配電網多級繼電保護配合的關鍵技術探討

摘要：工礦企業大用戶和居民用電需求高速增長，經過一次改造的配電網設施暴露出與日俱增的用電負荷不匹配問題，只有掌握配電網多級繼電保護配合的關鍵技術，才能確保有效發揮配電網多級繼電保護功效。文章針對目前配電網多級繼電保護配合的關鍵技術特點進行了分析，探討了提高配電網多級繼電保護選擇性和可靠性的可行性和可操作性。

關鍵詞：配電網；多級繼電保護配合；關鍵技術；配電設施；用電負荷 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM76 文章編號：1009-2374（2016）27-0126-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.27.059

據相關資料顯示，我國90%以上的配電網停電都是由于輸電線路或配電設備故障引起的，而配電網多級繼電保護之間配合得當將有效縮小停電范圍，更可快速可靠切除故障線路或設備，確保故障設備免于進一步受損壞，進而減少電網經濟損失。由此可見，實現配電網多級繼電保護配合相當關鍵，進一步深入探討和研究這一技術尤顯重要。

1 目前我國配電網多級繼電保護存在的問題

雖然經過多年的發展，我國配電網多級繼電保護產品技術已較為先進，各級保護配合整定及運行經驗也日臻成熟，但是在實際安裝及運行過程中，仍然存在諸多亟待解決的問題，具體表現如下：第一，配電網多級繼電保護配合核算整定管理制度執行不嚴。我國配電網改擴建速度較快，相應繼電保護核算整定工作難于同步，一方面是責任單位（往往為地方（縣級）供電公司）管理不到位，保護裝置配置本身存在不匹配情況，另一方面核算人素質不高或責任意識不強，整定核算錯誤，各級保護定值整定失當，導致經常出現拒跳或越級跳閘情況，進而發生設備絕緣受損或停電范圍擴大。第二，配電網改造前期設計工作疏忽，配網繼電保護升級改造不到位。雖然配電網升級改造后多分段、多聯絡接線方式能在某種程度上解決了配電網運行方式靈活選擇問題，但因設計原因，配網繼電保護配置實現不了多級配合問題，進而影響多級保護選擇性及可靠性優點發揮。第三，配電網多級繼電保護裝置本身軟硬件存在不足，滿足不了配電網升級后整定核算要求。當前，配電網保護設備生產廠家綜合能力參差不齊，部分廠家產品更新能力不足，但常以低價或其他不正當方式獲取中標，這種產品運用到升級改造后的配電網必將給運行帶來隱患。第四，受配電網繼電保護新裝或運維人員自身業務素質所限，調試質量不過關或運維過程不認真，使配電網多級繼電保護新裝調試或檢修整定錯誤，從而影響配電網多級繼電保護安全運行。

2 配電網多級繼電保護配合分析

農村配電線路一般屬于供電半徑較長，而且T接支路較少，配電線路一旦出現故障，配置簡單的三段式過流保護即可實現多級保護配合，而城市配電線路一般屬于供電半徑較短，而且T接支路較多，配電網發生故障時，其故障電流與負荷電流相比變化量較小，較難達到速斷保護動作條件，需要通過延時段保護動作來切除故障。因此，配電網多級繼電保護配合的可行性和可操作分析應以城市配電網為對象，以便對配電網多級繼電保護配合關鍵技術進行研究和分析，從而尋求提高我國配電網多級繼電保護配合技術水平。

3 配電網多級繼電保護配合關鍵技術分析

3.1 三段式過流保護配合技術

配電網三段式過流保護配合技術最大的優勢就是不需要考慮上下級之間的搭配關系，只需要在動作時限上進行有效的配合。我國傳統的三段式過流保護配合技術主要能夠實現n級的保護配合，沿著n套三段式過流進行保護裝置，將整個饋線分成n個饋線段，如圖1所示：

隨著我國科學技術水平的不斷提高，基于差異化定值的三段式過流保護配合技術已經成型，它很容易就能夠正確區分出線路情況，是三相短路還是兩相短路，從而進行準確定位，能夠在從根本上提高配電網多級繼電保護配合的安全性和可靠性。例如：對于圖2中所示的配電網模式，其中變電站出現的斷路器S1與斷路器ABCD共同構成了4級三段式過流保護配合體系，因此運用三段式過流保護配合技術能夠提高配電網多級繼電保護配合的質量和水平，其中B與C都為三級，Ⅰ段所有斷路器的保護動作時間均為0s，而Ⅱ段所有斷路器的保護動作時間均為ΔT。

