10kV配電系統(tǒng)保護(hù)裝置可靠性研究

陳永明

【摘 要】城市電網(wǎng)配電系統(tǒng)由于其覆蓋的地域極其遼闊、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。本文就10KV配電系統(tǒng)保護(hù)裝置可靠性進(jìn)行了研究，對(duì)10KV配電系統(tǒng)的現(xiàn)狀作了詳細(xì)的分析，并介紹了配電系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)的演變過程和提高了一些優(yōu)化供電的方式。旨在為10KV配電系統(tǒng)保護(hù)裝置的優(yōu)化提供參考。

【關(guān)鍵詞】10KV配電系統(tǒng)保護(hù)裝置；可靠性；研究

1.引言

電力系統(tǒng)是由發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等五個(gè)環(huán)節(jié)組成。在電力系統(tǒng)中，各種類型的、大量的電氣設(shè)備通過電氣線路緊密地聯(lián)結(jié)在一起。由于其覆蓋的地域極其遼闊、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)生就不可避免。10kV配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的一部分，它能否安全、穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行，不但直接關(guān)系到企業(yè)用電的暢通，而且涉及到電力系統(tǒng)能否安全正常的運(yùn)行。因此，為了確保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，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。

2.現(xiàn)狀分析

（1）調(diào)查統(tǒng)計(jì)

根據(jù)對(duì)2010-12至2011-12月期間10kV配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖紙的情況，對(duì)其中保護(hù)裝置電源供電方式做分類統(tǒng)計(jì)。所分類型分別為：方式一，從配電系統(tǒng)低壓屏引出電源；方式二：由10kV專用互感器提供電源；方式三：獨(dú)立的直流系統(tǒng)供電。統(tǒng)計(jì)結(jié)果見下表。

表1微機(jī)式保護(hù)裝置電源供電方式統(tǒng)計(jì)表

圖1 微機(jī)式保護(hù)裝置電源供電方式比例圖

（2）對(duì)比分析

方式一：從配電系統(tǒng)低壓屏引出電源。接線方式：保護(hù)裝置安裝于10kV配電系統(tǒng)中，該方式中裝置供電電源引自低壓系統(tǒng)，是位于10kV系統(tǒng)的下一級(jí)系統(tǒng)。

理論分析：在兩電壓等級(jí)之間還存在有諸多電氣元件，其間任一元件出現(xiàn)故障都會(huì)影響低壓系統(tǒng)的可靠性。

結(jié)論：低壓系統(tǒng)本身存在諸多隱患，可靠性比其上一級(jí)更差，不宜從該系統(tǒng)引出供電電源。

方式二：由10kV專用互感器提供電源

接線方式：該方式的電源引出點(diǎn)在10kV電壓等級(jí)，中間環(huán)節(jié)少，不受其他元件影響。

理論分析：完全依賴于10kV配電系統(tǒng)。當(dāng)10kV系統(tǒng)停電或受到波動(dòng)時(shí)，該互感器同樣無法保持穩(wěn)定的電壓。

結(jié)論：當(dāng)系統(tǒng)故障或受波動(dòng)時(shí)，無法為保護(hù)裝置提供穩(wěn)定的供電電源。

方式三：獨(dú)立的直流系統(tǒng)供電

接線方式：通過市電系統(tǒng)電源為直流系統(tǒng)中的蓄電池充電，再有直流系統(tǒng)為保護(hù)裝置供電。

理論分析：直流電源獨(dú)立于市電系統(tǒng)電源，不受系統(tǒng)電源波動(dòng)的影響，保證了保護(hù)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。

結(jié)論：保護(hù)裝置可穩(wěn)定運(yùn)行，但獨(dú)立的直流系統(tǒng)造價(jià)較高，且占總面積較大。

3.技術(shù)演變過程

通過對(duì)技術(shù)發(fā)展的過程分析，可以發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致這一問題出現(xiàn)的技術(shù)原因。在有電磁式繼電器保護(hù)至微機(jī)保護(hù)的技術(shù)是由35kV及以上變電站率先采用的。由于顯著提高了供電系統(tǒng)的可靠性，后來逐步推廣至10kV及以下配電室中。各階段的技術(shù)演變過程如下：

（1）上世紀(jì)80、90年代—電磁式繼電器保護(hù)時(shí)期：

采用保護(hù)方式：供配電系統(tǒng)中普遍應(yīng)用的是GL-10型過流繼電器。

說明：該繼電器只需接入被測(cè)電流，當(dāng)被測(cè)量滿足定值及動(dòng)作，裝置本身無需電源。

（2）上世紀(jì)末至本世紀(jì)初—35kV以上供電系統(tǒng)開始使用微機(jī)保護(hù)

