鋼鐵廠10 kV線路繼電保護(hù)配置分析

程寶芳

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司， 河北 唐山 063200）

一般鋼鐵廠的負(fù)荷主要集中在10 kV系統(tǒng)，供電系統(tǒng)10 kV是鋼鐵廠電力系統(tǒng)中最重要的一環(huán)，它的安全、穩(wěn)定、可控運(yùn)行，對(duì)鋼鐵廠電力系統(tǒng)的受控運(yùn)行、對(duì)鋼鐵廠各流程的正常生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。作為電網(wǎng)安全運(yùn)行安全防線的繼電保護(hù)，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的健康、可控運(yùn)行尤為重要，因此作為繼電保護(hù)工作者應(yīng)全面地貫徹、執(zhí)行國家、行業(yè)、地區(qū)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程，并結(jié)合鋼鐵廠自身的實(shí)際運(yùn)行情況，合理配置10 kV系統(tǒng)的繼電保護(hù)，使其滿足“四性”要求，并最大限度地保證供電安全、持續(xù)、穩(wěn)定[1]。

1 鋼鐵廠10 kV系統(tǒng)概況

鋼鐵廠包括13個(gè)110kV中心變電站，各110 kV變電站通過電纜配出線接至各10 kV變電站，各10 kV變電站通過電纜接至電機(jī)（風(fēng)機(jī)、水泵等）、變壓器等終端負(fù)荷。詳見圖1。

圖1 典型10 kV供配電系統(tǒng)簡圖

鋼鐵廠供配電系統(tǒng)10 kV出線絕大部分采用電纜出線，有的線路較短，僅有幾百米，有的線路較長，達(dá)幾公里；有的線路負(fù)荷較小，僅幾百kVA，有的線路上的總?cè)萘繀s達(dá)到近十萬kVA；有的接線方式簡單，如圖1中10 kV變電站B，有的接線方式復(fù)雜，T接串接三、四個(gè)站所。特殊的接線方式對(duì)繼電保護(hù)的配置提出了更高的要求。

在以電纜為主的鋼鐵廠10 kV配電網(wǎng)中，為降低單相接地的暫態(tài)過電壓，消除弧光接地過電壓，鋼鐵廠10 kV供配電系統(tǒng)主要采用經(jīng)小電阻接地方式[2]。

2 繼電保護(hù)配置

鋼鐵廠包含13個(gè)110 kV變電站、近百個(gè)10 kV變電站，上述站所的所有10 kV設(shè)備及線路的定值均需配合整定。整定計(jì)算主要參照《3~110 kV電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)程》《鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計(jì)手冊》的相關(guān)規(guī)定完成，并遵循下級(jí)電網(wǎng)服從上級(jí)電網(wǎng)、上級(jí)電網(wǎng)盡可能照顧下級(jí)、保證重要用戶供電的原則進(jìn)行配合計(jì)算。

2.1 10 kV線路繼電保護(hù)配置

10 kV線路通常配置電流速斷保護(hù)、過電流保護(hù)、零序電流保護(hù)。

電流速斷保護(hù)動(dòng)作電流應(yīng)避開相鄰元件（線路或變壓器）末端的最大三相短路電流整定；還必須與相鄰元件的電流速斷保護(hù)動(dòng)作電流相配合。靈敏系數(shù)按照線路末端短路時(shí)的最小兩相短路電流校驗(yàn)。動(dòng)作時(shí)限應(yīng)較相鄰元件的電流速斷保護(hù)多一個(gè)時(shí)限臺(tái)階 Δt。

過電流保護(hù)動(dòng)作電流應(yīng)避開線路的最大計(jì)算負(fù)荷電流（對(duì)于雙回以上平行線路為總的最大計(jì)算負(fù)荷電流）。靈敏系數(shù)按照線路末端最小兩相短路電流校驗(yàn)。動(dòng)作時(shí)限應(yīng)較相鄰元件的過電流保護(hù)多一個(gè)時(shí)限臺(tái)階Δt。

