10kV線路繼電保護裝置的現狀和設計分析

劉旗峰 肖娜麗

摘要：繼電保護是一種電力安全系統的反事故自動裝置，是電力系統必不可少的重要組成部分，其設計的合理性直接影響到電力系統的安全運行。在選擇保護方式時，應盡可能全面滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動性的要求。

關鍵詞：10kV線路;繼電保護;保護方式

中圖分類號：TM773?文獻標識碼：A?文章編號：1672-9129（2020）10-0084-02

1?概述

所謂繼電保護裝置，就是指能反應電力系統中電氣設備所發生的故障或不正常狀態，并動作于斷路器跳閘或發出信號的一種自動裝置。繼電保護裝置是電力系統必不可少的重要組成部分，對保障系統安全運行、保證電能質量、防止故障的擴大和事故的發生，都有極其重要的作用。其原理是利用被保護線路或設備故障前后某些突變的物理量為信息量，當突變量達到一定值時，起動邏輯控制環節，發出相應的跳閘脈沖或信號。設計10kV繼電保護裝置必須滿足以下四項基本要求。

1.1選擇性。選擇性是指電力系統發生故障時，繼電保護僅將故障部分切除，保障其他無故障部分繼續運行，以盡量縮小停電范圍。

1.2快速性。以足夠小的動作時限切斷故障。

1.3靈敏性。靈敏性是繼電保護裝置對其保護范圍內發生的故障或不正常工作狀態的反應能力。靈敏系數K越大，說明保護的靈敏度越高。

1.4可靠性。可靠性是指當保護范圍內發生故障或不正常工作狀態時，保護裝置能夠可靠動作而不致拒絕動作，而在電氣設備無故障或在保護范圍以外發生故障時，保護裝置不發生誤動。

2?繼電保護裝置的現狀和趨勢

我國從70年代末即已開始了計算機繼電保護的研究，高等院校和科研院所起著先導的作用。華中理工大學、東南大學、華北電力學院、西安交通大學、天津大學、上海交通大學、重慶大學和南京電力自動化研究院都相繼研制了不同原理、不同型式的微機保護裝置。1984年原華北電力學院研制的輸電線路微機保護裝置首先通過鑒定，并在系統中獲得應用，揭開了我國繼電保護發展史上新的一頁，為微機保護的推廣開辟了道路。在主設備保護方面，東南大學和華中理工大學研制的發電機失磁保護、發電機保護和發電機變壓器組保護也相繼于1989、1994年通過鑒定，投入運行。南京電力自動化研究院研制的微機線路保護裝置于1991年通過鑒定。天津大學與南京電力自動化設備廠合作研制的微機相電壓補償式方向高頻保護，西安交通大學與許昌繼電器廠合作研制的正序故障分量方向高頻保護也相繼于1993、1996年通過鑒定。至此，不同原理、不同機型的微機線路和主設備保護各具特色，為電力系統提供了一批新一代性能優良、功能齊全、工作可靠的繼電保護裝置。

國內外繼電保護技術發展的趨勢為：計算機化，網絡化，保護、控制、測量、數據通信一體化和人工智能化，這對繼電保護工作者提出了艱巨的任務，也開辟了活動的廣闊天地。

3?10kV線路繼電保護裝置的設計分析

10kV線路屬中性點非直接接地電網，主要故障類型是各種形式的相間短路、不同地點的兩點接地短路及單相接地。對于相間短路，要求保護動作于跳閘;對不同地點的兩點接地短路，則要求只切除一個故障點;對單相接地，由于接地電流小，同時相間電壓仍能保持對稱，對用戶沒有多大影響。因此，保護一般作用于信號，但當對人身和設備的安全產生危害時，應動作于跳閘。電流互感器均裝設在相同的兩相上，對主保護采用兩相兩繼電器，對后備保護。為了提高變壓器后面兩相短路時遠后備的靈敏度，則通常采用兩相三繼電器。

3.1相間短路的電流、電壓保護。根據有關規程，相間短路保護應該按下列原則配置：

①保護的電流回路的電流互感器采用不完全星形接線，各線路保護用電流互感器均裝設在A、C兩相上，以保證在大多數兩點接地情況下只切除一個故障接地點。

②采用遠后備保護方式。

③線路上發生短路時，如廠用電或重要用戶的母線電壓低于50%～60%額定電壓時，應快速切除故障，以保證非故障部分的電動機能繼續運行。

相間短路的電流電壓保護通常是三段式保護。第Ⅰ段為無時限電流速斷保護或無時限電流閉鎖電壓速斷保護;第Ⅱ段為帶時限電流速斷保護或帶時限電流閉鎖電壓速斷保護;第Ⅲ段為過電流保護或低電壓閉鎖的過電流保護。但根據被保護線路在電網中的地位，在能滿足選擇性、靈敏性和速動性的前提下，也可只裝設Ⅰ、Ⅲ段，Ⅱ、Ⅲ段或只裝設第Ⅲ段保護。

3.2單相接地零序電流保護。中性點非直接接地系統發生單相接地時，由于接地電流小，一般只在發電廠和變電所的母線上裝設單相接地監視裝置。

3.3短線路縱差動保護。3-4km及以下的短線路（包括110kV及以上電壓等級），無論是采用電流電壓保護還是采用距離保護，常常都不能滿足選擇性、靈敏性和速動性的要求。在這種線路上經常需要采用縱差動保護以適應系統運行的需要。發電廠廠用電源線（包括帶電抗器的電源線），一般距離較短，宜裝設縱聯差動保護。

4?小結

10KV線路繼電保護裝置設計，能夠在配電柜運行過程中發生故障和出現不正常現象時，迅速有選擇性發出跳閘命令將故障切除或發出報警，從而減少故障造成的停電范圍和電氣設備的損壞程度，保證電力系統穩定運行。

參考文獻：

[1]羅鈺玲.電力系統微機繼電保護[M].北京：人民郵電出版社，2005