10KV配网的继电保护分析

贾飞国网绵阳供电公司 四川绵阳 621000

10KV配网的继电保护分析

贾飞
国网绵阳供电公司 四川绵阳 621000

电能是现代工业和居民生活的重要组成部分，保障供电的可靠性与稳定性是电力系统运行的首要任务。电力系统中的配电网络是保证电力输送的重要环节，其中10KV配网是城市电网的重要部分，配电网络的正常运行是保障电力系统运行安全、可靠的基础。10KV配网的继电保护就是保证配电网络安全的重要设备和技术措施。本文主要探讨10KV配网的继电保护中存在的问题、继电保护的种类以及继电保护中的故障处理方式。

继电保护；10KV配网；故障处理

随着我国经济社会的全面快速发展，电力系统的运行在电网规模不断扩张的情况下面临着严峻的挑战。国家电监会对供电的重点要求是保证供电的安全性与可靠性。其中，提高供电可靠性具体表现在供电管理水平的提高，停电时间的减少与用电用户综合满意度的提高。尤其是在减少停电时间的要求上，电监会要求各供电管理部门对停电的时间、次数等设立明确的目标，并将停电时间做为各单位的考核指标，统筹规划配电网络，合理分配供电区域。

配电网按照电压等进行分类有高压配电网、中压配电网和低压配电网之分。35KV及其电压等级以下的电网是给城市各配电站与用电负荷供电的电网。10KV配网是适合居民用电、商业和办公局域用电、小型工业用电的最佳电压等级，我国城市居民用电普遍采用10KV配电网络。

10KV配电网络的继电保护过程中可能会受到励磁涌流、电流互感器、保护电流时间配合等问题的影响，对供电的可靠性造成干扰。本文就10KV配网的继电保护中存在的问题、继电保护的种类以及继电保护中的故障处理方式进行简单的讨论。

一、10KV配网的继电保护概述

在电力系统运行过程中发生故障时或者电力系统自身的元件、结构出现问题的情况下，继电保护系统可以控制断路器发出跳闸指示，同时向值班人员发出警告信号。完成这些操作的配套设备即为继电保护设备。继电保护设备在发出跳闸命令时，不仅是对电力系统元件的保护，更是电力运行暂态稳定的保证；其对电力系统的监控及警示信号的发出则保证了故障的及时发现与处理。基于以上功能，继电保护装置通常具有快速性、选择性、可靠性和灵敏性的特点。

常见的继电保护装置包括：定时限保护装置、出反时限过电流继电保护装置以及反时限过流继电保护装置。其中定时限保护装置与短路电流变化的关系不大，其是由专业继电器进行连续调整完成继电保护工作的，动作时间一定。其他两种继电保护装置均与短路电流有关。反时限过流继电保护装置的工作原理是随着短路电流的大小变化，继电保护动作时间也发生变化。出反时限过电流继电保护装置则具有灵敏度高、动作快的特点，但日常维护复杂，应用范围较小（常用于用户端进线线路开关附近）。

二、10KV配网的继电保护中的常见问题

（一）合环转电与电流互感器的影响分析

随着居民用电的需求不断增加，配电网络的规模逐渐扩大。配电网通常使用闭环设计、开环运行，呈辐射状结构。在配电线路进行分段是采用主干线分段原则合理安装分支线的开关，控制分支线的长度，并要求做好线路分支线的再分支工作。在对配网进行日常维护、检修等工作时，按照解环、合环的顺序对配电网进行负荷转移会引起间歇性供电情况的发生和用户停电次数的增加，使供电可靠程度降低。配网规模扩大本身会造成系统中短路电流的增加，电流互感器误差增加，电流速断灵敏度低的情况下，会出现保护误动作。同时，在进行合环时，可能会因合环电流过大而造成引起保护误动作，造成短路电流超标。所以需要对合环转电进行继电保护。地区电网合环转电的合环点很多，但大部分的合环操作不会造成保护误动作。

（二）励磁涌流的影响分析

电流互感器的影响是使继电保护出现保护误动作，而励磁涌流的影响则是使运行过程中出现频繁跳闸的情况，后者还会在出线端检修结束恢复送点的时候出现跳闸动作。造成这种情况的原因是远距离配电网路中涉及到的变压器多，阻抗大，从而造成动作电流减小。如果整定过程中忽略了变压器影响的话，励磁涌流起始参数远超过无时限速断保护参数的条件下，就会出现频繁跳闸现象。

