斷保護(hù)時(shí)間，提升變電所的瞬時(shí)速斷至0.2s，將配電所進(jìn)線的速斷時(shí)間調(diào)整為0.05s，將過(guò)流的時(shí)間改成0.1s；②修改其變配電所的電磁式繼電器，運(yùn)用JSL集成電路的型定時(shí)限過(guò)流繼電器，起到提高動(dòng)作速度，減小時(shí)間誤差的作用，從而防止兩級(jí)保護(hù)時(shí)限級(jí)差小所引起的越級(jí)跳閘。

圖1 繼電保護(hù)

5.5 10kV配電系統(tǒng)繼電保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試

在生產(chǎn)出配電系統(tǒng)繼電保護(hù)后，應(yīng)當(dāng)對(duì)配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)出場(chǎng)前進(jìn)行有效調(diào)試，其主要目的是確保裝置可以達(dá)到廠家設(shè)計(jì)具體要求。

5.5.1 現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行正確的安裝調(diào)試

在經(jīng)過(guò)廠家的充分測(cè)試之后，即可確定繼電保護(hù)裝置已經(jīng)符合相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，下面即可進(jìn)行安裝調(diào)試。在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試時(shí)，為了保證繼電保護(hù)裝置可以在實(shí)際的運(yùn)用中，維持正常運(yùn)行狀態(tài)，需要保證安裝環(huán)節(jié)調(diào)試工作的正確性。

5.5.2 現(xiàn)場(chǎng)定期地檢查調(diào)試

在安裝完成配電系統(tǒng)之后，下一步即需要通過(guò)積極組織現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行人員，對(duì)系統(tǒng)繼電保護(hù)進(jìn)行定期的調(diào)試與檢驗(yàn)。檢驗(yàn)的主要目的是為了確保繼電保護(hù)裝置的安全運(yùn)行。由于不同裝置的實(shí)際檢驗(yàn)周期不同，因而對(duì)于此類調(diào)試工作，通常需要由現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行人員來(lái)完成。

6 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)的10kV配電系統(tǒng)是否能夠正常、安全、順利、穩(wěn)定、健康地運(yùn)行，其繼電保護(hù)裝置在其中發(fā)揮著極其重要的作用。所以，在選擇繼電保護(hù)設(shè)備時(shí)，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(yōu)良速動(dòng)性能的繼電保護(hù)裝置，從而保證繼電保護(hù)工作的正常運(yùn)行質(zhì)量。

[1]陳嘉祺.10kV配電系統(tǒng)過(guò)壓分析、防范及實(shí)踐應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2015（23）：67～68.

[2]張玉段.對(duì)建筑電氣10kV配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及設(shè)備選型問(wèn)題分析[J].裝飾裝修天地，2015（10）：35～36.

[3]趙鴻飛，陳偉，邵方靜，等.串聯(lián)補(bǔ)償型限流器對(duì)10kV配電系統(tǒng)的影響研究[J].高壓電器，2014（12）：45～46.

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。