鋼鐵廠10 kV線路繼電保護配置分析

程寶芳

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司， 河北 唐山 063200）

一般鋼鐵廠的負荷主要集中在10 kV系統，供電系統10 kV是鋼鐵廠電力系統中最重要的一環，它的安全、穩定、可控運行，對鋼鐵廠電力系統的受控運行、對鋼鐵廠各流程的正常生產起著至關重要的作用。作為電網安全運行安全防線的繼電保護，對整個電網的健康、可控運行尤為重要，因此作為繼電保護工作者應全面地貫徹、執行國家、行業、地區的相關標準和規程，并結合鋼鐵廠自身的實際運行情況，合理配置10 kV系統的繼電保護，使其滿足“四性”要求，并最大限度地保證供電安全、持續、穩定[1]。

1 鋼鐵廠10 kV系統概況

鋼鐵廠包括13個110kV中心變電站，各110 kV變電站通過電纜配出線接至各10 kV變電站，各10 kV變電站通過電纜接至電機（風機、水泵等）、變壓器等終端負荷。詳見圖1。

圖1 典型10 kV供配電系統簡圖

鋼鐵廠供配電系統10 kV出線絕大部分采用電纜出線，有的線路較短，僅有幾百米，有的線路較長，達幾公里；有的線路負荷較小，僅幾百kVA，有的線路上的總容量卻達到近十萬kVA；有的接線方式簡單，如圖1中10 kV變電站B，有的接線方式復雜，T接串接三、四個站所。特殊的接線方式對繼電保護的配置提出了更高的要求。

在以電纜為主的鋼鐵廠10 kV配電網中，為降低單相接地的暫態過電壓，消除弧光接地過電壓，鋼鐵廠10 kV供配電系統主要采用經小電阻接地方式[2]。

2 繼電保護配置

鋼鐵廠包含13個110 kV變電站、近百個10 kV變電站，上述站所的所有10 kV設備及線路的定值均需配合整定。整定計算主要參照《3~110 kV電網繼電保護裝置運行整定規程》《鋼鐵企業電力設計手冊》的相關規定完成，并遵循下級電網服從上級電網、上級電網盡可能照顧下級、保證重要用戶供電的原則進行配合計算。

2.1 10 kV線路繼電保護配置

10 kV線路通常配置電流速斷保護、過電流保護、零序電流保護。

電流速斷保護動作電流應避開相鄰元件（線路或變壓器）末端的最大三相短路電流整定；還必須與相鄰元件的電流速斷保護動作電流相配合。靈敏系數按照線路末端短路時的最小兩相短路電流校驗。動作時限應較相鄰元件的電流速斷保護多一個時限臺階 Δt。

過電流保護動作電流應避開線路的最大計算負荷電流（對于雙回以上平行線路為總的最大計算負荷電流）。靈敏系數按照線路末端最小兩相短路電流校驗。動作時限應較相鄰元件的過電流保護多一個時限臺階Δt。

零序保護一次動作定值按照小電阻接地裝置額定電流的10%整定，動作時限應較相鄰元件的過電流保護多一個時限臺階Δt。

2.2 10 kV繼電保護的配合

繼電保護配合的選擇性主要包括相鄰上下級保護之間的電流值的配合以及動作時限的配合兩個方面。在10 kV電網中，如上下級保護之間的配合條件考慮不周或選配不當，則會造成繼電保護的非選擇性動作，使開關越級跳閘。

一般輻射狀電網速斷過流保護配合。在類似于10 kV變電站B的一般的輻射狀接線形式的10 kV線路的速斷保護較容易配合整定，其進線開關B3的速斷保護在與開關B1、B2速斷保護配合的基礎上，靈敏度也應滿足要求，按照計算經驗，其一般可保護至電機、變壓器的一次側。若L2為大負荷、長線路，則開關B處的速斷保護、過流保護在整定值上將無法配合，需適當降低保護的靈敏度。

零序保護的配合。在小電阻接地系統中，10 kV電纜線路相對較短，發生單相接地故障時的故障電流的大小受故障點的位置影響不大，因此故障電流主要受接地電阻大小的影響，所以在零序保護上、下級保護之間主要靠時間級差配合。

