10kV繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行維護(hù)管理

（莒縣宏德電力）

10kV繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行維護(hù)管理

劉 剛 周光全 王欣書

（莒縣宏德電力）

目前來說，10kV供電系統(tǒng)是我國供電系統(tǒng)當(dāng)中非常重要的組成部分，跟我國的工業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活有著緊密的聯(lián)系，要想使我國的供電質(zhì)量得到提升就必須保證10kV供電系統(tǒng)繼電保護(hù)運(yùn)行的穩(wěn)定性，從而使得整個(gè)電力系統(tǒng)的供電、變電、輸電和用電都可以正常的運(yùn)行。

10kV；繼電保護(hù)；運(yùn)行裝置；維護(hù)管理

0 引言

10kV繼電保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)非常重要的組成部分，對(duì)于整個(gè)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著決定性的作用。作為一種自動(dòng)裝置，可以快速地發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備中的故障。若是發(fā)生短路等情況則會(huì)使系統(tǒng)中出現(xiàn)危險(xiǎn)的大電流，進(jìn)而使得局部的電壓下降，這時(shí)繼電保護(hù)裝置就會(huì)通過繼電器使短路的部分與整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行短暫的隔離，從而減少停電的范圍，保證其他地區(qū)的正常供電。另外，繼電保護(hù)裝置還可以在系統(tǒng)出現(xiàn)超負(fù)荷、低頻率以及電壓過高時(shí)發(fā)出信號(hào)，再由工作人員進(jìn)行故障的排除，這樣就能夠?qū)╇娤到y(tǒng)起到一個(gè)保護(hù)作用。

1 繼電保護(hù)裝置的基本原理

1.1 電力系統(tǒng)故障的特點(diǎn)

電力系統(tǒng)在進(jìn)行供電、變電、輸電、配電和用電的過程中難免會(huì)出現(xiàn)一些系統(tǒng)運(yùn)行上的故障。由于供電系統(tǒng)非常復(fù)雜，因此電力系統(tǒng)的故障類型也非常多，但是最常見的故障就是各種不同類型的短路事故。電力系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中一旦發(fā)生短路現(xiàn)象，就會(huì)使得供電系統(tǒng)的電流急劇增大，電壓迅速減小，并且電壓和電流之間的相位角也會(huì)發(fā)生一定的變化，這些就是電力系統(tǒng)故障的主要特點(diǎn)。

1.2 繼電保護(hù)裝置的幾種類型

對(duì)于電力系統(tǒng)中可能會(huì)發(fā)生的一些故障，會(huì)利用一些繼電保護(hù)裝置來進(jìn)行供電系統(tǒng)的維護(hù)。但是對(duì)于不同物理量所引起的運(yùn)行故障的保護(hù)裝置也是有差異的，這就形成了不同原理和不同類型的繼電保護(hù)裝置。主要有以下幾種類型。

1）反應(yīng)電流變化的電流保護(hù)裝置：這些裝置主要有定時(shí)限過電流保護(hù)、反時(shí)限過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)和零序電流保護(hù)等。主要的原理就是通過供電系統(tǒng)中電流的變化情況來判斷系統(tǒng)的運(yùn)行情況，在供電系統(tǒng)的電流出現(xiàn)故障時(shí)可以及時(shí)地對(duì)整個(gè)的供電系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。

2）反應(yīng)電壓變化的電壓保護(hù)裝置：這種形式的繼電保護(hù)裝置主要有過電壓保護(hù)和低電壓保護(hù)。其主要的原理就是通過供電系統(tǒng)中電壓的變化來進(jìn)行系統(tǒng)故障的分析，在發(fā)現(xiàn)問題時(shí)及時(shí)地保護(hù)供電系統(tǒng)。

3）既反映電流的變化又反應(yīng)電壓與電流之間相位角變化的方向過電流保護(hù)：這些都是利用繼電保護(hù)裝置中對(duì)于供電系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的電流、電壓以及相位角的變化判定系統(tǒng)的故障，從而實(shí)施正確的保護(hù)措施。

2 10kV繼電保護(hù)裝置的基本性能要求

2.1 保護(hù)裝置的選擇性

10kV系統(tǒng)在供電運(yùn)行過程中，如果有部分供電線路發(fā)生了故障，這時(shí)繼電保護(hù)裝置應(yīng)當(dāng)有選擇性地自動(dòng)、迅速得將發(fā)生故障的部分線路進(jìn)行切斷，從而保障非故障區(qū)域的線路能夠正常的運(yùn)行，這就是繼電保護(hù)裝置的選擇性。但是當(dāng)發(fā)生故障的設(shè)備或者線路本身的保護(hù)出現(xiàn)了拒動(dòng)時(shí)，這時(shí)就會(huì)允許利用相鄰的設(shè)備來進(jìn)行系統(tǒng)線路的保護(hù)。

