10kV配電系統綜合繼電保護的實現

文/柏勇

在電力系統當中所謂的綜合繼電保護指的就是通過靈活運用各種自動化元件，用以在配電系統出現運行異常或是故障問題時，可以自動隔離設備故障，對高壓開關柜乃至整個配電系統起到有效保護的作用，避免影響其正常、穩定運行。因此探究10kV配電系統綜合保護，對于提高系統運行的穩定性與安全性均具有十分重要的現實意義。

1 10kV配電系統的繼電保護現存問題

1.1 系統電流互感器過度飽和

伴隨著我國電網系統建設規模的持續擴大，近些年在我國各地區的10kV配電系統中，電流短路故障頻發。而一旦配電站出口位置處出現短路故障，則極有可能產生巨大瞬時短路電流，進而對配電系統高壓開關柜中的電流互感器造成較大沖擊影響，使得原本缺乏較高靈敏度的電流速斷保護器無法正常動作，為配電系統提供相應的保護作用。一般情況下，如果10kV配電系統中存在穩態短路電流，則電流互感器變比誤差受此影響，容易隨著短路電流的持續增大而越來越大，進而導致二次側電流無法對故障電流進行真實的反映，最終影響定時限電流速斷保護裝置發揮自身應有效用。

1.2 缺乏無時限電流速斷保護

在現階段10kV配電系統的綜合繼電保護當中，電流速斷保護是其中一項至關重要的保護措施，要求在電路最大負載運行的基礎上，確保可靠系數至少為1.2。如果輸電線路相對較長，則需要適當減小動作電流值，以此有效完成高精準的配電系統綜合繼電保護工作。但由于部分工作人員在落實10kV配電系統綜合繼電保護工作時，特別是在整定電流的過程中并未考慮無時限電流速斷保護，導致無時限電流速斷保護值遠低于勵磁涌流初始值，從而使得變電所經常容易出現檢修10kV輸出線時，配線系統并無異常現象，而一旦合上開關便容易出現保護動作跳閘等一系列問題，直接影響10kV配電系統的正常運行。

1.3 配電系統定值間配合不足

眼下在我國10kV配電系統中一般使用基于微機技術的電流電壓保護，通常將過留時間級差與速斷時間分別設定為0.3s到0.5s以及0s，將電流電壓保護的速斷保護出口時間設定為40s。但在部分10kV母線設置較多的變電所中，對于短距離輸配電，輸電電纜較短時，導線電阻相對較小，此時會產生較大負載電流。一旦開閉所內出現故障問題，因缺乏速斷保護時間階梯設置，因此極易導致綜合繼電保護器缺乏有效時限配合。其在切除故障的過程中，容易產生越級跳閘的情況，嚴重時甚至會導致區域內大范圍停電。

2 10kV配電系統綜合繼電保護策略分析

2.1 科學設置電流電壓互感器

為有效解決10kV配電系統繼電保護中存在的現實問題，盡可能降低配電系統出現故障或停電的可能性，本文認為在10kV配電系統綜合繼電保護中，首先需要工作人員立足配電系統的實際情況，嚴格依照相關規定要求，合理選用電流與電壓互感器。通常，10kV配電系統所選擇使用的電流互感器變比需至少為300/5。在高壓供電系統運行過程中，電流與電壓互感器可有效幫助工作人員動態測量系統的電壓與電流值，而在10kV配電系統綜合繼電保護中，工作人員還可以將互感器用作繼電保護與信號裝置電源，以此有效隔離高壓電路與繼電保護裝置，確保電流與電壓互感器具有良好的獨立性，防止出現彼此相互干擾而影響配電系統正常運行的情況。在解決電流互感器過飽和問題時，工作人員一方面需要結合實際盡量避免使用過長的二次側電纜線，另一方面也可以積極運用先進的、集保護功能與測控功能于一身智能電流互感器，從而獲得理想的保護效果。

2.2 運用高壓斷路器隔離開關

本文認為，在10kV配電系統綜合繼電保護過程中，工作人員同樣需要視情況合理選擇使用高壓斷路器與高壓隔離開關。其中前者作為10kV配電系統內的重要電氣設備之一，自帶安全可靠的滅弧裝置，可有效將正常負荷電流接通或切斷的同時，對一定時間短路電流下的配電系統起到保護作用，及時將故障電流切斷。而后者主要用于對高壓電源進行隔離，為工作人員檢修10kV配電系統提供安全保障，同時其也可以通斷一定小電流。但因其內部并未裝有滅弧裝置，因此無法達到將短路電流切斷的效果，故而需要在配電系統中搭配高壓斷路器使用。同時考慮到配電系統綜合繼電保護比較容易受到勵磁涌流影響而出現誤動情況，因此本文認為工作人員需要在高度重視無時限限流速斷保護的同時，將0.1s至0.5s延時時限加入到無時限電流速斷保護加速回路當中，最大程度避免出現保護裝置誤動作的情況。

2.3 運用高壓熔斷器負荷開關

此外，在10kV配電系統綜合繼電保護當中還需要靈活運用高壓熔斷器與高壓負荷開關。其中高壓熔斷器作為一種重要的保護電器，在配電系統中可當其出現短路、過負荷時進行自動熔斷從而將電路斷開，保護整體配電系統不受短路等故障影響，繼續實現正常運行。高壓負荷開關則可以對正常負荷或超負荷電流進行通斷操作，有效隔離高壓電源，但由于其內部設置的滅弧裝置相對簡單，因此需要配合高壓熔斷器使用才能徹底將短路電流進行中自動切斷。在條件允許的情況下，變電所中還可以通過引入PLC遠程監控系統，將其與10kV配電系統綜合繼電保護裝置進行相互連接[3]，一方面在有效幫助工作人員實時監控配電系統及其綜合繼電保護裝置運行情況，另一方面也使得工作人員可以及時發現配電系統中存在的故障問題并對其進行有效排除。

3 結束語

綜上所述，針對當前在10kV配電系統繼電保護當中經常存在的電流互感器過于飽和、定值缺乏有效配合以及欠缺對無時限電流速斷保護等問題。需要相關工作人員充分結合10kV配電系統的實際情況，在嚴格遵循國家相關標準要求下，合理使用包括電流與電壓互感器、高壓斷路器與熔斷器等在內的各種性能強大的綜合繼電保護裝置，并加強對配電系統運行的全過程嚴密監控，從而有效落實10kV配電系統的綜合繼電保護工作，確保系統得以長時間實現安穩運行。