配電系統(tǒng)繼電保護(hù)應(yīng)用分析

李桂楊

（廣東電網(wǎng)清遠(yuǎn)陽山供電局，廣東 清遠(yuǎn) 511500）

一、10kV配電線路現(xiàn)狀和特點(diǎn)

陽山縣電網(wǎng)配網(wǎng)線路大部分始建于70年代，由于歷史原因和客觀條件的限制，目前的縣城電網(wǎng)已嚴(yán)重滯后于城區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展速度，就陽山配網(wǎng)現(xiàn)狀而言，山區(qū)農(nóng)村配網(wǎng)的設(shè)備和線路使用年限過長，陳舊老化，供電點(diǎn)多、面廣、分散，山區(qū)環(huán)境惡劣等運(yùn)行環(huán)境極其復(fù)雜以及各種人為因素的影響，電氣故障的發(fā)生是不能完全避免的。在電力系統(tǒng)中的任何一處發(fā)生事故，都有可能對電力系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生重大影響。例如，當(dāng)系統(tǒng)中的某工礦企業(yè)的設(shè)備發(fā)生短路事故時，由于短路電流的熱效應(yīng)和電動力效應(yīng)，往往造成電氣設(shè)備或電氣線路的致命損壞，還可能嚴(yán)重到使系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行遭到破壞。為了確保陽山電網(wǎng)10kV配電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，必須正確地設(shè)置繼電保護(hù)裝置。

配網(wǎng)線路大都以10kV電壓等級為主，但是10kV配電線路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)都是比較差，比如有的為用戶專線，只帶一至二個用戶，有的則呈放射狀，幾十臺甚至上百臺配電變壓器T接于同一條主干線路的各個分支上，配電變壓器容量達(dá)到4000kVA左右；有的線路只有300m左右的長度，有的長至30km，有的全是電纜線路，有的是架空導(dǎo)線，有的屬于最末端級保護(hù)，還有的配電線路末端仍然接有用戶變電站或者開閉所等，因此對于配網(wǎng)線路的繼電保護(hù)特別重要。

二、陽山電網(wǎng)10kV配電系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本類型

陽山電網(wǎng)10kV系統(tǒng)中裝設(shè)繼電保護(hù)裝置的主要作用是在配電系統(tǒng)中發(fā)生故障或不正常運(yùn)行時，保護(hù)能自動、迅速、有選擇性地將故障元件從系統(tǒng)中切除，通過縮小事故范圍或預(yù)報事故的發(fā)生，以達(dá)到提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，并最大限度地確保供電的可靠性以及連續(xù)性。 因此，在配電系統(tǒng)中的繼電保護(hù)裝置就成了供電系統(tǒng)能否安全可靠運(yùn)行的不可缺少的重要組成部分。

目前，陽山電網(wǎng)10kV配電系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的是反映電流變化的電流保護(hù)：有定時限過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)等，還有利用配電線路零序電流群體比幅比相加零序電壓相位的選線原理來選擇接地線路的小電流接地選線裝置，一般均作用于發(fā)信號。

三、配電線路智能開關(guān)保護(hù)整定計算

由于10kV配電線路保護(hù)動作的正確性和選擇性受電網(wǎng)的運(yùn)行方式影響較大，特別是在線路長、分支多、電網(wǎng)運(yùn)行方式變化大、負(fù)荷率低的配網(wǎng)線路上發(fā)生故障時，常會導(dǎo)致繼電保護(hù)無法同時滿足快速性、選擇性、可靠性和靈敏性要求。為了提高供電可靠性，目前通常在配電線路上或分支線上裝設(shè)智能開關(guān)，配置相應(yīng)保護(hù)，具備速斷、延時速斷、過流保護(hù)等功能，當(dāng)分支線上發(fā)生故障時由分支線上的保護(hù)跳開分支開關(guān)，可以減少停電范圍，最大限度的保證供電的可靠性。

