繼電保護在10kV線路中的應用

唐修永

摘要：作為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的第一道防線，繼電保護時刻在發(fā)揮至關重要的作用。文章概述了在10kV系統(tǒng)中配置的繼電保護的應用范圍，并分析了繼電保護在10kV系統(tǒng)配置中的重要性及配置過程中應該注意的問題，并探討了繼電保護在10kV中的實際應用。

關鍵詞：10kV供電系統(tǒng);繼電保護;分段母線

10kV供電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的一部分。它能否安全、穩(wěn)定、可靠地運行，不但直接關系到企業(yè)用電的暢通，而且涉及到電力系統(tǒng)能否正常的運行。因此要全面地理解和執(zhí)行地區(qū)電業(yè)部門的有關標準和規(guī)程以及相應的國家標準和規(guī)范。例如，當系統(tǒng)中的某工礦的設備發(fā)生短路事故時，由于短路電流的熱效應和電動力效應，往往造成電氣設備或電氣線路的致命損壞還有可能嚴重到使系統(tǒng)的穩(wěn)定運行遭到破壞;當10kV不接地系統(tǒng)中的某處發(fā)生一相接地時，就會造成接地相的電壓降低，其他兩相的電壓升高，常此運行就可能使系統(tǒng)中的絕緣遭受損壞，也有進一步變?yōu)槭鹿实目赡堋?/p>

一、10kV系統(tǒng)中配置的繼電保護的應用范圍

按照工廠企業(yè)10kV供電系統(tǒng)的設計規(guī)范要求，在10kV的供電線路、配電變壓器和分段母線上一般應設置以下保護裝置：

（一）10kV線路應配置的繼電保護

10kV線路一般均應裝設過電流保護。當過電流保護的時限不大于0.5-0.7s，并沒有保護配合上的要求時，可不裝設電流速斷保護;自重要的變配電所引出的線路應裝設瞬時電流速斷保護。當瞬時電流速斷保護不能滿足選擇性動作時，應裝設略帶時限的電流速斷保護。

（二）10kV配電變壓器應配置的繼電保護

當配電變壓器容量小于400kVA時：一般采用高壓熔斷器保護;當配電變壓器容量為400-630kVA，高壓側(cè)采用斷路器時，應裝設過電流保護，而當過流保護時限大于0.5s時，還應裝設電流速斷保護;對于車間內(nèi)油浸式配電變壓器還應裝設氣體保護;當配電變壓器容量為800kVA及以上時，應裝設過電流保護，而當過流保護時限大于0.5s時，還應裝設電流速斷保護;對于油浸式配電變壓器還應裝設氣體保護;另外尚應裝設溫度保護。

（三）10kV分段母線應配置的繼電保護

對于不并列運行的分段母線，應裝設電流速斷保護，但僅在斷路器合閘的瞬間投入，合閘后自動解除;另外應裝設過電流保護。如采用的是反時限過電流保護時，其瞬動部分應解除;對于負荷等級較低的配電所可不裝設保護。

二、繼電保護在10kV系統(tǒng)配置重要性

一般企業(yè)高壓供電系統(tǒng)中均為10kV系統(tǒng)。除早期建設的10kV系統(tǒng)中，較多采用的是直流操作的定時限過電流保護和瞬時電流速斷保護外，近些年來飛速建設的電網(wǎng)上一般均采用了環(huán)網(wǎng)或手車式高壓開關柜，繼電保護方式多為交流操作的反時限過電流保護裝置。很多重要企業(yè)為雙路10kV電源、高壓母線分段但不聯(lián)絡或雖能聯(lián)絡但不能自動投入。在系統(tǒng)供電的可靠性、故障響應的靈敏性、保護動作的選擇性、切除故障的快速性以及運行方式的靈活性、運行人員的熟練性上都存在著一些急待解決的。在供電系統(tǒng)中運行正常時，它應能完整地、安全地監(jiān)視各種設備的運行狀況，為值班人員提供可靠的運行依據(jù);如供電系統(tǒng)中發(fā)生故障時，它應能自動地、迅速地、有選擇性地切除故障部分，保證非故障部分繼續(xù)運行;當供電系統(tǒng)中出現(xiàn)異常運行工作狀況時，它應能及時地、準確地發(fā)出信號或警報，通知值班人員盡快做出處理;

