城市電網(wǎng)10kV配電系統繼電保護的分析探討論文

　　【摘要】文章介紹了城市電網(wǎng)10kV配電系統在電力系統中的重要位置及城市電網(wǎng)10kV配電系統繼電保護的基本類(lèi)型，著(zhù)重介紹了幾種目前國內常用的電流保護：反時(shí)限過(guò)電流保護、定時(shí)限過(guò)電流保護、電流速斷保護，并分析了各類(lèi)保護裝置的基本構成、保護范圍、動(dòng)作原理、配合方法、優(yōu)缺點(diǎn)，給出了詳細的整定計算過(guò)程。

　　【關(guān)鍵詞】配電系統；繼電保護；整定計算

　　城市電網(wǎng)10kV配電系統是電力系統發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等五個(gè)環(huán)節的一個(gè)重要組成部分。它能否安全、穩定、可靠地運行，不但直接關(guān)系到黨政機關(guān)、工礦企業(yè)、居民生活用電的暢通，而且涉及到電力系統能否正常的運行。

　　一、城市電網(wǎng)10kV配電系統在電力系統中的重要位置

　　城市電網(wǎng)10kV配電系統由于其覆蓋的地域極其遼闊、運行環(huán)境極其復雜以及各種人為因素的影響，電氣故障的發(fā)生是不能完全避免的。在電力系統中的任何一處發(fā)生事故，都有可能對電力系統的運行產(chǎn)生重大影響。例如，當系統中的某工礦企業(yè)的設備發(fā)生短路事故時(shí)，由于短路電流的熱效應和電動(dòng)力效應，往往造成電氣設備或電氣線(xiàn)路的致命損壞還有可能?chē)乐氐绞瓜到y的穩定運行遭到破壞。為了確保城市電網(wǎng)10kV配電系統的正常運行，必須正確地設置繼電保護裝置。

　　二、城市電網(wǎng)10kV配電系統繼電保護的基本類(lèi)型

　　城市電網(wǎng)10kV系統中裝設繼電保護裝置的主要作用是通過(guò)縮小事故范圍或預報事故的發(fā)生，來(lái)達到提高系統運行的可靠性，并最大限度地保證供電的安全和不間斷。

　　可以想象，在10kV系統中利用熔斷器去完成上述任務(wù)是不能滿(mǎn)足要求的。因為熔斷器的安秒特性不甚完善，熄滅高壓電路中強烈電弧的能力不足，甚至有使故障進(jìn)一步擴大的可能；同時(shí)還延長(cháng)了停電的歷時(shí)。只有采用繼電保護裝置才是最完美的措施。因此，在10kV系統中的繼電保護裝置就成了供電系統能否安全可靠運行的不可缺少的重要組成部分。

　　在電力系統中利用正常運行和故障時(shí)各物理量的差別就可以構成各種不同原理和類(lèi)型的繼電保護裝置。如在城市電網(wǎng)10kV配電系統中應用最為廣泛的是反映電流變化的電流保護：有定時(shí)限過(guò)電流保護、反時(shí)限過(guò)電流保護、電流速斷保護、過(guò)負荷保護和零序電流保護等，還有既反映電流的變化又反映電壓與電流之間相位角變化的方向過(guò)電流保護；利用故障接地線(xiàn)路的電容電流大于非故障接地線(xiàn)路的電容電流來(lái)選擇接地線(xiàn)路，一般均作用于發(fā)信號，在部分發(fā)達城市因電容電流較大10kV配網(wǎng)系統采用中性點(diǎn)直接接地的運行方式，此時(shí)零序電流保護直接作用于跳閘。

　　三、幾種常用電流保護的分析

　�。ㄒ唬┓磿r(shí)限過(guò)電流保護

　　繼電保護的動(dòng)作時(shí)間與短路電流的大小有關(guān)，短路電流越大，動(dòng)作時(shí)間越短；短路電流越小，動(dòng)作時(shí)間越長(cháng)，這種保護就叫做反時(shí)限過(guò)電流保護。反時(shí)限過(guò)電流保護雖外部接線(xiàn)簡(jiǎn)單，但內部結構十分復雜，調試比較困難；在靈敏度和動(dòng)作的準確性、速動(dòng)性等方面也遠不如電磁式繼電器構成的繼電保護裝置。這種保護方式目前主要應用于一般用戶(hù)端的進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)處保護，不推薦使用在變電站10kV出線(xiàn)開(kāi)關(guān)處。

