试析10kV配电系统继电保护现场调试常见问题

广东电网有限责任公司揭阳揭西供电局 吴衍鑫

继电保护主要功能是预防线路故障，以及短路问题导致供电系统和电气设备损伤，保障系统稳定供电、提升系统供电可靠性。继电保护作为变电系统二次回路重要内容，同样是供电设计重要部分。继电保护装置能够准确反映出整个供配电系统内电气设备故障以及运行状态。

1 10kV配电系统继电保护现场调试主要问题

1.1 设计与实际不符

10kV配电系统内的继电保护装置主要涵盖以下两部分，分别是馈出线路以及电源线路，能够在系统故障中进行事故预报，辅助判断事故位置，缩减排查范围，保障系统稳定运行。在10kV配电系统相关继电保护现场调试中，普遍存在设计与实际不符的问题，同时相关设计不合理，部分客户为进一步提高经济效益，与生产厂家串通更改继电保护设计图纸以及基础设备。

在具体设计实践中，因为和生产厂家沟通不足，导致设计不符合设计，如某配电系统实施现场调试中，现场是利用干式变压器，而保护柜内配置的各种设备却属于油浸变压器配套装置，未能联系现场实际状况进行充分考虑，干式、油浸两种类型变压器主要差异如下：干式变压器能够看到线圈和铁芯，引线用材硅橡胶，容量普遍低于1600kVA；油浸变压器仅能看到变压器外壳，引线用材瓷，能够实现从小到大全部容量。

不了解设备配置导致现场保护环节产生不合理以及违规问题。比如，10kV馈线柜保护中，主要利用短路电流控制开关跳闸，对应规定过流整定值是3A，而配置设备内控制断路器断开最低动作电流是5A，该种状况容易在开关弹跳下断路器无法顺利断开，假如不了解基础原理，则无法继续实施现场保护[1]。

1.2 安装不合理

安装人员专业能力以及责任意识会影响施工质量，一次部分错误安装，无法进行正常保护动作，比如某配电系统现场试验中发现一次回路内通入短路电流，而二次回路未接通电流，无法正常启动保护工作。经过排查发现是CT一次母排连接中，因为螺栓较长，初步紧固螺栓后无法顺利流出二次电流。针对另一客户对应进线柜实施保护试验中，相关人员将计量柜对应0.2S级CT错误安装于进线断路器柜，并在计量柜内安装P级互感器。出现二次错误安装，比如现场发现对应盘柜厂家通过一般连接端子取代电压连接端子以及电流试验端子，跳合闸端子没有和正点间形成一个空端子间隔，电流互感器存在二次多点接地等，留下一定故障隐患[2]。

1.3 现场环境复杂

大多数中低压配电系统工程中的现场施工环境较为复杂，人员众多，设置有临时构架、井盖以及电缆沟等，容易导致设备损伤以及人员伤亡，并影响设备正常调试运行。经过设备调试后，因为客户方对设备了解不足，容易忽略其中的闭锁装置，并对系统设备进行强行操控。

2 10kV配电系统继电保护现场调试方法

优化设计。在设计方面，需要加强图纸审核，并对工程现场实施深入勘察，做好沟通工作，引领客户寻找正规设计单位进行工程图纸设计工作，强化审图。对应调试班组初步接收对应工作任务后，需要对各种设备数据以及图纸资料进行全面采集，联系调试安装流程，分析图纸设计合理性，保障设备回路合理，优化设备装置匹配性，落实继电保护相关反事故措施，深入现场进行实地考察，保障设计图纸与现场一致性，明确现场设备安装进展，联系具体问题和厂家、客户进行深入交流沟通，改善设计和实际不符问题。