三、10kV系統(tǒng)中對繼電保護裝置要點

對繼電保護裝置的基本要求有四點：即選擇性、靈敏性、速動性和可靠性。

（一）選擇性

當供電系統(tǒng)中發(fā)生故障時，繼電保護裝置應能有選擇性地將故障部分切除。也就是它應該首先斷開距離故障點最近的斷路器，以保證系統(tǒng)中其它非故障部分能繼續(xù)正常運行。系統(tǒng)中的繼電保護裝置能滿足上述要求的，就稱為有選擇性;否則就稱為沒有選擇性。10kV供電系統(tǒng)中的電氣設備和線路應裝設短路故障保護。短路故障保護應有主保護、后備保護，必要時可增設輔助保護。當在系統(tǒng)中的同一地點或不同地點裝有兩套保護時，其中有一套動作比較快，而另一套動作比較慢，動作比較快的就稱為主保護;而動作比較慢的就稱為后備保護。即：為滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設備的要求，能以最快速度有選擇地切除被保護設備和線路故障的保護，就稱為主保護;當主保護或斷路器拒動時，用以切除故障的保護，就稱為后備保護。

靈敏性系指繼電保護裝置對故障和異常工作狀況的反映能力。在保護裝置的保護范圍內(nèi)，不管短路點的位置如何、不論短路的性質(zhì)怎樣，保護裝置均不應產(chǎn)生拒絕動作;但在保護區(qū)外發(fā)生故障時，又不應該產(chǎn)生錯誤動作。保護裝置靈敏與否，一般用靈敏系數(shù)來衡量。保護裝置的靈敏系數(shù)應根據(jù)不利的運行方式和故障類型進行。靈敏系數(shù)Km為被保護區(qū)發(fā)生短路時，流過保護安裝處的最小短路電流Id.min與保護裝置一次動作電流Idz的比值，即：Km=Id.min/Idz靈敏系數(shù)越高，則反映輕微故障的能力越強。各類保護裝置靈敏系數(shù)的大小，根據(jù)保護裝置的不同而不盡相同。對于多相保護，Idz取兩相短路電流最小值Idz（2）;對于10kV不接地系統(tǒng)的單相短路保護取單相接地電容電流最小值Ic.min;

（三）速動性

速動性是指保護裝置應能盡快地切除短路故障。縮短切除故障的時間，就可以減輕短路電流對電氣設備的損壞程度，加快系統(tǒng)電壓的恢復，從而為電氣設備的自啟動創(chuàng)造了有利條件，同時還提高了發(fā)電機并列運行的穩(wěn)定性。所謂故障的切除時間是指保護裝置的動作時間與斷路器的跳閘時間之和。由于斷路器一經(jīng)選定，其跳閘時間就已確定，目前我國生產(chǎn)的斷路器跳閘時間均在0.02s以下。所以實現(xiàn)速動性的關鍵是選用的保護裝置應能快速動作。

（四）可靠性

保護裝置應能正確的動作，并隨時處于準備狀態(tài)。如不能滿足可靠性的要求，保護裝置反而成為了擴大事故或直接造成故障的根源。為確保保護裝置動作的可靠性，則要求保護裝置的設計原理、整定計算、安裝調(diào)試要正確無誤;同時要求組成保護裝置的各元件的質(zhì)量要可靠、運行維護要得當、系統(tǒng)應盡可能的簡化有效，以提高保護的可靠性。

四、繼電保護在10kV中的具體應用

通過電信10kV系統(tǒng)中繼電保護的應用現(xiàn)狀，具體分析其保護作用。定時限過電流保護與反時限過電流保護的配置。由于定時限過電流保護的時限級差為0.5s，選擇電網(wǎng)保護裝置的動作時限，一般是從距電源端最遠的一級保護裝置開始整定的。為了縮短保護裝置的動作時限，特別是縮短多級電網(wǎng)靠近電源端的保護裝置的動作時限，其中時限級差起著決定的作用，因此希望時限級差越小越好。但為了保證各級保護裝置動作的選擇性，時限級差又不能太小。雖然反時限過電流保護也是按照時限的階梯原則來整定，其時限級差一般為0.7s。而且反時限過電流保護的動作時限的選擇與動作電流的大小有關。也就是說，反時限過電流保護隨著短路電流與繼電器動作電流的比值而變，因此整定反時限過電流保護時，所指的時間都是在某一電流值下的動作時間。當我們選用了手車式高壓開關柜后，再繼續(xù)安裝JSJW-10已經(jīng)比較困難，又由于10kV系統(tǒng)中的一次方案有了變化、原有的絕緣監(jiān)視方案又存在著缺陷，因此較為可取的辦法是采用零序電流保護裝置。

參考文獻：

[1]?周新彭，變電站綜合自動化技術應用分析，水泥工程，2009，（1）

[2]?田興華，試論繼電保護裝置狀態(tài)識別與檢修[J]，科技資訊，2008，（17）

（作者身份證號碼：32092319780929215X）