浅论10kV供电系统的继电保护

浅论10kV供电系统的继电保护

刘祖伟

刘祖伟

国网江苏省电力有限公司丰县供电公司221700

摘要：介绍了10kV系统中继电保护的配置现状，论述了10kV系统中应配置的继电保护，探讨了10kV供电系统继电保护装置的任务和基本要求、基本原理，并分析了几种常用的电流保护，以确保10kV供电系统的安全正常运行。

关键词：供电系统，继电保护，配置现状

110kV系统中继电保护的配置现状

目前，一般企业高压供电系统中普遍采用10kV系统。除早期建设的10kV系统中，较多采用直流操作的定时限过电流保护和瞬时电流速断保护外，近年来飞速建设的电网上一般均采用环网或手车式高压开关柜，继电保护方式多为交流操作的反时限过电流保护装置。很多重要企业为双路10kV电源、高压母线分段不联络或虽能联络但不能自动投入，在系统供电的可靠性、故障响应的灵敏性、保护动作的选择性、切除故障的快速性以及运行方式的灵活性、运行人员的熟练性上都存在着一些亟待解决的问题。

210kV系统中应配置的继电保护

按照工厂企业10kV供电系统的设计规范要求，在10kV的供电线路、配电变压器和分段母线上一般应设置以下保护装置。

2.110kV线路应配置的继电保护

10kV线路一般均应装设过电流保护。当过电流保护的时限不大于0.5s～0.7s，并没有保护配合上的要求时，可不装设电流速断保护；自重要的变配电所引出的线路应装设瞬时电流速断保护。当瞬时电流速断保护不能满足选择性动作时，应装设略带时限的电流速断保护。

2.210kV配电变压器应配置的继电保护

1）当配电变压器容量小于400kVA时，一般用高压熔断器保护；

2）当配电变压器容量为400kVA～630kVA，高压侧采用断路器时，应装设过电流保护，当过流保护时限大于0.5s时，还应装设电流速断保护；对于车间内油浸式配电变压器还应装设气体保护；

3）当配电变压器容量为800kVA及以上时，应装设过电流保护，而当过流保护时限大于0.5s时，还应装设电流速断保护；对于油浸式配电变压器还应装设气体保护；另外尚应装设温度保护。

2.310kV分段母线应配置的继电保护

对于不并列运行的分段母线，应装设电流速断保护，但仅在断路器合闸的瞬间投入，合闸后自动解除；另外应装设过电流保护。如采用的是反时限过电流保护时，其瞬动部分应解除；对于负荷等级较低的配电所可不装设保护。

3继电保护

3.110kV供电系统继电保护装置的任务

1）在供电系统中运行正常时，它应能完整地、安全地监视各种设备的运行状况，为值班人员提供可靠的运行依据；

2）如供电系统中发生故障时，它应能自动地、迅速地、有选择性地切除故障部分，保证非故障部分继续运行；

3）当供电系统中出现异常运行工作状况时，它应能及时地、准确地发出信号或警报，通知值班人员尽快做出处理。

3.2对继电保护装置的基本要求

1）选择性。

当供电系统中发生故障时，继电保护装置应能有选择性地将故障部分切除，也就是它应该首先断开距离故障点最近的断路器，以保证系统中其他非故障部分能继续正常运行。系统中的继电保护装置能满足上述要求的，就称为有选择性；否则就称为没有选择性。

2）灵敏性。

灵敏性系指继电保护装置对故障和异常工作状况的反映能力。在保护装置的保护范围内，不管短路点的位置如何，不论短路的性质怎样，保护装置均不应产生拒绝动作；但在保护区外发生故障时，又不应该产生错误动作。保护装置灵敏与否，一般用灵敏系数来衡量。保护装置的灵敏系数应根据不利的运行方式和故障类型进行计算。灵敏系数Km为被保护区发生短路时，流过保护安装处的最小短路电流Id.min与保护装置一次动作电流Idz的比值。