标准化作业。在施工前对基础设备资料、设计图纸进行充分了解，进行现场勘察，严格按照行业施工标准，以及验收规程对标准化技术文件进行编制，结合10kV配电系统现场隐患，以及安装施工状况进行专项重点检查。比如二次回路中的端子排连片、一次设备紧固定、各插件配件装置焊接、防水防尘装置密封性以及二次线螺钉压接施工等，确保满足标准要求。按照行业试验规程优化设计检验调试项目，针对保护装置以及二次回路实施绝缘、通电、外部、模拟量通道、保护装置、逻辑功能相关检查工作，做好整组传动试验。现场实施逐项检查，预防出现漏项问题，全面记录各种漏项问题，消除疑问隐患。

加强现场检查。对现场危险点进行准确辨识，形成合理控制措施，优化工程现场协调指挥。率先熟悉了解工程现场施工状况，科学设计施工方案，为工程施工提供基础参考依据。施工前继续检查现场状况，分析是否存在变动，组织工作班前会，并对现场危险点以及防控措施明确告知。在现场至少设置两人实施。设备调试中，和生产厂家进行积极沟通，为客户提供电工维护培训工作服务，准确、细致交代好各种注意事项。结束系统调试后，组织专人看守，形成防范策略，保障设备顺利交接。

3 案例分析

3.1 线路结构

图1为某10kV配电系统馈线结构图，S1和S2分别是供电电源1、2，该种环网供电形式主要分布于城市配电网内，也被称作是手拉手。图中的熔断器和断路器，除S2周围N母线出口断路器处于开启状态之外剩余部分全面闭合。为此在电源切换以及故障隔离中需要闭合断路器，为此暂时无须考虑闭合断路器。

图1 10kV配电系统馈电线路结构

M、P、M点间共同构成主干线，分支线是Br1与Br2，不同段线路长度联系具体电力荷载决定，通常供电半径低于15km。线路中密集分布有配电变压器，涵盖企业用和公用等类型，或经断路器和整个线路连接，经熔断器开关和整个线路连接。主干线路对应装设柱中设置了环网柜以及分段开关，在具体标准、设置位置、开关设置等方面缺少明确、完善规定，进一步增加分段开关安装随意性。部分会在变电站对应出口#1杆中设置分段开关，部分则是在主干线1km之内进行设置，甚至会在主干线之间部位进行设置。

3.2 现有继电保护配置问题

现有继电保护配置如下，S1电源母线M出口部位配置了线路保护装置1。P点设置分段断路器，额外设置保护装置2。分支线中通常设置熔断器以及保护开关装置。馈电线路对应变电站出口断路器相关保护定值主要通过市供电企业调度部门实施自主整定，通常会在保护1部位增加设置两段式过电流保护。整定方案分成两类，第一是联系馈线故障电流实施整定，第二是结合变电站内馈线电压等级规定保护定值。过流I端根据出口母线最低两项短路电流实施计算，Ⅱ段整定根据躲线路最高负荷电流实施计算。结合变电站高压侧的电压等级差异，针对保护定值在1.5～2kA内取值。

现有系统保护整定规程仅针对变电站相关出口断路器，对应继电保护定值实施原则性规定，但尚未提及馈电线路中分段断路器保护定值以及位置设置，忽略了多个配电变压器处于同比接入条件下形成的励磁涌流问题。在具体运行中，线路某点产生故障，导致线路中的分段断路器与出口断路器同步跳闸，或不同分段断路器共同跳闸。分段开关以及出口断路器之间无法有效配合进行故障隔离，降低影响范围。结合上述问题，需要进一步做好现场调试工作，合理利用分段断路器跳闸实施分段隔离，并对线路内其余部分实施合理保护，促进系统快速恢复正常运行。

3.3 保护整定方案

按照国家电网继电保护标准技术规范，将变压器低压侧的三相过流保护当成低压侧后备保护，对应动作时间低于2s。如果根据0.2s级差实施配合，并进行逐级递减，对10kV配电系统形成保护时间限额，动作最长时限为0.8s到1.2s，随着变电站相关电压等级的持续提升，出线保护限额缩短。当前，柱上断路器开关基础设备，能够将启动保护装置到断路器跳开时长控制在150ms以下，因此配电网对应保护级差需超出0.2s，如此才能支持各级断路器开关加强时间配合，缩减停电范围，提高保护选择性。

