淺議繼電保護裝置在配電系統中的應用

孫云奇

（國網安徽省電力有限公司巢湖市供電公司，安徽巢湖 238000）

1.配電系統中繼電保護裝置的保護原則與分類

1.1 保護原則

在配電系統出現安全隱患問題或故障問題時，繼電保護裝置會發出警告信號或發出動作指令，進行提醒，此時要求繼電保護裝置能對發生問題的相應配電回路進行及時準確的跳開處理，在防止電路故障擴大化的同時對本回路進行及時止損保護，同時對未發生故障問題的回路供電運行提供保障[1]。在使用繼電保護裝置時，應遵循以下保護原則。

1.1.1 選擇性保護

在配電系統中繼電保護裝置所負責保護的設備或線路發生故障問題時，選擇由距離故障位置最近的一級保護開關進行動作跳閘，保證其他非故障線路正常供電不受影響，保護裝置開關不應越級跳閘進行保護，要盡量將事故處理范圍最小化，降低故障總體影響。

1.1.2 可靠性保護

要保證繼電保護裝置的可靠性原則，即在故障發生時跳閘指令必須迅速準確發出，在無故障發生時，不出現誤導指令，不出現保護開關錯誤動作，從而保障配電系統安全高效的持續性供電工作。

1.1.3 高效性保護

為保證繼電保護裝置的作用，需要對保護動作的時效性進行把關，只有迅速高效地保護才能確保系統中故障的事故范圍不會擴大，將其限制于本級保護之內。同時迅速高效的啟動效率也為準備自投裝置以及快切裝置預留下足夠的跳閘以及投切時間，確保供電可靠進行。

1.1.4 靈敏性保護

想要判斷繼電保護裝置靈敏度的重要指標是靈敏系數，只有確保每一個保護項目都符合靈敏性需求，才能保證繼電保護裝置的除障作用以及動作的準確高效率。優秀的繼電保護裝置的靈敏性可以保證對保護區域內任何微小的故障隱患進行檢測，反饋到監控系統并進行問題警告信號發出，或直接采取下達開啟分段保護開關的命令。

1.2 保護分類

配電系統中繼電保護裝置為電氣設備以及配電線路提供的保護主要可分為主保護和后備保護，另外還可增設輔助保護手段。其中主保護是指在保證系統穩定和設備安全的前提下，保護裝置能以最快速度對設備故障以及線路故障的切除處理。后備保護是指在故障進一步發生后，主保護以及斷路器據動之后用來進行切除故障的保護。其中可分為遠后備保護和近后備保護。當主保護以及斷路器啟動時，由相鄰電氣設備以及線路實現保護措施的被稱為遠后備保護，而在同樣情況下，采用設備線路的另一套繼電保護的手段被稱為近后備保護。輔助保護是指對主保護以及后備保護起到輔助補充效果的保護功能[2]。

2.配電系統中繼電保護裝置的具體應用

2.1 變壓器的繼電保護應用

2.1.1 過流電保護

繼電保護裝置的電流需要按照變壓器高頻測額定電流為標準，乘以相應安全系數，以結果作為過電流保護的動作電流。當實際情況中的電流大于設定電流時，會及時啟動保護裝置的跳閘指令。在過電流保護之中，可細分出定時限過電流保護以及反時限過電流保護，其中定時限過電流保護的方式不受過載電流大小的影響，通過保護裝置的動作時間固定以及數值的提前確定，當配電線路過電流是，達到規定時間后自動進行保護舉措。反時限過電流保護是繼電保護裝置動作時間與過載電流大小成反比，出現問題的過載電流越大，繼電保護的跳閘時間相應的就越遠。

2.1.2 電流速斷保護

一般情況下為交配電系統下相應安全系數的電流值，去乘以最大運行方式下變壓器低壓側三相短路時高壓側的短路電流初始值，來作為速斷保護的電流設定數值，當系統中問題發生，短路電流大于此設定值時，啟動繼電保護裝置的跳閘信號，保障速斷保護的分閘信號無延時延誤。