2.2 繼電保護(hù)裝置的靈敏性

繼電保護(hù)裝置的靈敏性主要是指在供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置對(duì)于供電系統(tǒng)中發(fā)生異常工作狀況的發(fā)現(xiàn)能力和反應(yīng)能力。只要是在繼電保護(hù)裝置的工作范圍內(nèi)，無論故障的性質(zhì)是怎樣的都不能產(chǎn)生拒絕行為。但是如果是在工作范圍外，則又不能產(chǎn)生錯(cuò)誤的指令。保護(hù)裝置的靈敏度越高，對(duì)于供電系統(tǒng)中輕微故障的反應(yīng)能力就越強(qiáng)。

2.3 繼電保護(hù)裝置的可靠性

保護(hù)裝置的可靠性主要是指其設(shè)計(jì)原理的準(zhǔn)確、整合計(jì)算以及安裝調(diào)試的正確性。同時(shí)還要求繼電保護(hù)裝置的各個(gè)組件的質(zhì)量安全可靠，程序的運(yùn)行維護(hù)要科學(xué)合理，并且要盡可能地簡化相應(yīng)的程序。通常來說，繼電保護(hù)裝置能夠正確地識(shí)別供電系統(tǒng)故障發(fā)生的區(qū)域并及時(shí)地進(jìn)行線路的保護(hù)，使得系統(tǒng)故障不會(huì)擴(kuò)大，最大限度地減小故障發(fā)生所造成的損失。

2.4 繼電保護(hù)裝置的速動(dòng)性

繼電保護(hù)裝置的速動(dòng)性主要是指在供電系統(tǒng)運(yùn)行過程中發(fā)生故障時(shí)盡快切除短路故障的反應(yīng)能力。盡量的縮短繼電保護(hù)裝置切除故障的時(shí)間就可以減少系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)的短路電流對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)的損壞；并且還可以幫助供電系統(tǒng)盡快的恢復(fù)電壓，從而提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，提高自動(dòng)化設(shè)備的使用效果，最大限度地減小故障波及的范圍。這樣才能夠保證10kV系統(tǒng)在使用過程中的安全穩(wěn)定。

3 10kV繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行維護(hù)

3.1 反時(shí)限過流保護(hù)

反時(shí)限過流保護(hù)主要是指，在10kV供電系統(tǒng)運(yùn)行過程中若發(fā)生故障，則繼電保護(hù)裝置會(huì)根據(jù)線路中的電流反應(yīng)進(jìn)行保護(hù)。發(fā)生短路的電流越大，相應(yīng)的動(dòng)作時(shí)間就越短，反之，則動(dòng)作的時(shí)間就越長。反時(shí)限過流保護(hù)是由感應(yīng)型繼電器組成的，其本身是啟動(dòng)原件和時(shí)間原件的結(jié)合體，并且觸點(diǎn)的容量非常大，可以不使用中間繼電器而進(jìn)行直接的跳閘行為。另外，這種反時(shí)限過流保護(hù)裝置還帶有機(jī)械掉牌信號(hào)裝置，可以實(shí)現(xiàn)更加簡便的保護(hù)接線。但是在使用時(shí)應(yīng)當(dāng)注意，繼電器在其常閉觸點(diǎn)斷開時(shí)一般為先失電返回，這就使得其觸點(diǎn)不能夠閉合，所以跳閘線圈就不能正常地通電跳閘。反時(shí)限過流保護(hù)的特征曲線如圖1所示。

3.2 定時(shí)限過流保護(hù)