3.2 多級級差保護配合技術

所謂多級級差保護配合技術主要是指利用變電站10kV出現開關和饋線開關兩種不同開關形式來設置不同的保護動作，從而延遲保護動作的有效時間，這樣不僅能夠起到良好的保護作用，同時還能對其故障進行有效的排除。通常情況下多級級差保護配合技術一般將保護實現設置為1s左右，這樣做的目的就是為了減少短路電流對整個配電系統造成的影響，從而確保整個配電多級繼電保護工作的順利開展。其中多級級差保護配合技術又可以分為兩級級差保護配合技術和三級級差保護配合技術兩種形式。

兩級級差保護配合技術主要是指將饋線斷路器的開關設置在40ms上下，其熄弧時間設置在10ms上下，其加固時間設置在20ms上下，這種方式雖然能夠較快地切除故障，但是每次都需要人工手動恢復，不利于瞬時性故障的維修和保護。而增加了變電站出現開關，就能夠將其保護動作延時時間設置為200ms上下，變電站的變壓器還能夠預留出250ms的級差，這樣既能夠提高配電網多級繼電保護配合技術的質量和水平，同時還能提供多樣的選擇性，其優勢是顯而易見的。三級級差保護配合技術主要是使用了無觸點驅動技術，在短時間內對整個配電網多級繼電進行保護，其中利用無觸點驅動技術在10ms上下就能準確找出故障的原因，從而在最快的時間內起到保護的作用，與此同時，饋線開關能夠設置100ms上下的保護動作延時時間，而變電站出現開關還能夠設置200ms上下的保護動作延時時間，這樣能夠從根本上起到保護的作用。例如：對于圖3中所示的配電網模式，在C1、C2、D1、D2下游存在著兩相相間短路故障的時候，需要利用次干線斷路器與變電站出線斷路器二者相互結合，使用多級級差保護配合技術延遲進行保護，其中次干線斷路器與變電站出線斷路器時間均

為0s。

4 配電網多級繼電保護配合模式分析

目前我國配電網多級繼電保護配合主要是兩種方法：一種是三段式過流保護配合法；另一種是延時時間差配合法。根據這兩種不同的模式又可以分為4種形式，如圖3所示。模式1，主要是利用三段式過流保護配合模式分別對不同的線路進行了保護，使用三段式過流保護Ⅰ、Ⅱ段線路。這種模式需要根據電流之間的定值進行分析和處理，其優勢在于能夠實現主干線上多級級別的保護配合，如果分支線或者是整個用戶出現任何故障，主干線上都可以進行保護工作，唯一的缺點就在于其選擇能力較差，一旦出現故障會導致很多用戶停電。模式2，主要是指延時時間保護配合模式，使用三段式過流保護Ⅲ段線路。這種模式通過設置不同的時間就能夠進行有效的保護，其主要優勢就是通過兩相相間短路或者是三相相間短路進行全面的保護，而且還不影響任何主干線和次干線，如果一旦發生停電情況其影響的用戶也較少，但其缺點就在于不能切除瞬時故障網絡。模式3，主要是指延時時間保護配合模式的部分，使用變電站出現對Ⅰ、Ⅱ或者是Ⅰ、Ⅲ任意兩部分進行保護，這樣不僅能夠提高配電網多級繼電保護配合技術的質量和水平，同時還能對其進行有效的保護，其優勢就在于能夠對Ⅰ段進行有效的保護，能夠在第一時間就切除可能發生的故障，而且次支線的故障不會影響干支線的故障，但是其缺點是上游的分支可能會影響下游分支，出現跳閘的情況，從而在短時間內無法實現有效配合的。模式4，將三段式過流保護配合法和延時時間差配合法有機結合這樣能夠對主干線采用Ⅰ、Ⅱ的配電保護，而對次干線采用Ⅲ的配電保護，如果延時Ⅰ段就能夠將Ⅱ、Ⅲ進行有效的配合，這種混合式模式融合了其他三種模式的優點，也被廣泛應用于實際過程中。

5 結語

綜上所述，在經濟全球化態勢日趨明顯，我國“十三五”規劃藍圖正式繪就，國家電網新一輪配電網升級改造全面鋪開之時，通過對配電網多級繼電保護配合的關鍵技術研究分析，探討改進傳統配電網多級繼電保護配合技術的不足和缺陷方法，尋求實現配電網多級繼電保護配合關鍵技術優化解決方案，進而為配電網向用戶尤其是重要用戶可靠供電提供了技術支撐，最終使我國配網新一輪升級改造達到要求質量水準。

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作者簡介：鐘遠林（1971-），男，江西瑞金人，江西省送變電建設公司工程師，研究方向：電力工程建設。

（責任編輯：秦遜玉）