2.1.3 低壓側單相接地保護

變壓器低壓側母線或母干線末端的單相接地在最小運行方式下發生短路時，流過高壓側的穩態電流與繼電保護裝置的一次動作電流比值小于1.3時，應在變壓器低壓側中性線上裝專用的零序保護。零序保護中的動作電流對于Yyn0接線型的變壓器的數值不超過變壓器低壓側額定電流的25%，對于Yzn11接線型的變壓器，繼電保護裝置的動作電流不能超過變壓器低壓側額定電流的40%。

2.1.4 變壓器的差動保護

在具體保護應用中，差動保護經過細分可分為縱聯差動保護和橫聯差動保護，其中縱聯差動保護適用于雙配電回路的保護，在實際情況中常用的變壓器縱聯差動保護的主要配置原理是分別在變壓器高低壓配電回路中裝設有電流互感器，其中兩套電流互感器分別采集一次電流轉換輸入到差動保護裝置之中，進而進行電流做差比較。變壓器內部及引出線和絕緣管套各區域在正常情況下無故障發生時，保護裝置中的差值近乎為零，保護裝置不產生反應。當故障發生時，要進行差動對分閘進行保護。

2.1.5 差動保護不平衡電流消除

變壓器在運行過程中，動差保護裝置往往會產生不平衡電流，為保證前期系統安全，在設計和設備生產階段應采取針對措施進行解決。變壓器接線方式往往是產生不平衡電流的原因之一，在全廠性項目的總變電所接線常常使用Yd11接線，這種方式會導致變壓器高低壓側電流存在30°的相位偏差。盡管使用調節電流互感器的變比能夠使二次測電流相等，但由于在變壓器高低壓兩側仍然存在相位差，使得在差動回路中仍然存在不平衡電流其大小約為0.268倍的互感器二次電流。為解決這一問題，需要在裝設電流互感器時在變壓器星型連接區域把電流互感器改為三角形接線。隨后在變壓器三角形接線側把電流互感器更該為星型接線。從而消除因變壓器高低壓側電流相位不同所引起的不平衡電流，促進繼電保護裝置中動差保護的安全可靠性。另外，在實際運行過程中，變壓器自身的勵磁涌流也會引起不平衡電流的出現。在變壓器空載或投切進行時，會產生勵磁涌流，并且此時勵磁涌流只通過于變壓器的一次側。同時因為變壓器二次側開路無電流，會使較大的差動電流出現在差動保護回路裝置之中，導致差動保護裝置運轉時出現誤動作。為減少此類現象的發生，可在差動保護回路中串入速飽和電流互感器，二次側電流接入繼電保護裝置中，可以減小上述描述中勵磁涌流對差動保護實施的不良影響。

2.2 配電線路的繼電保護應用

首先可通過過電流保護，在繼電保護裝置中動作電流應按線路過負荷電流，其中包含部分電動機啟動時引起的啟動電流，在與相應的安全系數計算后進行設定，當傳輸電流在線路中大于設定值的時候，應及時啟動保護裝置分閘信號進行自動分閘操作。另外在進行無限時電流速斷保護和帶現實電流速斷保護時應統一按照各自最大運行方式下相臨元件末端三相短路電流作為基準，再乘以標準下安全系數作為繼電保護裝置的動作電流作為設定。

3.配電系統中繼電保護的發展趨勢

在科學技術不斷發展的時代背景下，人們對自動化程度的追求不斷提高，促使了配電系統中繼電保護裝置的不斷轉型升級，進行技術拓展，對系統進行更全面、更牢靠、更安全、更高效的保護處理。在未來技術發展過程中，繼電保護系統將吸收新型信息化技術手段，進行進一步升級，向更網絡化、信息化、智能化不斷發展[3]。

4.結論

為保證電力系統的平穩安全運行，需要相關工作人員做好相應的電力系統保護工作，設置好繼電保護裝置，繼電保護裝置立足于保護電能傳輸、分配、存儲等不同環節，為配電系統做出全面運行安全保障。在現有繼電保護裝置技術下，工作人員應努力加強技術水平，提高安全處理意識，實現人力與技術手段共同進步，為建設運行更加安全可靠的供電系統作出貢獻。