為了與變電站10kV出線或開閉所出線保護(hù)配合，一般只投入速斷和過流保護(hù)。

1 速斷保護(hù)的整定

速斷保護(hù)的電流定值要小于變電站出線或上一級速斷保護(hù)的整定電流，而且應(yīng)能躲過該智能開關(guān)后段線路配變的勵磁涌流，時限為0S；變電站出線速斷保護(hù)的時限可整定為0.1S，這樣可以確保變電站出線速斷保護(hù)不會越級跳閘。

2 過流保護(hù)的整定

過流保護(hù)電流定值取智能開關(guān)后段線路1.2倍的導(dǎo)線載流量與開關(guān)電流互感器一次額定電流值較小者，但應(yīng)小于變電站出線線路的過流保護(hù)定值。時限設(shè)置方面：只有一級開關(guān)的設(shè)置為0.2S，有兩級開關(guān)的下級設(shè)置為0.2S，上級為0.4S，也應(yīng)小于變電站出線線路過流保護(hù)的時限。

四、10kV保護(hù)整定中容易忽視的問題及對策

（一）TA飽和問題

1 TA飽和對保護(hù)的影響

電流互感器（TA）飽和容易引起保護(hù)拒動。在10kV線路短路時若TA飽和，一次電流全部變成勵磁電流，二次側(cè)感應(yīng)電流為零，流過電流繼電器的電流為零，保護(hù)裝置就會拒動，故障要由母聯(lián)斷路器或主變后備保護(hù)來切除，不僅延長了故障時間，使故障范圍擴(kuò)大，還會影響供電的可靠性，且嚴(yán)重威脅運(yùn)行設(shè)備的安全。

2 避免TA飽和的方法

（1）電流互感器的變比不能選的太小，要考慮線路短路時電流互感器飽和問題，一般10kV線路保護(hù)TA變比最好大于300/5。

（2）要盡量減少TA二次負(fù)載阻抗，盡量避免保護(hù)和計量共用TA，縮短TA二次電纜長度及加大二次電纜截面；對于綜合自動化變電站，10kV線路盡可能選用保護(hù)測控合一的產(chǎn)品，并在控制屏上就地安裝，這樣能有效減小二次回路阻抗，防止TA飽和。

（二）勵磁涌流問題

1 勵磁涌流對繼電保護(hù)裝置的影響

勵磁涌流是變壓器所特有的，是由于空投變壓器時變壓器鐵芯中的磁通不能突變出現(xiàn)非周期分量磁通，使變壓器鐵芯飽和，勵磁電流急劇增大而產(chǎn)生的。變壓器勵磁涌流最大值可以達(dá)到變壓器額定電流的6～8倍，并且跟變壓器的容量大小有關(guān)，變壓器容量越小，勵磁涌流倍數(shù)越大。勵磁涌流存在很大的非周期分量，并以一定時間系數(shù)衰減，衰減的時間常數(shù)同樣與變壓器容量大小有關(guān)，容量越大，時間常數(shù)越大，涌流存在時間越長。

在進(jìn)行10kV線路保護(hù)整定計算時，速斷保護(hù)電流定值是按照最大運(yùn)行方式下躲線路末端三相短路電流來整定的，而且要兼顧靈敏度，特別在線路長、配電變壓器較多時，動作電流值往往取得較小。因此，在整定時沒有考慮到配電變壓器投入時的勵磁涌流對無時限電流速斷保護(hù)的影響，往往造成一些變電站10kV出線在檢修或故障處理后恢復(fù)送電時，開關(guān)合上后保護(hù)馬上跳閘，需要拉開一些支線亦即拉開一些配電變壓器后才能成功送電。因?yàn)?0kV線路裝有大量的配電變壓器，在線路投入時，這些配電變壓器是掛在線路上，在合閘瞬間，各變壓器所產(chǎn)生的勵磁涌流在線路上相互迭加，產(chǎn)生了一個復(fù)雜的電磁暫態(tài)過程，勵磁涌流值可能會大于裝置整定值，使保護(hù)誤動。這種情況在線路變壓器個數(shù)少、容量小以及系統(tǒng)阻抗大時并不突出，因此容易被忽視，但當(dāng)線路變壓器個數(shù)及容量增大后，就可能出現(xiàn)。2、防止涌流引起誤動的方法

