当前10kV继电保护装置可靠性分析

刘建忠

摘 要10kv电路继电保护装置，是当前一种较为常见的电路保护设备。本文结合10kv继电保护装置运行特征，开展了其运行中的可靠性检测，以及其日常保护功能研究，为企业10kv继电保护技术提升提供支持。

【关键词】10kv继电保护装置 可靠性 保护功能

在当前的企业供电系统建设中，10kv电力设备是电力系统中常用组成部分。因此做好10kv电路保护工作提高其安全稳定性，对于企业电力整体安全起着不可忽视的作用。在电路安全保护中，继电保护装置是其重要的保护设施。因此技术人员结合企业10kv线路特征以及当前继电保护装置技术特点，开展了10kv继电保护装置运行可靠性研究。这一研究的开展具有两方面作用，一方面利用技术措施提高企业现有10kv线路安全性，另一方面推进企业继电保护装置技术改造工作的完成。

1 10kv继电装置在运行中的特性

10kv继电保护装置在电路保护过程中具有一定的工作特性。技术人员通过技术分析，将其特点概括为以下几点。

1.1 保护措施选择性

在继电保护装置运行中，其对电路的保护措施应控制在故障线路内，即将在最小的范围内对线路进行停电保护措施，避免因部分线路故障造成电路整体停电事故的出现。因此在继电保护过程中，继电控制装置需要具有一定的选择性特点，进而合理的选择保护措施，提高线路安全性。在保护过程中，可选择的继电保护措施包括了主保护、后备保护以及辅助保护三种措施。

1.1.1 主保护

主保护是线路继电保护中运行最快，也是保护作用最大的保护系统。

1.1.2 后备保护

后备保护在保护运行中速度稍慢于主保护措施，其主要作用包括了两方面内容：

（1）在主保护装置未运行情况下，对故障线路进行二次保护；

（2）在主保护未起到线路保护作用的情况下，继续对故障线路进行补救。

因此在继电保护装置设计中，主保护与后备保护装置往往是同步设计，进而起到相辅相成的保护关系。

1.1.3 辅助保护

这一保护措施主要是为主保护与后备保护失效状态下，为提高系统安全性增设的简单保护方法，因此其技术保护措施不如前两种措施复杂，但作用同样重要。

1.2 继电保护的迅速性

继电保护装置在实际运行中必须在最快时间内切断故障线路电流，进而对线路内电力设施、电气设备以及电路整体起到有效的保护作用。因此继电保护装置在运行中，对于故障反应应具有一定的迅速性特点。同时为了保障线路与设备安全，技术人员需要通过技术手段，达成以下的技术要求与数据要求。

（1）为了保障电力a系统整体安全，高压输电线路故障应在第一时间迅速切断。

（2）确保电路中大容量的发电机、变压器以及电动机等设备内部故障发生情况下，继电保护装置运行迅速有效。

（3）由于10kV线路中电缆线截面较小，故障中易出现电路过热现象，因此继电设备不能使用延时保护措施。

（4）对于社会公众安全危害较大，以及对铁路交通设施存在严重危害的电路故障，继电保护对电路的切除时间应等于保护装置和断路器动作时间之和。其具体数据如下：一是快速保护动作时间日常数据为6%-12%秒，峰值数据为1%-4%秒；二是断路器动作时间日常数据为6%-25%秒，峰值数据为2%-6%秒。

1.3 继电保护的灵敏性

与继电保护装置迅速性对应的，是继电保护的敏捷性特征。所谓灵敏性，是指继电保护装置在电路电流与电压数据异常状态下，进行故障分析与应对保护措施的保护反应能力。在实际的运行中继电保护装置对故障的判断包括了以下几点：故障发生即应保护的电路范围；已发生短路故障的类型；保护装置应做出的保护措施等都是其判断的主要内容。在判断完成后，保护装置即可做出正确的保护反应。继电保护装置对故障的发现灵敏性，在设备参数中由设备灵敏系数来衡量。一般灵敏系数越高的继电设备，其对轻微故障的反应与应对能力越强，但技术与制作成本也越高。因此在继电保护系统配置中，技术人员应根据电路保护实际需求，合理选择继电保护敏感性。

2 不同情况下继电装置可靠性技术分析

继电保护装置的可靠性是其保电路保护工作运行的基础。可靠地继电保护工作应避免两方面问题的出现。一方面是在电路与设备故障发生时，继电保护装置无法进行有效保护；另一方面实在电路正常运行情况下，继电保护装置进行误保护操作，进而影响电力系统的整体运行。为了有效避免以上两个问题的出现，我们需要在日常工作中对电路保护装置进行情况分析判断，提高继电保护装置可靠性。

2.1 电力系统正常运行情况下的可靠性分析

在电力系统与电力设备、电气设备正常运行情况下。继电保护装置运行可靠地表现为以下两点：

（1）继电保护系统的监控装置对电路与设备的监控运行正常。

（2）值班人员记录的继电保护数据稳定、可靠却具有连续性特征。

2.2 电力系统故障情况下可靠性分析

电路故障应对是继电保护装置主要工作内容，也是确定其工作可靠性的主要环节。在故障情况下，继电保护装置的可靠性表现为以下三点：

（1）对于电路系统的故障问题，保护装置可以自动地、迅速地、有选择性做出处理反应。

（2）保护装置做出的处理反应却是有效。

（3）系統中的非故障线路可以继续稳定运行。

2.3 电力系统运行异常情况下下可靠性分析

这一情况主要是指系统运行异常，但是未到达故障状态的情况。在这一状态下，保护装置可靠性主要表现在以下两点：

（1）保护装置正确做出电路异常判断。

（2）保护装置及时地、准确地的进行电路异常预警警报，并自动完成数据记录。

2.4 提高继电保护装置可靠性辅助保护措施

继电保护装置是10kv电力系统运行稳定的基础，因此确保其运行可靠在电路保护中具有十分重要的作用。为了确保继电装置运行中可以更好的发挥保护作用，提高其可靠性因此在保护过程中，技术人员还应利用以下辅助措施。