3）速动性。

速动性是指保护装置应能尽快地切除短路故障。缩短切除故障的时间，就可以减轻短路电流对电气设备的损坏程度，加快系统电压的恢复，从而为电气设备的自动启动创造了有利条件，同时还提高了发电机并列运行的稳定性。

3.3继电保护的基本原理

1）电力系统故障的特点。

电力系统中的故障种类很多，但最为常见、危害最大的应属各种类型的短路事故。一旦出现短路故障，就会伴随其产生三大特点。即：电流将急剧增大、电压将急剧下降、电压与电流之间的相位角将发生变化。

2）继电保护的类型。

在电力系统中以上述物理量的变化为基础，利用正常运行和故障时各物理量的差别就可以构成各种不同原理和类型的继电保护装置。

3.4几种常用电流保护的分析

1）反时限过电流保护。

继电保护的动作时间与短路电流的大小有关，短路电流越大，动作时间越短；短路电流越小，动作时间越长，这种保护叫做反时限过电流保护。反时限过电流保护是由GL-15（25）感应型继电器构成的，这种保护方式广泛应用于一般工矿企业中，感应型继电器兼有电磁式电流继电器（作为起动元件）、电磁式时间继电器（作为时限元件）、电磁式信号继电器（作为信号元件）和电磁式中间继电器（作为出口元件）的功能，用以实现反时限过电流保护；另外，它还有电磁速断元件的功能，又能同时实现电流速断保护。

2）定时限过电流保护。

继电保护的动作时间与短路电流的大小无关，时间是恒定的，时间是靠时间继电器的整定来获得的。时间继电器在一定范围内是连续可调的，这种保护方式就称为定时限过电流保护。定时限过电流保护是由电磁式时间继电器（作为时限元件）、电磁式中间继电器（作为出口元件）、电磁式电流继电器（作为起动元件）、电磁式信号继电器（作为信号元件）构成的。它一般采用直流操作，须设置直流屏。这种保护方式一般应用在10kV～35kV系统中比较重要的变配电所。

3）电流速断保护。

电流速断保护是一种无时限或略带时限动作的一种电流保护。它能在最短的时间内迅速切除短路故障，减小故障持续时间，防止事故扩大。电流速断保护又分为瞬时电流速断保护和略带时限的电流速断保护两种。电流速断保护是由电磁式中间继电器（作为出口元件）、电磁式电流继电器（作为起动元件）、电磁式信号继电器（作为信号元件）构成的。它一般不需要时间继电器。常采用直流操作，须设置直流屏。电流速断保护简单可靠，完全依靠短路电流的大小来确定保护是否需要启动。它是按一定地点的短路电流来获得选择性动作，动作的选择性能够保证、动作的灵敏性能够满足要求、整定调试比较准确和方便。

4）零序电流保护。

10kV系统采用中性点不接地的运行方式。系统运行正常时，三相是对称的，三相对地间均匀分布有电容。在相电压作用下，每相都有一个超前90°的电容电流流入地中。这三个电容电流数值相等、相位相差120°，其和为零，中性点电位为零。

假设A相发生了一相金属性接地时，则A相对地电压为零，其他两相对地电压升高为线电压，三个线电压不变。这时对负荷的供电没有影响。按规程规定还可继续运行2h，而不必切断电路，这也是采用中性点不接地的主要优点。但其他两相电压升高，线路的绝缘受到考验，有发展为两点或多点接地的可能。应及时发出信号，通知值班人员进行处理。

4结语

由于10kV系统中包含着一次系统和二次系统，又由于一次系统比较简单、更为直观，在考虑和设置上较为容易；而二次系统相对较为复杂，并且二次系统包括了大量的继电保护装置、自动装置和二次回路。所谓继电保护装置就是在供电系统中用来对一次系统进行监视、测量、控制和保护，由继电器来组成的一套专门的自动装置。为了确保10kV供电系统的正常运行，必须正确地设置继电保护装置。

参考文献：

[1]李新艳.智能建筑的电气保护与接地[J].山西建筑，2005，31（19）：148-149.