配电系统继电保护应用分析

李桂杨

（广东电网清远阳山供电局，广东 清远 511500）

一、10kV配电线路现状和特点

阳山县电网配网线路大部分始建于70年代，由于历史原因和客观条件的限制，目前的县城电网已严重滞后于城区经济建设发展速度，就阳山配网现状而言，山区农村配网的设备和线路使用年限过长，陈旧老化，供电点多、面广、分散，山区环境恶劣等运行环境极其复杂以及各种人为因素的影响，电气故障的发生是不能完全避免的。在电力系统中的任何一处发生事故，都有可能对电力系统的运行产生重大影响。例如，当系统中的某工矿企业的设备发生短路事故时，由于短路电流的热效应和电动力效应，往往造成电气设备或电气线路的致命损坏，还可能严重到使系统的稳定运行遭到破坏。为了确保阳山电网10kV配电系统的正常运行，必须正确地设置继电保护装置。

配网线路大都以10kV电压等级为主，但是10kV配电线路结构特点都是比较差，比如有的为用户专线，只带一至二个用户，有的则呈放射状，几十台甚至上百台配电变压器T接于同一条主干线路的各个分支上，配电变压器容量达到4000kVA左右；有的线路只有300m左右的长度，有的长至30km，有的全是电缆线路，有的是架空导线，有的属于最末端级保护，还有的配电线路末端仍然接有用户变电站或者开闭所等，因此对于配网线路的继电保护特别重要。

二、阳山电网10kV配电系统继电保护的基本类型

阳山电网10kV系统中装设继电保护装置的主要作用是在配电系统中发生故障或不正常运行时，保护能自动、迅速、有选择性地将故障元件从系统中切除，通过缩小事故范围或预报事故的发生，以达到提高系统运行的可靠性，并最大限度地确保供电的可靠性以及连续性。 因此，在配电系统中的继电保护装置就成了供电系统能否安全可靠运行的不可缺少的重要组成部分。

目前，阳山电网10kV配电系统中应用最为广泛的是反映电流变化的电流保护：有定时限过电流保护、电流速断保护、过负荷保护等，还有利用配电线路零序电流群体比幅比相加零序电压相位的选线原理来选择接地线路的小电流接地选线装置，一般均作用于发信号。

三、配电线路智能开关保护整定计算

由于10kV配电线路保护动作的正确性和选择性受电网的运行方式影响较大，特别是在线路长、分支多、电网运行方式变化大、负荷率低的配网线路上发生故障时，常会导致继电保护无法同时满足快速性、选择性、可靠性和灵敏性要求。为了提高供电可靠性，目前通常在配电线路上或分支线上装设智能开关，配置相应保护，具备速断、延时速断、过流保护等功能，当分支线上发生故障时由分支线上的保护跳开分支开关，可以减少停电范围，最大限度的保证供电的可靠性。

为了与变电站10kV出线或开闭所出线保护配合，一般只投入速断和过流保护。

1 速断保护的整定

速断保护的电流定值要小于变电站出线或上一级速断保护的整定电流，而且应能躲过该智能开关后段线路配变的励磁涌流，时限为0S；变电站出线速断保护的时限可整定为0.1S，这样可以确保变电站出线速断保护不会越级跳闸。

2 过流保护的整定

过流保护电流定值取智能开关后段线路1.2倍的导线载流量与开关电流互感器一次额定电流值较小者，但应小于变电站出线线路的过流保护定值。时限设置方面：只有一级开关的设置为0.2S，有两级开关的下级设置为0.2S，上级为0.4S，也应小于变电站出线线路过流保护的时限。

四、10kV保护整定中容易忽视的问题及对策

（一）TA饱和问题

1 TA饱和对保护的影响

电流互感器（TA）饱和容易引起保护拒动。在10kV线路短路时若TA饱和，一次电流全部变成励磁电流，二次侧感应电流为零，流过电流继电器的电流为零，保护装置就会拒动，故障要由母联断路器或主变后备保护来切除，不仅延长了故障时间，使故障范围扩大，还会影响供电的可靠性，且严重威胁运行设备的安全。

2 避免TA饱和的方法

（1）电流互感器的变比不能选的太小，要考虑线路短路时电流互感器饱和问题，一般10kV线路保护TA变比最好大于300/5。

（2）要尽量减少TA二次负载阻抗，尽量避免保护和计量共用TA，缩短TA二次电缆长度及加大二次电缆截面；对于综合自动化变电站，10kV线路尽可能选用保护测控合一的产品，并在控制屏上就地安装，这样能有效减小二次回路阻抗，防止TA饱和。

