探討10kV配電線路繼電保護(hù)

楊彥飛

摘要：配電線路是電力輸送的終端，是電力系統(tǒng)的重要組成部分。配電線路具有點(diǎn)多、面廣、線長(zhǎng)、走徑復(fù)雜、設(shè)備質(zhì)量參差不齊的特點(diǎn)，而且受氣候、地理環(huán)境的影響較大，配電線路又直接面對(duì)用戶端，供用電情況復(fù)雜，這些都直接或間接影響著配電線路的安全運(yùn)行。所以電氣故障的發(fā)生無法完全避免。當(dāng)系統(tǒng)中的設(shè)備發(fā)生短路事故時(shí)，由于短路電流的熱效應(yīng)和電動(dòng)力效應(yīng)，往往造成電氣線路的致命損壞，甚至可能嚴(yán)重到使系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行遭到破壞。

關(guān)鍵詞：10KV配電線路；繼電保護(hù)；電力系統(tǒng)

10KV配電線路是電力系統(tǒng)中的一個(gè)主要組成部分，是電能傳輸?shù)囊粋€(gè)重要途徑，其安全性、穩(wěn)定性以及可靠性，與電力公司的經(jīng)濟(jì)效益和人們?nèi)粘Ｉ钣秒娭苯酉嚓P(guān)。因此，為了確保10KV配電線路的正常運(yùn)行，就要保證其繼電保護(hù)裝置運(yùn)行的可靠性。

1 10kV配電系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的重要性

10kV配電系統(tǒng)覆蓋的地域遼闊、運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，一旦發(fā)生故障，就有可能對(duì)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(shí)，短路電流會(huì)造成電氣設(shè)備或電氣線路的致命損壞，使系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行遭到破壞。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。

2 繼電保護(hù)的基本原理

當(dāng)電力系統(tǒng)中的電力元件（如發(fā)電機(jī)、線路等）或電力系統(tǒng)本身發(fā)生了故障危及電力系統(tǒng)安全運(yùn)行時(shí)，能夠向運(yùn)行值班人員及時(shí)發(fā)出警告信號(hào)，或者直接向所控制的斷路器發(fā)出跳閘命令以終止這些事件發(fā)展的一種自動(dòng)化措施和設(shè)備，一般通稱為繼電保護(hù)裝置。

繼電保護(hù)主要利用電力系統(tǒng)中元件發(fā)生短路或異常情況時(shí)的電氣量（電流、電壓、功率、頻率等）的變化，構(gòu)成繼電保護(hù)動(dòng)作的原理；也有其他的物理量，如變壓器油箱內(nèi)故障時(shí)伴隨產(chǎn)生的大量瓦斯和油流速度的增大或油壓強(qiáng)度的增高，構(gòu)成了瓦斯保護(hù)動(dòng)作的原理。大多數(shù)情況下，無論反應(yīng)哪種物理量，繼電保護(hù)裝置都包括測(cè)量部分和定值調(diào)整部分、邏輯部分、執(zhí)行部分。

3 繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中的作用

（1）當(dāng)被保護(hù)的電力系統(tǒng)元件發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)該由該元件的繼電保護(hù)裝置迅速準(zhǔn)確地給脫離故障元件最近的斷路器發(fā)出跳閘命令，使故障元件及時(shí)從電力系統(tǒng)中斷開，以最大限度地減少對(duì)電力系統(tǒng)元件本身的損壞，降低對(duì)電力系統(tǒng)安全供電的影響，并滿足電力系統(tǒng)的某些特定要求。

（2）反映電氣設(shè)備的不正常工作情況，根據(jù)不正常工作情況和設(shè)備運(yùn)行維護(hù)條件的不同發(fā)出信號(hào)，以便值班人員進(jìn)行處理，或由裝置自動(dòng)地進(jìn)行調(diào)整，或?qū)⒛切├^續(xù)運(yùn)行會(huì)引起事故的電氣設(shè)備予以切除。反應(yīng)不正常工作情況的繼電保護(hù)裝置允許帶一定的延時(shí)動(dòng)作。

4 1OkV配電線路對(duì)繼電保護(hù)裝置的要求

繼電保護(hù)裝置應(yīng)滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動(dòng)性的要求，這四“性”之間緊密聯(lián)系，既矛盾又統(tǒng)一。1OkV配電線路對(duì)繼電保護(hù)裝置主要有以下幾個(gè)方面的要求：

（1）可靠性是指保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)原理、整定計(jì)算、安裝調(diào)試要正確無誤，同時(shí)要求組成保護(hù)裝置的各元件的質(zhì)量要可靠、運(yùn)行維護(hù)要得當(dāng)、系統(tǒng)應(yīng)盡可能的簡(jiǎn)化有效，以提高保護(hù)的可靠性?？煽啃允菍?duì)繼電保護(hù)裝置性能的最根本要求。

（2）選擇性是指首先由故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)切除故障，當(dāng)故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，才允許由相鄰設(shè)備保護(hù)、線路保護(hù)或斷路器失靈保護(hù)切除故障。

（3）靈敏性是指在設(shè)備或線路的被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)具有必要的靈敏系數(shù)，各類保護(hù)的最小靈敏系數(shù)在規(guī)程中有具體規(guī)定。選擇性和靈敏性的要求，通過繼電保護(hù)的整定實(shí)現(xiàn)。