　�。ǘ�）定時(shí)限過(guò)電流保護

　�。�.定時(shí)限過(guò)電流保護。繼電保護的動(dòng)作時(shí)間與短路電流的大小無(wú)關(guān)，時(shí)間是恒定的，時(shí)間是靠時(shí)間繼電器的整定來(lái)獲得的。時(shí)間繼電器在一定范圍內是連續可調的，這種保護方式就稱(chēng)為定時(shí)限過(guò)電流保護。

　�。�.繼電器的構成。定時(shí)限過(guò)電流保護是由電磁式時(shí)間繼電器(作為時(shí)限元件)、電磁式中間繼電器(作為出口元件)、電磁式電流繼電器(作為起動(dòng)元件)、電磁式信號繼電器(作為信號元件)構成的。它一般采用直流操作，須設置直流屏。定時(shí)限過(guò)電流保護簡(jiǎn)單可靠、完全依靠選擇動(dòng)作時(shí)間來(lái)獲得選擇性，上、下級的選擇性配合比較容易、時(shí)限由時(shí)間繼電器根據計算后獲取的參數來(lái)整定，動(dòng)作的選擇性能夠保證、動(dòng)作的靈敏性能夠滿(mǎn)足要求、整定調試比較準確和方便。這種保護方式一般應用在電力系統中變配電所，作為10kV出線(xiàn)開(kāi)關(guān)的電流保護。

　�。�.定時(shí)限過(guò)電流保護的基本原理。在10kV中性點(diǎn)不接地系統中，廣泛采用的兩相兩繼電器的定時(shí)限過(guò)電流保護。它是由兩只電流互感器和兩只電流繼電器、一只時(shí)間繼電器和一只信號繼電器構成。保護裝置的動(dòng)作時(shí)間只決定于時(shí)間繼電器的預先整定的時(shí)間，而與被保護回路的短路電流大小無(wú)關(guān)，所以這種過(guò)電流保護稱(chēng)為定時(shí)限過(guò)電流保護。

　�。�.動(dòng)作電流的整定計算。過(guò)流保護裝置中的電流繼電器動(dòng)作電流的整定原則，是按照躲過(guò)被保護線(xiàn)路中可能出現的最大負荷電流來(lái)考慮的。也就是只有在被保護線(xiàn)路故障時(shí)才啟動(dòng)，而在最大負荷電流出現時(shí)不應動(dòng)作。為此必須滿(mǎn)足以下兩個(gè)條件：

　�。�1）在正常情況下，出現最大負荷電流時(shí)（即電動(dòng)機的啟動(dòng)和自啟動(dòng)電流，以及用戶(hù)負荷的突增和線(xiàn)路中出現的尖峰電流等）不應動(dòng)作。即：

　　Idz＞Ifh.max

　　式中Idz：過(guò)電流保護繼電器的一次動(dòng)作電流；Ifh.max：最大負荷電流

　�。�2）保護裝置在外部故障切除后應能可靠地返回。因為短路電流消失后，保護裝置有可能出現最大負荷電流，為保證選擇性，已動(dòng)作的電流繼電器在這時(shí)應當返回。因此保護裝置的一次返回電流If應大于最大負荷電流Ifh.max。即：

　　If＞Ifh.max

　　因此，定時(shí)限過(guò)電流裝置電流繼電器的動(dòng)作電流Idz.j為：

　　Idz.j=（Kk.Kjx/Kf.Nlh）.Ifh.max

　　式中Kk：可靠系數，考慮到繼電器動(dòng)作電流的誤差和計算誤差而設。一般取為1.15～1.25

　　Kjx——由于繼電器接入電流互感器二次側的方式不同而引入的一個(gè)系數。電流互感器為三相完全星形接線(xiàn)和不完全星形接線(xiàn)時(shí)Kjx=1；如為三角形接線(xiàn)和兩相電流差接線(xiàn)時(shí)Kjx=√3

　　Kf：返回系數，一般小于1；

　　Nlh：電流互感器的變比。

　�。ㄈ�）動(dòng)作時(shí)限的整定原則

　　為使過(guò)電流保護具有一定的選擇性，各相臨元件的過(guò)電流保護應具有不同的動(dòng)作時(shí)間。各級保護裝置的動(dòng)作時(shí)限是由末端向電源端逐級增大的�？墒�，越靠近電源端線(xiàn)路的阻抗越小，短路電流將越大，而保護的動(dòng)作時(shí)間越長(cháng)。也就是說(shuō)過(guò)電流保護存在著(zhù)缺陷。這種缺陷就必須由電流速斷保護來(lái)彌補不可。