（二）励磁涌流问题

1 励磁涌流对继电保护装置的影响

励磁涌流是变压器所特有的，是由于空投变压器时变压器铁芯中的磁通不能突变出现非周期分量磁通，使变压器铁芯饱和，励磁电流急剧增大而产生的。变压器励磁涌流最大值可以达到变压器额定电流的6～8倍，并且跟变压器的容量大小有关，变压器容量越小，励磁涌流倍数越大。励磁涌流存在很大的非周期分量，并以一定时间系数衰减，衰减的时间常数同样与变压器容量大小有关，容量越大，时间常数越大，涌流存在时间越长。

在进行10kV线路保护整定计算时，速断保护电流定值是按照最大运行方式下躲线路末端三相短路电流来整定的，而且要兼顾灵敏度，特别在线路长、配电变压器较多时，动作电流值往往取得较小。因此，在整定时没有考虑到配电变压器投入时的励磁涌流对无时限电流速断保护的影响，往往造成一些变电站10kV出线在检修或故障处理后恢复送电时，开关合上后保护马上跳闸，需要拉开一些支线亦即拉开一些配电变压器后才能成功送电。因为10kV线路装有大量的配电变压器，在线路投入时，这些配电变压器是挂在线路上，在合闸瞬间，各变压器所产生的励磁涌流在线路上相互迭加，产生了一个复杂的电磁暂态过程，励磁涌流值可能会大于装置整定值，使保护误动。这种情况在线路变压器个数少、容量小以及系统阻抗大时并不突出，因此容易被忽视，但当线路变压器个数及容量增大后，就可能出现。2、防止涌流引起误动的方法

励磁涌流的特点一是含有大量的二次谐波；二是大小随时间而衰减，一开始涌流峰值很大，一段时间后涌流衰减为零。利用涌流这个特点，在电流速断保护装置上加一短时间延时，一般可以加0.1～0.15S的时限，这样就可以防止励磁涌流引起的误动作，这种方法最大优点是不用改造保护装置。

（三）开闭所保护问题

1 开闭所保护存在问题

在变电站10kV出线保护整定时间为：速断保护0s，过流保护0.5s，其速断保护（微机保护）出口时间一般为40ms。在10kV开闭所配置的进线保护动作时间整定为：速断0s，过流0.3s；开闭所出线保护的动作时间整定为：速断0s，过流0.15s。由于速断保护没有时间阶梯，变电站出线、开闭所进线与出线都是0s，开闭所进线与出线过流保护之间时限差也只有0.15s，当开闭所距离变电站较近、输电线路阻抗小、同时负荷电流较大时。开闭所一旦发生内部故障，可能变电站出线速断保护瞬时动作切除故障，造成越级跳闸。另外，开闭所出线故障时，极易发生进线保护速断和过流都会越级跳闸。

2 解决方法

调整变电站出线、开闭所进线速断保护时限。将开闭所进线速断保护时间整定为0.1s，变电站出线速断保护整定为0.2s。如果变电站出线到开闭所之间的线路没有接负荷，可以把开闭所进线速断保护退出，只投入一段过流保护作为开闭所出线的后备保护。这样变电站出线速断保护时间可以整定为0.1s。

（四）站用变保护问题

1 站用变保护存在的问题

站用变是接在10kV母线上的一种容量较小的比较特殊的设备，其可靠性要求高。站用变高压侧短路电流等于系统短路电流，可达十几kA，低压侧出口短路电流也较大。大家普遍对所用变保护的可靠性重视不够，这将对站用变直至整个10kV系统的安全运行造成严重威胁。

2 解决办法

解决站用变保护拒动问题，应从合理配置保护入手，其TA的选择要考虑站用变故障时饱和问题，同时，计量用的TA一定要与保护用的TA分开，保护用的TA装在高压侧，以保证对站用变的保护，计量用TA装在站用变的低压侧，以提高计量精度。在定值整定方面，电流速断保护可按所用变低压出口短路进行整定；过流保护按躲站用变额定电流进行整定，一般取（1.6～1.8）倍额定电流整定；过负荷保护按站用变的容量进行整定。

结语

总之，为了确保供电系统的正常运行，一定要按照原则将各种因素都考虑周全来保证继电保护的正确动作。

[1]配电系统继电保护.当前存在问题及对策分析[J].电源技术应用，2010（09）.

[2]电力系统继电保护技术应用研究[Z].