2.4.1 电路过流保护装置

根据电路保护规范要求，10kV继电保护电路在使用中应加装电路电流保护装置，用于电路的辅助保护过程。如变配电所引出的重要电路，设计中必须加设瞬时电流速断保护装置，提高其保护稳定性。但是在电路保护安装实践中，技术人员需要注意以下两个问题。一是当10kv电路电流保护时限小于0.5-0.7秒，且电路设计中没有提出硬性技术要求时，电流保护可不使用速断保护模式。二是对于继电保护选择时间较长，因此不适用瞬时电流速断保护的电路。技术人员在设计中可以选择带时限的电流速断保护装置，为继电保护选择提供时间。

2.4.2 配电室装置的辅助保护措施

在10kv电路配电室保护设计中，技术人员需要根据其变压器容量选择合理的辅助保护措施。其选择方式与数据如下：

（1）变压器容量小于400kVA的情况下，技术使用高压熔断器即可对配电室进行保护；

（2）变压器容量在400至630kVA中间情况下，技术人员应在变压器高压侧增设断路保护器，同时为电路安装过电流保护装置；

（3）对于部分重要电路对于断流保护时限有着特殊要求（如不小于0.5秒）的情况下，技术人员还应为电路加设速断保护装置。

3 继电保护装置常见的保护作用

继电保护装置在10kv电路中的保护作用较为全面。在电路保护设计研究中，针对一些电路保护要求，技术人员设计出了以下保护功能。

3.1 电路反时限过电流保护功能及实现

反时限继电保护装置在使用中具有电流与继电保护时间相反的特性。既在电路短路故障中，产生的故障电流越大，继电保护反应时间越短；而反之故障电流越小，继电保护反应时间越长。反时限过电流保护装置一般使用在工矿企业电力系统设计中，其对电路内的电气设备可以起到很好保护作用。在保护应用者，这类保护装置一般由GL215（25）感应型继电器组成。在研究中技术人员发现，这类感应型继电器在保护中同时可以起到以下设备作用：

（1）作为保护起动设备的电磁式电流继电器；

（2）作为继电时限元件的电磁式时间继电器；

（3）作为继电信号元件的电磁式信号继电器；

（4）作为继电保护出口元件的电磁式中间继电器。

正因这一保护装置具有以上综合功能，因此在电路异常状态下可以起到反时限过电流保护作用。同时在设计中。这一保护装置一般还配有电磁速断元件，因此在电路故障时还可以起到电路的电流速断保护功能。

3.2 电路定时限过电流保护功能及实现

定时限流保护是指在电路故障发生时，继电保护装置反应时间与故障电流强度无关，其反应时间是由保护程序提前预定，所以被称为定时限流保护。在设计中，这一保护装置一般由以下构件组成：

（1）作为时限控制与调整元件的电磁式时间继电器；

（2）作为保护出口元件的电磁式中间继电器；

（3）作为保护起动元件的电磁式电流继电器（作为起动元件）；

（4）作为信号元件的电磁式信号继电器。

由于定时限流保护装置在运行中具有一定的特殊性，因此其应用技术也存在以下三个特点。

（1）定时继电保护中，其预定时间在一定范围内具有可连续调节的特点。

（2）这类保护装置通常使用直流电控制，因此需要为其安装直流屏设备。

（3）这类保护装置应用范围较为集中，通常应用在10至35kV电力线路中较为重要的变配电所使用。

3.3 电路电流速断保护功能及实现

电流速断保护即是在电路故障发生时，继电保护装置在不带任何时限以及时限动作的条件下，立即采取保护切断功能的电流保护措施。因其可以在故障发生第一时间，以最快的反應速度切除短路故障线路，进而在最短时间内解除故障对整体电路系统影响，防止故障问题的扩大化。由于其在继电保护中的速断要求，因此其构成中一般不会安装时间继电器，用于时限控制。因此与其他类型继电保护装置相比较，其构成仅包括以下三个部分。

（1）作为保护出口元件的电磁式中间继电器；

（2）作为保护起动元件的电磁式电流继电器；

（3）作为保护信号元件的电磁式信号继电器。

在实际的保护过程中，电流速断保护继电装置具有以下特点。

（1）一般使用直流控制方式，因此需要安装直流屏设备。

（2）仅根据电流电流量进行判断，即可完成电力系统的速断保护工作。

需要注意的是，除了常见的瞬时电流速断保护装置外，技术人员还可以选用略带时限的电流速断保护装置进行保护工作。

参考文献

[1]江远共.分析10kV配电系统继电保护存在的问题及解决措施[J].广东科技，2008（10）.

[2]刘国良，胡宏.10KV供电系统继电保护运行可靠性分析[J].科技创新与应用，2014（05）.

作者单位

中国天辰工程有限公司 天津市 300091