圖1 反時(shí)限過流保護(hù)特征曲線

定時(shí)限過流保護(hù)是和時(shí)間有著密切關(guān)系的一種繼電保護(hù)措施，即在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行固定的保護(hù)。時(shí)間是靠時(shí)間繼電器進(jìn)行調(diào)整的，在一定范圍內(nèi)有連續(xù)可調(diào)性，所以對(duì)于10kV供電系統(tǒng)中不接地的系統(tǒng)來說，其采用的方式主要是盡量使得被保護(hù)的線路躲避電流負(fù)荷，只有出現(xiàn)的電流較大時(shí)才會(huì)采取一定的保護(hù)措施。所以，在使用定時(shí)限過流保護(hù)時(shí)要注意兩點(diǎn)：首先，發(fā)動(dòng)機(jī)在正常的啟動(dòng)運(yùn)行的狀態(tài)下時(shí)，線路中會(huì)有正常的電流通過，這時(shí)繼電保護(hù)裝置是不對(duì)其產(chǎn)生任何動(dòng)作的；其次，在供電系統(tǒng)運(yùn)行過程中發(fā)生了故障從而產(chǎn)生了異常電流時(shí)，繼電保護(hù)裝置應(yīng)當(dāng)及時(shí)地發(fā)生保護(hù)動(dòng)作并進(jìn)行故障排除。在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，距離電源越近所用的反應(yīng)時(shí)限就越長，因此就需要與速斷電流保護(hù)同時(shí)應(yīng)用，從而達(dá)到技術(shù)上的互相彌補(bǔ)。

3.3 電流速斷保護(hù)

在10kV供電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，如果線路中出現(xiàn)短路等現(xiàn)象就會(huì)影響整個(gè)電路的運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使得供電系統(tǒng)的電網(wǎng)被燒毀.因此就需要電流速斷保護(hù)裝置在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)迅速的切斷電路，從而減小事故的損失，維護(hù)供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。一般來說，電流速斷保護(hù)又可以細(xì)分為瞬時(shí)電流速斷保護(hù)和略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)兩種，前者在進(jìn)行供電系統(tǒng)的保護(hù)時(shí)其動(dòng)作電流必須大于保護(hù)范圍外部短路時(shí)的最大短路電流，主要是按照被保護(hù)線路的末端產(chǎn)生的電流來進(jìn)行整合規(guī)定的.這就保證了速斷的范圍被限制在被保護(hù)線路的內(nèi)部值中，最大程度的保證電路的安全運(yùn)行。但是這種方式在整定值的選擇上有著很大的局限性，所以在使用時(shí)要盡量和其他的保護(hù)方式同時(shí)進(jìn)行，不要單獨(dú)使用。

3.4 三段式過流保護(hù)裝置

在10kV供電線路中，由于上述所說的瞬時(shí)電流速斷保護(hù)只能保護(hù)線路的一部分，所以在實(shí)際的保護(hù)操作中一般只會(huì)將其作為一種輔助的保護(hù)形式.為了對(duì)線路進(jìn)行更加有效可靠的保護(hù)，經(jīng)常會(huì)將瞬時(shí)電流速度按保護(hù)和定時(shí)限過流保護(hù)進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)合，從而形成兩段式的電流保護(hù)形式。第一段電流保護(hù)會(huì)在其線路允許的情況下用電路的瞬時(shí)電流速斷切除變壓器高壓側(cè)的故障，這也就表明了其保護(hù)的范圍可以是線路的全長甚至延伸到變壓器的高壓側(cè)，這也是整個(gè)線路的主保護(hù)。第二段采用的是定時(shí)限過流保護(hù)，也稱為后備保護(hù)，其范圍就是線路以及變壓器的全部。在實(shí)際的應(yīng)用中通常還會(huì)采用三段式的電流保護(hù)，就是將略帶時(shí)限的電流速斷設(shè)置為第二段的主保護(hù)，瞬時(shí)電流速斷和定時(shí)限過流保護(hù)分別作為第一段和第三段來進(jìn)行輔助保護(hù)。這種保護(hù)方式可以在相鄰的線路保護(hù)拒動(dòng)時(shí)啟動(dòng)后備保護(hù)，從而使得供電線路的運(yùn)行更加安全，其主要的原理圖如下圖2所示：

圖2 三段式電流保護(hù)歸總原理圖

4 結(jié)束語

本文主要是針對(duì)10kV繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行維護(hù)管理進(jìn)行相應(yīng)的分析和研究。在電力系統(tǒng)發(fā)展越來越快的大背景下，人們在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)供電系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性都有了更高的要求，同時(shí)電力企業(yè)為了增強(qiáng)自身的市場競爭力也在不斷地完善電力系統(tǒng)的各項(xiàng)性能，所以當(dāng)前的繼電保護(hù)裝置在性能方面有了極大地提升。但是我們還是要對(duì)10kV電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的原理和作用進(jìn)行更加深入的分析，掌握10kV線路對(duì)于繼電保護(hù)裝置的要求，從而能夠更好地進(jìn)行控制和管理，提高配電線路的供電安全性和運(yùn)行質(zhì)量，保證整個(gè)供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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2016-11-01）