采用方式：裝設(shè)獨(dú)立直流系統(tǒng)為微機(jī)保護(hù)裝置提供穩(wěn)定的控制電源。

說明：由于35kV及以上變電站的重要性及本身占地面積較大，具備裝設(shè)的條件。

（3）本世紀(jì)初至今—10kV配電系統(tǒng)采用微機(jī)式保護(hù)

采用方式：微機(jī)保護(hù)裝置在本系統(tǒng)取電源，不裝設(shè)獨(dú)立直流系統(tǒng)。斷路器配置失壓脫扣功能，當(dāng)系統(tǒng)電壓過低時(shí)動(dòng)作跳閘。

說明：失壓脫扣同樣動(dòng)作與保護(hù)外故障，系統(tǒng)事故排除后無法自動(dòng)合閘，延長(zhǎng)了用戶的停電時(shí)間，因此該功能均未投運(yùn)。

由以上發(fā)展階段可知：①在10kV配電系統(tǒng)的失壓脫扣停止投運(yùn)后未采取其他互補(bǔ)措施；②微機(jī)保護(hù)從高電壓等級(jí)供電系統(tǒng)中引進(jìn)，其他配置不足；③10kV配電室缺少穩(wěn)定電源點(diǎn)，導(dǎo)致保護(hù)裝置供電電源可靠性低。

4.優(yōu)化供電方式

根據(jù)以上要因的確認(rèn)，借鑒35kV及以上變電站的獨(dú)立直流系統(tǒng)供電方式，同時(shí)結(jié)合配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。通過建立動(dòng)態(tài)加靜態(tài)不同方式的兩個(gè)電源系統(tǒng)為其供電從而提高供電電源可靠性。

保留原有保護(hù)裝置由專用互感器引出電源供電的優(yōu)點(diǎn)，并通過借鑒35kV及以上變電站保護(hù)裝置的供電方式彌補(bǔ)保護(hù)裝置電源引出點(diǎn)及電源方式單一的缺點(diǎn)。

保護(hù)裝置采用雙電源接入，一回從高壓側(cè)專用互感器引出，另一回從低壓屏引出后串入U(xiǎn)PS再?gòu)钠湟?，兩回路電源線經(jīng)繼電器輔助接點(diǎn)后并接，并接后接至保護(hù)裝置?，F(xiàn)階段不間斷電源設(shè)備造價(jià)低，體積小，接線方式簡(jiǎn)單，便于運(yùn)行檢修，施工安裝方便；中間繼電器技術(shù)成熟、運(yùn)行可靠性高、造價(jià)低、使用普及、便于更換，增加以上兩設(shè)備運(yùn)行檢修均不需停電。

圖2改進(jìn)后雙電源供電方式接線原理圖

5.鞏固措施

鑒于產(chǎn)品的質(zhì)量情況和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，為確保微機(jī)保護(hù)裝置供電回路的可靠性。新增主要設(shè)備需采用以下鞏固措施和維護(hù)方法。

（1）UPS不間斷電源屬于離線型設(shè)備即實(shí)際運(yùn)行中可能長(zhǎng)時(shí)間無電流經(jīng)過僅作為備用蓄電池，因此，需根據(jù)產(chǎn)品要求定期進(jìn)行充放電維護(hù)。

（2）中間繼電器輔助接點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間關(guān)閉或開啟，有可能發(fā)生接點(diǎn)粘合現(xiàn)象即無法做閉合或開啟動(dòng)作而保持上一動(dòng)作狀態(tài)。因此，應(yīng)視產(chǎn)品質(zhì)量水平定期進(jìn)行檢查維護(hù)，維護(hù)前可將接點(diǎn)所在回路短接后取出設(shè)備。

6.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，10kV配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的一部分，它能否安全、穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行，不但直接關(guān)系到企業(yè)用電的暢通，而且涉及到電力系統(tǒng)能否安全正常的運(yùn)行。因此，為了確保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，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，這就要求我們要不斷求學(xué)、探索和進(jìn)取，達(dá)到提高供電可靠性的目的，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 曾滔勝.淺談10kV供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)[J].城市建設(shè)理論研究.2013（08）.

[2] 伏莉.10KV配電系統(tǒng)繼電保護(hù)動(dòng)作可靠性能分析 [J].中國(guó)科技縱橫.2012（19）.