勵磁涌流的特點(diǎn)一是含有大量的二次諧波；二是大小隨時間而衰減，一開始涌流峰值很大，一段時間后涌流衰減為零。利用涌流這個特點(diǎn)，在電流速斷保護(hù)裝置上加一短時間延時，一般可以加0.1～0.15S的時限，這樣就可以防止勵磁涌流引起的誤動作，這種方法最大優(yōu)點(diǎn)是不用改造保護(hù)裝置。

（三）開閉所保護(hù)問題

1 開閉所保護(hù)存在問題

在變電站10kV出線保護(hù)整定時間為：速斷保護(hù)0s，過流保護(hù)0.5s，其速斷保護(hù)（微機(jī)保護(hù)）出口時間一般為40ms。在10kV開閉所配置的進(jìn)線保護(hù)動作時間整定為：速斷0s，過流0.3s；開閉所出線保護(hù)的動作時間整定為：速斷0s，過流0.15s。由于速斷保護(hù)沒有時間階梯，變電站出線、開閉所進(jìn)線與出線都是0s，開閉所進(jìn)線與出線過流保護(hù)之間時限差也只有0.15s，當(dāng)開閉所距離變電站較近、輸電線路阻抗小、同時負(fù)荷電流較大時。開閉所一旦發(fā)生內(nèi)部故障，可能變電站出線速斷保護(hù)瞬時動作切除故障，造成越級跳閘。另外，開閉所出線故障時，極易發(fā)生進(jìn)線保護(hù)速斷和過流都會越級跳閘。

2 解決方法

調(diào)整變電站出線、開閉所進(jìn)線速斷保護(hù)時限。將開閉所進(jìn)線速斷保護(hù)時間整定為0.1s，變電站出線速斷保護(hù)整定為0.2s。如果變電站出線到開閉所之間的線路沒有接負(fù)荷，可以把開閉所進(jìn)線速斷保護(hù)退出，只投入一段過流保護(hù)作為開閉所出線的后備保護(hù)。這樣變電站出線速斷保護(hù)時間可以整定為0.1s。

（四）站用變保護(hù)問題

1 站用變保護(hù)存在的問題

站用變是接在10kV母線上的一種容量較小的比較特殊的設(shè)備，其可靠性要求高。站用變高壓側(cè)短路電流等于系統(tǒng)短路電流，可達(dá)十幾kA，低壓側(cè)出口短路電流也較大。大家普遍對所用變保護(hù)的可靠性重視不夠，這將對站用變直至整個10kV系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成嚴(yán)重威脅。

2 解決辦法

解決站用變保護(hù)拒動問題，應(yīng)從合理配置保護(hù)入手，其TA的選擇要考慮站用變故障時飽和問題，同時，計量用的TA一定要與保護(hù)用的TA分開，保護(hù)用的TA裝在高壓側(cè)，以保證對站用變的保護(hù)，計量用TA裝在站用變的低壓側(cè)，以提高計量精度。在定值整定方面，電流速斷保護(hù)可按所用變低壓出口短路進(jìn)行整定；過流保護(hù)按躲站用變額定電流進(jìn)行整定，一般?。?.6～1.8）倍額定電流整定；過負(fù)荷保護(hù)按站用變的容量進(jìn)行整定。

結(jié)語

總之，為了確保供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，一定要按照原則將各種因素都考慮周全來保證繼電保護(hù)的正確動作。

[1]配電系統(tǒng)繼電保護(hù).當(dāng)前存在問題及對策分析[J].電源技術(shù)應(yīng)用，2010（09）.

[2]電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)用研究[Z].