浅谈10kV继电保护

[摘 要] 本文作者结合自己多年的工作经验对继电保护的现状进行了分析，并对系统中应配置的继电保护及过电流保护装置进行了说明，提出了采用零序电流保护来进行单相接地保护。

[关键词] 继电保护 电流 10kV

1.前言

10kV系统中包含着一次系统和二次系统，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，必须正确的设置继电保护装置。

2.10kV系统的继电保护

2.1继电保护装置的设置要求

按照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：

(1)线路应配置的继电保护

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，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)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：一般采用高压熔断器保护；

2)当配电变压器容量为400-630kVA，高压侧采用断路器时，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及以上时，应装设过电流保护，而当过流保护时限大于时，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。

(3)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。

2.2 继电保护

(1)主保护和后备保护

10V供电系统中的电气设备和线路应装设短路故障保护。短路故障保护应有主保护、后备保护，必要时可增设辅助保护。

当在系统中的同一地点或不同地点装有两套保护时，其中有一套动作比较快，而另一套动作比较慢，动作比较快的就称为主保护而动作比较慢的就称为后备保护。即为满足系统稳定和设备的要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护，就称为主保护当主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护，就称为后备保护。

后备保护包括近后备和远后备，当主保护或断路器拒动时，由相临设备或线路的保护来实现的后备称为远后备保护由本级电气设备或线路的另一套保护实现后备的保护，就叫近后备保护。

(2)辅助保护

为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护，称为辅助保护。

另外，10kV系统中一般可在进线处装设电流保护在配电变压器的高压侧装设电流保护、温度保护(油浸变压器根据其容量大小尚应考虑装设气体保护)；高压母线分段处应根据具体情况装设电流保护等。

3.10kV线路的过电流保护

3.1三段式过电流保护

一般情况下，为了对线路进行可靠而有效的保护，也常把瞬时电流速断保护或略带时限的电流速断保护和定时限过电流保护相配合构成两段式电流保护。

通常在被保护线路较短时，第一段电流保护均采用略带时限的电流速断保护作为主保护第二段采用定时限过流保护作为后备保护。

因为这种保护的设置可以在相临下一级线路的保护或断路器拒动时，本级线路的定时限过流保护可以动作，起到远后备保护的作用如本级线路的主保护瞬时电流速断或略带时限的电流速断保护拒动时，则本级线路的定时限过电流保护可以动作，以起到近后备的作用。

3.2 零序电流保护

电力系统中发电机或变压器的中性点运行方式，有中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和中性点直接接地三种方式。10kV系统采用的是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。

当网络比较复杂、出线较多、可靠性要求高采用绝缘监察装置是不能满足运行要求时，可采用零序电流保护装置。它是利用接地故障线路零序电流较非接地故障线路零序电流大的特点构成的一种保护装置。

4.当前系统继电保护的综合评价

4.1定时限过电流保护与反时限过电流保护的配置

10kV系统中的上、下级保护之间的配合条件必须考虑周全，考虑不周或选配不当，则会造成保护的非选择性动作，使断路器越级跳闸。保护的选择性配合主要包括上、下级保护之间的电流和时限的配合两个方面。应该指出，定时限过电流保护的配合问题较易解决。由于定时限过电流保护的时限级差为0.5s，选择电网保护装置的动作时限，一般是从距电源端最远的一级保护装置开始整定的。为了缩短保护装置的动作时限，特别是缩短多级电网靠近电源端的保护装置的动作时限，其中时限级差起着决定的作用，因此希望时限级差越小越好。但为了保证各级保护装置动作的选择性，时限级差又不能太小。虽然反时限过电流保护也是按照时限的阶梯原则来整定，其时限级差一般为0.7s。因此，反时限过电流保护时限特性的整定和配合就比定时限过电流保护装置复杂得多。通过分析可以看出，目前10kV新建及在建工程中，应以配置三段式或两段式定时限过电流保护、瞬时电流速断保护和略带时限的电流速断保护为好。

4.2目前系统中高压设备的配置

目前，10kV系统中高压开关柜的配置主要有两大类即固定式高压开关柜和手车式高压开关柜。关于固定式高压开关柜是我国解放初期自前苏联引进的老产品，柜型高大、有足够的安全距离、但防护等级低、元器件陈旧、防电击水平较低而手车式高压开关柜是近年来引进国外技术，消化吸收研制的换代产品，体积缩小、防护等级大大提高、元器件的选用比较先进、防电击水平较高。其主要特点可归纳为它有四室(手车室、电缆室、母线室和继电仪表室)、七车(断路器手车、隔离手车、接地手车、所用变压器手车、电压互感器手车、电压互感器和避雷器手车、避雷器和电容器手车)、三个位置(工作位置、试验位置和拖出柜外检修位置和两个锁定工作位置的锁定和试验位置的锁定)。它用高压一次隔离触头替代了高压隔离开关、用接地开关替代了临时接地线等。对于系统的运行安全提供了很好的条件。关于配电变压器安装于主机楼时，一般均采用了防火等级较高的干式变压器，也可采用D/Yo-11接线组别的干式变压器(传统采用Y/Yo-12接线组别)，其一次接成了D形接线，为高次谐波提供了通路，这样就较为有效的防止了用电对系统造成的谐波污染同时，采用了这种接线组别，使得继电保护的灵敏性有所提高。按照IEC及新的国家标准GB50054-96的要求，应逐步推广采用D/Yo-11接线组别的配电变压器。

4.3 相接地的保护方式

10kV中性点不接地系统中发生一相接地时，按照传统方式是采用三相五柱式的JSJW-10型电压互感器作为绝缘监视。但是，如果选用手车式高压开关柜后，再继续安装JSJW-10就比较困难，因此较为可取的办法是采用零序电流保护装置。

5.结束语

10kV供电系统在电力系统中占有重要地位，它能否安全、稳定、可靠地运行，不但直接关系到企业用电的畅通，而且涉及到电力系统运行正常。本文对目前10kV系统中的继电保护进行了阐述，着重分析了三段式过电流保护装置及零序电流保护，并提出在10kV一相接地保护中采用零序电流保护的观点。