雙端電源網絡對于雙端電源供電的10 kV站所，如10 kV變電站A，由于L1電流方向的不確定，則速斷、過流保護的配合將不能按照輻射狀接線的線路配合整定。開關A2、開關A5的速斷保護整定原則一致，在配合上開關A1需要與開關A5速斷保護配合，開關A6需要與A2開關速斷保護配合。過流保護的配合關系與速斷保護不同，開關A1、開關A2的過流保護需要與發電機的過流保護配合，開關A5、開關A6的過流保護應按照變電站A的負荷整定。由于在110 kV中心變電站設置小電阻接地變，發生接地故障時故障電流與發電機的運行狀態無關，故零序保護的配合與普通的輻射狀供電網絡差別不大。

3 繼電保護的管理

作為電網“安全衛士”的繼電保護，擔負著保障電網整體運行、設備安全穩定的重要職責，隨著電網的智能化水平不斷地提高，對繼電保護的管理提出了新的要求。

3.1 加強職工的培訓

隨著電網二次系統智能化水平的不斷提高，對二次系統有關人員的專業技術水平和業務處置能力都有了更高的要求，因此繼電保護人員必須不斷學習應用新知識和新技術，全面提高分析電網瓶頸問題和處理電網事故的能力，為企業電網的安全、穩定運行保駕護航。

鋼鐵廠電氣專業人員、運行人員結構特殊，基本全由新入廠學生和年齡較大老職工組成，老職工對新設備了解不夠，學生對原理要點了解甚少，特殊的群體給繼電保護工作帶來很大難度。運行人員是設備的直接操作者，其水平直接影響到設備的安全，由于運行人員對繼電保護裝置以及二次回路不熟悉而人為造成的事故屢見不鮮，因此對職工的培訓變得重中之重。

3.2 加強制度管理

加強基礎資料的積累和完善，建立健全完整、實用的繼電保護基礎數據庫，有助于專業人員了解目前保護的配置情況、歷年的運行情況，為編制繼電保護整定方案、管理規定、管理措施提供詳實、準確的決策依據，方便各部門了解繼電保護運行、技改、反措執行情況，同時也為電網可靠性評估提供計算依據。

3.3 加強繼電保護現場工作

目前保護現場校驗的安全措施相對簡單，主要是針對工作隔離的間隔、工作內容、安全注意事項等作出要求，未對保護壓板、二次線操作方法等作出要求，這就可能造成檢驗完畢后忘投壓板、試驗過程中誤投保護壓板、二次線誤接等影響電網的操作，影響到系統的安全、穩定運行。為此要針對具體保護裝置，并把具體的防范措施納入到現場操作，比如預防誤跳、誤合、誤起動、誤短路接地、誤發運行中設備的信號等，并預先制定比較完整的安全措施，并嚴格按照規定執行。

3.4 依托電網升級，提高管理水平

針對企業特點，綜合應用先進的檢測、通信、控制、電力電子等信息技術，整體考慮企業發電、配電和用電的各環節，研究使用新技術，實現電網的整體優化和智能升級，實現電網的安全可靠、經濟高效運行。另外對國內外的新技術、新產品，采取積極支持引進消化和慎重推廣的態度，堅持進行科學試驗和生產實踐的檢驗。

4 結語

繼電保護是電力系統安全穩定運行的第一道防線，擔負著保障電網和設備安全穩定運行的重要職責。隨著電力系統容量日益增大，范圍越來越廣，必須從電力系統全局出發，除滿足基本性能以外，還應考慮保護不完善而發生拒動、誤動對生產主工序造成的損失。因此堅守電力系統“安全防線”，力保企業電網安全運行，是繼電保護專業工作人員的目標，也是各單位時刻引起重視的一項重要工作。要不斷提高繼電保護專業的管理水平，持續完善相關規章制度，同時加強對相關人員的培訓力度，變主動為被動，才能防患于未然，才能做好繼電保護專業各項工作。