（4）速動(dòng)性是指保護(hù)裝置應(yīng)盡快地切除短路故障，其目的是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，減輕故障設(shè)備和線路的損壞程度，縮小故障波及范圍，提高自動(dòng)重合闡和備用電源或備用設(shè)備自動(dòng)投入的效果等。

5 提高繼電保護(hù)可靠性的基本措施

保護(hù)裝置的可靠性是指在該保護(hù)裝置規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)，它不應(yīng)該拒絕動(dòng)作，而在任何其它該保護(hù)不應(yīng)該動(dòng)作的情況下，也不能錯(cuò)誤動(dòng)作。

提高1OkV配電線路繼電保護(hù)可靠性的基本措施主要有：加強(qiáng)可靠性管理，提高可靠性管理水平；重視技術(shù)進(jìn)步，根據(jù)供電可靠性的要求不斷提高設(shè)備裝備水平；采取有效措施，增強(qiáng)事故處理能力和處理效率；加強(qiáng)對(duì)用戶的安全管理，減少因用戶原因造成的系統(tǒng)故障；提高全社會(huì)對(duì)電力設(shè)施的保護(hù)意識(shí)，減少因外力破壞造成停電事故的發(fā)生。

4 10kV配電線路的不正常工作狀態(tài)及故障分析

4.1 不正常工作狀態(tài)及危害

1OkV配電線路的不正常運(yùn)行狀態(tài)主要有以下幾種：

4.1.1 過電流

過電流，也稱過負(fù)荷，即負(fù)荷超過電氣設(shè)備的額定值，是一種最常見的不正常運(yùn)行狀態(tài)。由于過負(fù)荷，使元件載流部分和絕緣材料的溫度不斷升高，加速絕緣的老化和損壞，極有可能發(fā)展成為故障。

4.1.2 電壓升高超過額定值

1OkV電纜線路在過電壓情況下很容易燒斷。在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)同時(shí)發(fā)生單相接地時(shí)，非接地的兩相電壓升高3倍，很可能使絕緣薄弱的環(huán)節(jié)擊穿發(fā)生事故。

4.1.3 電壓降低

在電網(wǎng)電壓降低的恢復(fù)過程中接在線路上的電動(dòng)機(jī)都要自起動(dòng)而吸收很大的起動(dòng)電流，從而延長(zhǎng)了電壓恢復(fù)時(shí)間，使自起動(dòng)的條件變壞，甚至使自起動(dòng)成為不可能。低壓運(yùn)行會(huì)使電動(dòng)機(jī)電流升高而燒毀。

4.1.4 電力電纜絕緣老化

當(dāng)電力電纜經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行絕緣水平下降，極易發(fā)生一點(diǎn)或兩點(diǎn)擊穿而導(dǎo)致事故。

4.2 常見短路、斷線故障及危害

在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中故障的主要形式是各種相間短路：三相短路、兩相短路、兩相接地短路，其中最嚴(yán)重的故障是三相短路。短路故障的危害嚴(yán)重：短路電流可達(dá)額定電流的幾倍至幾十倍，使故障支路內(nèi)的電氣設(shè)備遭到破壞或縮短其壽命；短路電流引起的強(qiáng)烈電弧可能燒毀故障元件或周圍設(shè)備等；短路時(shí)系統(tǒng)電壓大幅度下降，破壞用戶的正常工作，嚴(yán)重時(shí)可能引起電壓崩潰，造成大面積停電；短路故障可能引起系統(tǒng)振蕩，甚至系統(tǒng)的瓦解。另外輸電線科技路還可能發(fā)生斷線故障。三相電壓不對(duì)稱引起的負(fù)序電流造成三相電動(dòng)機(jī)電流不對(duì)稱，引起過熱，負(fù)序磁場(chǎng)還使轉(zhuǎn)子損耗加大，最小轉(zhuǎn)矩減小，使電機(jī)效率、過載能力降低。

4.3 故障分析

電力系統(tǒng)故障可分為暫時(shí)性故障和永久性故障。暫時(shí)性故障是指故障線路斷開電源電壓后，故障點(diǎn)的絕緣強(qiáng)度能夠自行恢復(fù)，如果重新將此線路合閘，線路將能夠恢復(fù)正常運(yùn)行的情況。產(chǎn)生這類故障的原因有雷電引起的絕緣子表面閃絡(luò)，大風(fēng)引起樹枝碰線等。所謂永久性故障是指在斷開電源電壓后，故障仍然存在的情況。這類故障的產(chǎn)生原因有絕緣子的擊穿或損壞，線路倒桿，電纜線路絕緣擊穿，兩相線路之間金屬性短接，線路某處斷線，人為誤操作等。

4 結(jié)語

lOkV配電線路是電力系統(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。繼電保護(hù)裝置就是由繼電器來組成的一套專門的自動(dòng)裝置，在供電系統(tǒng)中用來對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視、測(cè)量、控制和保護(hù)。為了確保l0kV配電線路的正常運(yùn)行，對(duì)配電線路的繼電保護(hù)進(jìn)行研究是十分必要的。

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