假如出口保护设置的10kV配电线路是110kV、220kV的变电站出现，则最长允许动作时间是1.2s，这也是允许最长时限。主干线内可以增设2～3分段，不同分段断路器对应保护分成两段，例如设计2分段，其中末端时间最长是0.3s，中间段时间最长是0.5s，出口保护对应保护时间最长是0.7～1s。假如只是35kV变电站对应出现，则仅能存在一个下一级分段，分段不能和变电站出口过于接近。针对线路结构，于主干线中增设1分段。

变电站出口设置成一级断路器保护，P点分段断路器设置为二级保护，注意P点不能过于接近M母线，分支线路保护是Br1、Br2保护。按照上级限额标准，综合考虑整个线路状况，第一级保护设计Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三段，具体对应延时是0s、0.5s、0.7～1s；第二级设计Ⅰ、Ⅱ两段保护设置，对应延时参数是0.3s和0.5s；分支线路设计Ⅰ、Ⅱ两段保护设置，具体延时参数是0s和0.3s，和二级保护互相协调配合。第一级保护对应III段成为此线路后备，支持全长保护。

出口部位的一级保护作为此工程的重要保护，一级保护对应I段应该尽量切除近处故障，凸显速动性，根据躲过分段开关最高短路电流实施科学整定，具体如下：Iop.1I=KrelI×Ip.max，式中：Iop.1I是可靠系数，按照1.3进行取值，Ip.max是P点处于三相短路状态下的电流值。过流Ⅰ段设置0s的动作时间。根据常规运行方式合理设计灵敏度，保护出口M点处于三相短路条件下的电流实施准确校验，最终结果大于1，则判断合格，具体如下：，式中IM.max是M点处于三相短路条件下的流经电流。

过流Ⅰ段对本段全长进行保护，能够将线路末端故障进行快速切除，为此需要根据P点流经最低两相短路电流实施全面定。即：，式中：IP.min是p点处于两相短路条件下的电流，Ksen.1ii是灵敏系数，具体取值是1.5。在各项参数设置中，应该基于导线所能承受热稳定电流进行整定，过流Ⅲ段对应动作时间是0.7s。

分段开关对应二级保护主要分布于P点分段开关中，同时额外配置两段式电流保护。Ⅰ段过流定值需要结合线路N点末端最低两相短路电流进行灵活处理，具体如下：，式中：IN.min是N点处于两相短路条件下的电流，具体动作时间是0.3s。过流Ⅱ段和一级保护对应过流Ⅲ段进行有效配合，按照低于定值0.9倍实施整定。具体如下：，对应过流Ⅱ段的保护动作时间是0.5s。

非典型线路实施保护整定中，如果长度低于2km，甚至线路更短条件下，相关用户专门线路，变电站出口对应一级保护Ⅰ段能够处于最小运行状态下，灵敏度较差。可以对过流Ⅰ段进行取消，根据Ⅱ、Ⅲ段整定原则优化设置保护。Ⅱ段动作电流和下级Ⅰ段保护过流有效配合，将动作时限设置成0.3s，整个线路较短，无须设置分段断路器，不存在二级保护。

针对轻载长线路，长度为15km或以上的线路，同时没有分段设置断路器条件下，如果根据末端最高三相短路电流对Ⅰ段保护进行整定，将整定时限设置成0s，同时近处配置较高容量变压器，对应低压侧在遇到运行故障条件下，容易进一步引发出口保护动作，导致10kV馈电线路产生跳闸现象。为此需要适当扩大Ⅰ段保护时限，增加0.2s左右，方便配电变压器对应速断保护更好配合熔断器操作。

综上所述，10kV配电系统通过实施有效的继电保护，能够有效预防各种安全事故发生，并针对配电网络中的故障问题进行合理控制，减少周围各种因素影响，除了需要对各种外部因素进行合理控制以外，还需要加强现场继电保护调试管理，综合考虑继电保护中的主要故障问题，灵活应对各种故障，降低设备故障损坏，保持电力系统稳定可靠运行。