10kV饋線開關與分界開關保護配合應注意的要點淺析

崔本濤，姬廣波（國網山東省電力公司泗水縣供電公司，山東濟寧273200）

10kV饋線開關與分界開關保護配合應注意的要點淺析

崔本濤，姬廣波（國網山東省電力公司泗水縣供電公司，山東濟寧273200）

10kV饋線開關與分界開關在保護整定值上的合理分配，可以在一定程度上擺脫線路故障，把問題的范圍降低到非常小的范圍內。本文以作者實際工作中某110kV××變電站10kV楓崎乙線故障實例進行分析，以期把10kV饋線開關與分界開關保護配合應注意的要點問題進行闡述明白。

饋線；分界開關；保護配合

前言

在變電系統的實際運行中，由于對10kV饋線開關和線路開關設備了解不到位，常常因為在保護定值計算和設定上存在偏差，以往主要采用的是階梯式保護計算的準則。另外，對于設備運行中的小問題缺乏考慮，比如當10kV饋線線路的配電容量增加過快時，在開關閉合閘的時候，勵磁涌流變得非常大，就影響到變電站各級開關常常發生越級跳閘現象。所以，如何合理安排10kV饋線開關和分界開關的定值，是一項對線路運行工作非常重要的一件事情。在生活實踐中，因為各個級別開關保護定值時安排不公平，就會產生多個級別的跳閘現象出現。本文就現實生活中一次多個級別開關跳閘的10kV線路故障，以此學習應該怎樣設定各級開關的定值。

變壓器勵磁涌流非常容易導致變壓器出現差動保護誤動現象。長時間看來，對勵磁涌流所做的研究大都集中在涌流特征的鑒別上。但是事實上，因為勵磁涌流幅值比較大，同時衰減也比較慢，這就對變壓器以及系統其他設備的后備保護帶來很大的不利影響，如在現場就已經引起多次零序電流保護誤動現象出現。所以如果要提高這些保護在勵磁涌流下的性能，那就需要把握住勵磁涌流的變化規律以及科學的計算方法。

現在有關文獻中關于勵磁涌流計算方法都只針對無損變壓器，還沒有真正考慮到涌流的衰減作用。有文獻指出因為變壓器和系統電阻的真實存在導致變壓器偏磁減少是勵磁涌流衰減的原因，現在雖然定性地得到了勵磁涌流的衰減機理，但沒有提出定量的計算方法[1]。

1 故障簡述

2012年7月，l10kV××站10kV楓崎乙線過流Ⅰ段保護動作重新合閘事件成功，設置的線路電流保護值為0A。這一次線路損壞共出現3個開關跳閘現象：10kV楓崎乙線533開關、主干線#1塔1T1開關（簡稱A）和溝塹支線1T1開關（簡稱B），如圖1所示。

圖1 線路故障時各級開關定值設置

圖2 考慮階梯式保護和勵磁涌流影響后的開關保護定值

現在分析故障產生的原因：故障造成了10kV楓崎乙線末端的B開關出現跳閘，說明故障發生在B開關后段，但是卻引起上面2級開關跳閘，表明各級開關保護定值的設置是不合理的。

2 故障過程初步分析

然后從各級開關設置保護定值和時限分配角度著手，進行大致闡述故障的產生過程。

2.1 10kV楓崎乙線電流保護定值

如表1中數據顯示，由于柱上開關固有動作時間約0.04～1s左右，變電站過流Ⅰ段保護的整定動作時限是0s。所以，線路柱上的開關的零時限速斷保護與變電站10kV饋線過流Ⅰ段、過流Ⅱ段保護的時限有如表1所示的聯系。

表1 10kV楓崎乙線電流保護定值

過流Ⅰ段（0S）＜線路開關（0.06S）＜過流Ⅱ段（0，6S）。通常在發生故障瞬間，開關533、開關A、開關B同一時間流過故障短路電流，而且都到達保護動作的啟動電流。如果遵循這三個開關的保護階梯性和選擇性，開關B安裝在線路的最末端，保護定值為400A（0S），應首先切除故障，開關A及開關533不動作。但由于開關533和開關B整定時限都是0S，開關B的本身動作時間為0.06s，533開關的動作時間是0s，因此，開關533和開關B都遭受故障電流觸發動作，開關533瞬時動作跳閘，開關B在0.06s后啟動動作跳閘，此時開關A不動作。

開關533瞬時動作（過流Ⅰ段）后1s，饋線重新合閘進行保護動作，開關533合閘，電源送至開關533至開關B之前的線路（即線段Ⅰ）。合閘的一瞬間，變壓器產生的勵磁涌流可達變壓器額定容量的6～8倍，因為勵磁涌流在線路上的迭加，促使線路上的勵磁涌流值達到一定水平，容易產生保護的誤動作。