　�。ㄋ模┻^(guò)電流保護的保護范圍

　　過(guò)流保護可以保護設備的全部，也可以保護線(xiàn)路的全長(cháng)，還可以作為相臨下一級線(xiàn)路穿越性故障的后備保護。

　　四、電流速斷保護

　�。ㄒ唬╇娏魉贁啾Ｗo

　　電流速斷保護是一種無(wú)時(shí)限或略帶時(shí)限動(dòng)作的一種電流保護。它能在最短的時(shí)間內迅速切除短路故障，減小故障持續時(shí)間，防止事故擴大。電流速斷保護又分為瞬時(shí)電流速斷保護和略帶時(shí)限的電流速斷保護兩種。

　�。ǘ�）電流速斷保護的構成

　　電流速斷保護是由電磁式中間繼電器(作為出口元件)、電磁式電流繼電器(作為起動(dòng)元件)、電磁式信號繼電器(作為信號元件)構成的。它一般不需要時(shí)間繼電器。它是按一定地點(diǎn)的短路電流來(lái)獲得選擇性動(dòng)作，動(dòng)作的選擇性能夠保證、動(dòng)作的靈敏性能夠滿(mǎn)足要求、整定調試比較準確和方便。

　�。ㄈ�）瞬時(shí)電流速斷保護的整定原則和保護范圍

　　瞬時(shí)電流速斷保護與過(guò)電流保護的區別，在于它的動(dòng)作電流值不是躲過(guò)最大負荷電流，而是必須大于保護范圍外部短路時(shí)的最大短路電流。當在被保護線(xiàn)路外部發(fā)生短路時(shí)，它不會(huì )動(dòng)作。

　�。ㄋ模┧矔r(shí)電流速斷保護的基本原理

　　瞬時(shí)電流速斷保護的原理與定時(shí)限過(guò)電流保護基本相同。只是由一只電磁式中間繼電器替代了時(shí)間繼電器。

　�。ㄎ澹┞詭�時(shí)限的電流速斷保護

　　瞬時(shí)電流速斷保護最大的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作迅速，但只能保護線(xiàn)路的首端。而定時(shí)限過(guò)電流保護雖能保護線(xiàn)路的全長(cháng)，但動(dòng)作時(shí)限太長(cháng)。因此，它的保護范圍就必然會(huì )延伸到下一段線(xiàn)路的始端去。這樣，當下一段線(xiàn)路始端發(fā)

　　生短路時(shí)，保護也會(huì )起動(dòng)。為了保證選擇性的要求，須使其動(dòng)作時(shí)限比下一段線(xiàn)路的瞬時(shí)電流速斷保護大一個(gè)時(shí)限級差，其動(dòng)作電流也要比下一段線(xiàn)路瞬時(shí)電流速斷保護的動(dòng)作電流大一些。略帶時(shí)限的電流速斷保護可作為被保護線(xiàn)路的主保護。

　　五、三（兩）段式過(guò)電流保護裝置

　　由于瞬時(shí)電流速斷保護只能保護線(xiàn)路的一部分，所以不能作為線(xiàn)路的主保護，而只能作為加速切除線(xiàn)路首端故障的輔助保護；略帶時(shí)限的電流速斷保護能保護線(xiàn)路的全長(cháng)，可作為本線(xiàn)路的主保護，但不能作為下一段線(xiàn)路的后備保護；定時(shí)限過(guò)電流保護既可作為本級線(xiàn)路的后備保護（當動(dòng)作時(shí)限短時(shí)，也可作為主保護，而不再裝設略帶時(shí)限的電流速斷保護），還可以作為相臨下一級線(xiàn)路的后備保護，但切除故障的時(shí)限較長(cháng)。

　　目前在實(shí)際應用中，為簡(jiǎn)化保護配置及整定計算，同時(shí)對線(xiàn)路進(jìn)行可靠而有效的保護，常把瞬時(shí)電流速斷保護和定時(shí)限過(guò)電流保護相配合構成兩段式電流保護。

　　六、結語(yǔ)

　　在城市電網(wǎng)10kV配電系統中，各種類(lèi)型的、大量的電氣設備通過(guò)電氣線(xiàn)路緊密地聯(lián)結在一起。隨著(zhù)電網(wǎng)規模的發(fā)展，為了確保10KV供電系統的正常運行，必須正確地設置繼電保護裝置并準確整定各項相關(guān)定值。

　　【參考文獻】

　　[1]崔家佩，孟慶，陳永芳，熊炳輝．電力系統繼電保護與安全自動(dòng)裝置整定計算[M]．水利電力出版社，1993．

　　[2]方大千．實(shí)用繼電保護技術(shù)[M]．人民郵民出版社，2003．

　　[3]吳潮輝．城市配電網(wǎng)規劃探討[N]．華南理工大學(xué)學(xué)報.

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