零序保護(hù)一次動(dòng)作定值按照小電阻接地裝置額定電流的10%整定，動(dòng)作時(shí)限應(yīng)較相鄰元件的過電流保護(hù)多一個(gè)時(shí)限臺(tái)階Δt。

2.2 10 kV繼電保護(hù)的配合

繼電保護(hù)配合的選擇性主要包括相鄰上下級(jí)保護(hù)之間的電流值的配合以及動(dòng)作時(shí)限的配合兩個(gè)方面。在10 kV電網(wǎng)中，如上下級(jí)保護(hù)之間的配合條件考慮不周或選配不當(dāng)，則會(huì)造成繼電保護(hù)的非選擇性動(dòng)作，使開關(guān)越級(jí)跳閘。

一般輻射狀電網(wǎng)速斷過流保護(hù)配合。在類似于10 kV變電站B的一般的輻射狀接線形式的10 kV線路的速斷保護(hù)較容易配合整定，其進(jìn)線開關(guān)B3的速斷保護(hù)在與開關(guān)B1、B2速斷保護(hù)配合的基礎(chǔ)上，靈敏度也應(yīng)滿足要求，按照計(jì)算經(jīng)驗(yàn)，其一般可保護(hù)至電機(jī)、變壓器的一次側(cè)。若L2為大負(fù)荷、長線路，則開關(guān)B處的速斷保護(hù)、過流保護(hù)在整定值上將無法配合，需適當(dāng)降低保護(hù)的靈敏度。

零序保護(hù)的配合。在小電阻接地系統(tǒng)中，10 kV電纜線路相對(duì)較短，發(fā)生單相接地故障時(shí)的故障電流的大小受故障點(diǎn)的位置影響不大，因此故障電流主要受接地電阻大小的影響，所以在零序保護(hù)上、下級(jí)保護(hù)之間主要靠時(shí)間級(jí)差配合。

雙端電源網(wǎng)絡(luò)對(duì)于雙端電源供電的10 kV站所，如10 kV變電站A，由于L1電流方向的不確定，則速斷、過流保護(hù)的配合將不能按照輻射狀接線的線路配合整定。開關(guān)A2、開關(guān)A5的速斷保護(hù)整定原則一致，在配合上開關(guān)A1需要與開關(guān)A5速斷保護(hù)配合，開關(guān)A6需要與A2開關(guān)速斷保護(hù)配合。過流保護(hù)的配合關(guān)系與速斷保護(hù)不同，開關(guān)A1、開關(guān)A2的過流保護(hù)需要與發(fā)電機(jī)的過流保護(hù)配合，開關(guān)A5、開關(guān)A6的過流保護(hù)應(yīng)按照變電站A的負(fù)荷整定。由于在110 kV中心變電站設(shè)置小電阻接地變，發(fā)生接地故障時(shí)故障電流與發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)無關(guān)，故零序保護(hù)的配合與普通的輻射狀供電網(wǎng)絡(luò)差別不大。

3 繼電保護(hù)的管理

作為電網(wǎng)“安全衛(wèi)士”的繼電保護(hù)，擔(dān)負(fù)著保障電網(wǎng)整體運(yùn)行、設(shè)備安全穩(wěn)定的重要職責(zé)，隨著電網(wǎng)的智能化水平不斷地提高，對(duì)繼電保護(hù)的管理提出了新的要求。

3.1 加強(qiáng)職工的培訓(xùn)

隨著電網(wǎng)二次系統(tǒng)智能化水平的不斷提高，對(duì)二次系統(tǒng)有關(guān)人員的專業(yè)技術(shù)水平和業(yè)務(wù)處置能力都有了更高的要求，因此繼電保護(hù)人員必須不斷學(xué)習(xí)應(yīng)用新知識(shí)和新技術(shù)，全面提高分析電網(wǎng)瓶頸問題和處理電網(wǎng)事故的能力，為企業(yè)電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航。