2.2 勵磁涌流幅值的計算方法

線段Ⅰ上共裝接配變14臺，它的總容量達到7075kVA，按照2/3的配變總容量，勵磁涌流在取配變額定電流6倍的情況下，重新合閘時的勵磁電流值可達1523A。因此接下來采用變壓器衰減勵磁涌流的常用計算方法即勵磁涌流的幅值和間斷角隨著時間變化的算法公式，以此來分析勵磁涌流幅值隨時間改變的變化關系。

第k個周期勵磁涌流幅值IK的大致計算公式為[2]：IK≈|（1+ cos（θj.k/2））/（1+cos（θj.0/2））|×I0

式中k=1，2，…；I0為第1個周期的涌流幅值，θj.k為間斷角。

因為通常情況下勵磁涌流衰減的比較慢，可大致知道在第1個周期內基本沒有衰減。采用勵磁電流的一般計算方法，可以大致推出每一個工頻周期下的間斷角：其中第一個間斷角為121.86°，第五個周期間斷角是217.01°，也可以得出第十個工頻周期的間斷角是262.48°。所以，可以算出每一個工頻周期饋線開關到533開關至開關B的勵磁涌流幅度值：得出第五、第十個的幅值大約為751A和375A。

在對勵磁電流通過時間衰退的計算中，在重合閘后的第五個周波0.1s，勵磁涌流甚至達到751A，這遠遠超過開關A的定值600A/0.1s。所以，開關A會由于勵磁涌流過大而出現跳閘。而達到第十個周波0.2s時，勵磁涌流減低到了375A，這就低于開關A的啟動電波。

3 各級開關配合問題

10kV線路的故障容易造成多個級別開關跳閘現象的出現，其中因為線路開關本身的動作特性，所以在線路上，末端出現短路損壞時就會出現饋線開關和線路開關的同一時間跳閘現象。變壓勵磁電流和時間存在一定的關系，通過它就大致能算出線路閉合閘后每個周波的勵磁涌流幅值，就能定量的討論線路開關定值和動作時限安排是否正常。所以，饋線開關和線路開關，在保護定值的設定上，應該考慮配合好多問題的因素，讓保護有很好的階梯性及選擇性，那么故障就能控制在非常小的范圍內。

3.1 線路開關的分段原則

現如今市場上對于配網一般使用ZW8-12型的真空斷路器作為分段或者分支開關。ZW8-12型真空斷路器包含3種，200/5、400/5和600/5。把線路進行分段處理時，要依據線路的長短安裝大概一到三臺開關。另外也要把主干線路分為二至四段，這樣有利于對保護進行選擇性，動作值也要依據梯度原則進行配置。同時也要注意到線路上對于開關的保護不應該設置太多，反而會達到反效果，不能達到要求。

3.2 線路最末端線路開關定值設置原則

在開關通過一樣大小的短路電流時，選用TA的變比會越小，TA的二次側電流越大，因此所產生的的電磁力越大，動作更加迅速。所以，要依據所裝接的配變的數量及容量，來在最末端分支線路運用200/5或者400/5的TA變比，還要把動作實現設置為0s。以此來快速消除因短路故障發生的損壞。

3.3 主干線開關定值設置原則

在生活實踐中，TA變比最好設置為400/5及600/5，把動作時限設置為0.5～1.1s，這就避免了閉合閘的瞬間強大的勵磁涌流。

3.4 饋線開關和線路開關的配合問題

在線路安裝接通的配電器容量較大時，會在閉合閘的瞬間產生較大的勵磁電流，而且有可能達到Ⅰ段規定的動作值，從而引發保護的錯誤動作。通過五個周波時后，經過定量計算，勵磁電流會有所減小，最大是勵磁電流值的0.45倍，所以，應該在饋線過流Ⅰ段添加0.1～0.15的時限保護，以此避免誤操作出現。

通過重新調整，二者的配合，現以10kV楓崎乙線作為參考。

4 結語

變電站饋線開關和線路開關保護定值的設置非常重要，應該采用階梯式的原則，把故障降低到最小程度。另外也要綜合思考線路上配變本身的容量，線路分段的數量，還要合理設置保護定值。只有如此，各級開關的保護的作用即靈敏性、選擇性和可靠性才能凸顯出來，才能有效避免各類故障，為系統的安全運行奠定基礎。

[1]馬寶明.變壓器勵磁涌流及其對充電保護定值影響的仿真分析.內蒙古電力技術，2015（5）.

[2]黃川就.變電站10kV饋線開關與線路開關的保護配合問題.運行維護，2013.

TM643

A

2095-2066（2016）35-0066-02

2016-12-3