（三）保护时间定值配合度影响分析

10KV配网的速断保护的进线保护额定时间为：速断0s，过流0.1s；出现保护额定时间为：速断0s，过流0.05s。二者的速段时间相同，但过流时间有差别。配电网络发生故障时，如果线路的阻抗小，负荷电流大，会引起进线保护动作不及时，二变电站微机保护速断切断电源时间短，造成越级跳闸。

三、继电保护性能提升方法

（一）减小合环电流，控制电流互感饱和

充分利用相关的计算机软件，提前计算变电站的各段母线上的电压相角。正常运行情况下，负荷与运行方式都是一定的，这时，可以把各节点上的相角变化基本可看作零，对合环点两侧的电压幅值进行控制可以有效控制合环点电压差。当对变压器分接头位置进行合理的调换可以达到最大程度降低合环点两侧的电压差，减小合环电流的目的。母线之间的相位差是向负荷传输功率过程产生的，根据潮流软件的计算结果可以知道，在保证合环点两端的母线幅值不产生变化的前提下，相位差减小，合环点的电压差与合环电流会发生显著降低。这个时候，两10KV母线上的负荷差别就变得很小。母线的负荷越小，环流越小，对系统产生的冲击影响也将会越小。根据上述理论，在用电的低谷期进行合环操作，可以有效保证供电的连续性和可靠性。电网内使用的电抗器装配方式有三种，分别是垂直装配、水平装配和品字形装配。因为电抗器的电压降的幅度太大，对配电网的合环操作会有较大冲击电流产生，限流电抗器的投入对维持系统运行的稳定性有很好的作用。断路器以电抗器串联方式能够起到短路时阻抗增大的效果，进而在电力系统发生短路或者电流出现增大时抑制短路的电流。

同时，考虑电流互感器变比的大小，使其大于300:5，最大程度降低电流互感器二次负载阻抗，增加二次侧输电线路导线截面积，索端长度，防止电流互感器出现饱和。

（二）励磁涌流的控制

根据励磁涌流随时间变化的特点，延长速断时间，降低励磁涌流影响。通过延时控制，不仅能达到预期的目标（延时造成的时间差属于微秒级别，可忽略不计），还不需要改造保护装置。通常可以在10KV线路无时限断流速断保护和加速回路汇总增加0.1s-0.15s的时限。

（三）保护时限的配合度的控制

更新继电器，使用利用集成电路进行控制的定时限过流继电保护装置。这种装置结合了过流继电器和时间继电器的优点，具有高精度、高速度、低误差的特点，满足两级保护的级差要求，防止出现级差过小，越级跳闸的状况。将配电系统中速断保护的时间设定为：速断0.05s，过流0.1s；变电所的瞬时速断改为0.2s，可有有效避免越级跳闸情况的出现。

四、10KV配网的继电保护故障处理方法

10KV配网的继电保护出现故障，可以根据故障类型不同采用多种处理方法，包括直观处理、参照处理、短接、替换和分段逐项拆除处理等方法。

替换处理是比较直接和简单的处理方式，就是使用正常元件替换疑似故障元件来确定故障范围，判断故障类型的方法，适用于电力元件故障的情况。类似的方法还有逐项拆除处理，操作方法是逐段并联二次

＞＞＜＜回路分段，再脱开，直到故障出现，然后对各插件进行拔插排查，这种检查方法适用于查找直流接地与交流电源熔丝放不上等故障。短接处理也是通过缩小故障范围的方法进行故障处理的，其具体操作过程是把回路的其中一段人为短接，判断故障存在位置，适用于电流回路开路切换、电磁锁失灵、继电器不动作等情况的处理。

相对而言，参照处理和直观处理的工作量较小。参照处理主要是根据正常设备与非正常设备的技术参数比较找出故障存在位置的方法，适用于接线错误或者定值校验过程中测试值与预想值差别显著，但无法准确判断故障发生原因的情况。直观处理则是处理lOKV开关拒分或拒合故障的过程，适用于插件故障无备用元件更换，或者通过仪器逐点测试方法行不通的情况。

五、小结

作为城市居民用电的重要组成，10KV配网的继电保护对保障居民用电的安全性和可靠性具有十分重要的作用。继电保护装置在电力系统的运行过程中，既能对故障进行有效预警和提示，还能自动控制跳闸，保护电力元件的安全性。在配电过程中占据重要地位。但是继电保护过程中也会受到各种不同因素的影响，导致保护误动作、越级跳闸、频繁跳闸等现象的出现，一方面要做好相关影响因素的控制工作，另一方面，要做好故障的排查与处理工作，保障电力系统的正常运行。

[1]王育武.浅析10kV配电网的继电保护分析[J].工程建设与设计,2011(3):91-94.

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