鋼鐵廠電氣專業(yè)人員、運(yùn)行人員結(jié)構(gòu)特殊，基本全由新入廠學(xué)生和年齡較大老職工組成，老職工對(duì)新設(shè)備了解不夠，學(xué)生對(duì)原理要點(diǎn)了解甚少，特殊的群體給繼電保護(hù)工作帶來很大難度。運(yùn)行人員是設(shè)備的直接操作者，其水平直接影響到設(shè)備的安全，由于運(yùn)行人員對(duì)繼電保護(hù)裝置以及二次回路不熟悉而人為造成的事故屢見不鮮，因此對(duì)職工的培訓(xùn)變得重中之重。

3.2 加強(qiáng)制度管理

加強(qiáng)基礎(chǔ)資料的積累和完善，建立健全完整、實(shí)用的繼電保護(hù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，有助于專業(yè)人員了解目前保護(hù)的配置情況、歷年的運(yùn)行情況，為編制繼電保護(hù)整定方案、管理規(guī)定、管理措施提供詳實(shí)、準(zhǔn)確的決策依據(jù)，方便各部門了解繼電保護(hù)運(yùn)行、技改、反措執(zhí)行情況，同時(shí)也為電網(wǎng)可靠性評(píng)估提供計(jì)算依據(jù)。

3.3 加強(qiáng)繼電保護(hù)現(xiàn)場工作

目前保護(hù)現(xiàn)場校驗(yàn)的安全措施相對(duì)簡單，主要是針對(duì)工作隔離的間隔、工作內(nèi)容、安全注意事項(xiàng)等作出要求，未對(duì)保護(hù)壓板、二次線操作方法等作出要求，這就可能造成檢驗(yàn)完畢后忘投壓板、試驗(yàn)過程中誤投保護(hù)壓板、二次線誤接等影響電網(wǎng)的操作，影響到系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。為此要針對(duì)具體保護(hù)裝置，并把具體的防范措施納入到現(xiàn)場操作，比如預(yù)防誤跳、誤合、誤起動(dòng)、誤短路接地、誤發(fā)運(yùn)行中設(shè)備的信號(hào)等，并預(yù)先制定比較完整的安全措施，并嚴(yán)格按照規(guī)定執(zhí)行。

3.4 依托電網(wǎng)升級(jí)，提高管理水平

針對(duì)企業(yè)特點(diǎn)，綜合應(yīng)用先進(jìn)的檢測、通信、控制、電力電子等信息技術(shù)，整體考慮企業(yè)發(fā)電、配電和用電的各環(huán)節(jié)，研究使用新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的整體優(yōu)化和智能升級(jí)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行。另外對(duì)國內(nèi)外的新技術(shù)、新產(chǎn)品，采取積極支持引進(jìn)消化和慎重推廣的態(tài)度，堅(jiān)持進(jìn)行科學(xué)試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐的檢驗(yàn)。

4 結(jié)語

繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的第一道防線，擔(dān)負(fù)著保障電網(wǎng)和設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要職責(zé)。隨著電力系統(tǒng)容量日益增大，范圍越來越廣，必須從電力系統(tǒng)全局出發(fā)，除滿足基本性能以外，還應(yīng)考慮保護(hù)不完善而發(fā)生拒動(dòng)、誤動(dòng)對(duì)生產(chǎn)主工序造成的損失。因此堅(jiān)守電力系統(tǒng)“安全防線”，力保企業(yè)電網(wǎng)安全運(yùn)行，是繼電保護(hù)專業(yè)工作人員的目標(biāo)，也是各單位時(shí)刻引起重視的一項(xiàng)重要工作。要不斷提高繼電保護(hù)專業(yè)的管理水平，持續(xù)完善相關(guān)規(guī)章制度，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)相關(guān)人員的培訓(xùn)力度，變主動(dòng)為被動(dòng)，才能防患于未然，才能做好繼電保護(hù)專業(yè)各項(xiàng)工作。