浅析10KV变电所继电保护问题

【摘要】二、继电保护的整定及短路故障分析 10KV双电源供电的变电所在电源受电侧和用户变压器高压侧分别设有故障时速断及过流保护装置。根据相关设计手册规定确定其保护接定值：过流保护装...

摘要：在我国的配电网中，10kV配电网属中压配电网，直接面对工矿企业和城市居民等广大用户的供电需要，确保用户供电，10kV配电网所处的地方十分重要。在配电工程中，能否保证电力施工的质量是一个重要条件，就10kV变电站的继电保护等问题进行了探讨。

关键词：10KV变电所、继电保护、防雷与接地

中图分类号： TM774 文献标识码： A 文章编号：

一、前言

近年来，我国的社会经济快速发展，人 民生活水平的迅速提高，社会对电量的需求也提高迅速。其中对10kV变电站的电力能源配备和输送也明显在提高。所以，10kV变电站的电力施工变得十分重要。本文针对10kV变电所的设计、继电保护、继电保护的选择、防雷设计、接地设计等一些相关问题进行分析和讨论 。

二、继电保护的整定及短路故障分析

10KV双电源供电的变电所在电源受电侧和用户变压器高压侧分别设有故障时速断及过流保护装置。根据相关设计手册规定确定其保护接定值：过流保护装置的动作电流；电流速断保护装置的动作电流，根据躲过变压器低压侧短路时，滤过保护装置的最大短路电流来整定，但是10KV变、配电系统在实际运行时，真正发生短路故障时，考虑到短路形式和短路点的不同，以上保护整定无法完全实现预期的目标，如下图1所示。

在图1中:在d1点发生短路的情况下，由于对10KV电源受电侧及变压器侧两级电流速断保护整定值的配合，变压器保护不会形成越级跳闸事故。然而当变压器低出线侧d2点短路，或在变压器内部(d2’处)，发生不严重的二相短路故障情况下，通常短路电流较低，没有达到配电变压器电流速断保护装置的动作电流，所以电流速断电保护不会动作。这时，切除故障只能利用过流保护进行，但是引类短路故障所产生的过电流相较于正常超负荷运行情况下的过电流要大很多，其值不论对单台配电变压器保护侧还是对电源总迸线保护侧，都能够使过流保护装置可靠动作，而延时过电保护的动作时限通常为0.5-0.7s。电源进线侧一般为0.5s，略短于用户变压器过流动作时限，又是两者相同。这就导致继电保护产生越级跳闸，一旦逐级向上对动作时限延长，就很有可能影响到整个电网的安全运行。实际上，一般在0.4KV低压出线回路，即图1中d3,d4点发生短路的机率较大，要引起足够重视，尽管处理此类短路故障，通常都由该回路低压断路器保护跳闸，但无法彻底排除因低压断路器内部故障或产品质量等因素导致保护跳闸失灵的可能性。这样会如同上述一样造成越级跳闸事故。

三、10kV变电所继电保护的配置

以前进行10kV变电所电源进线柜的继电保护设计师，设有过载保护、速断保护及失压跳闸保护。真正根据电力系统要求，这里仅需设失压跳闸即可，不必再设其它保护。然而电力系统中各个变电所要求也不一样，有的说设这个，有的说设那个，因此我们设计时就把三种保护都设上去，实则没有必要。

通过运行实践，进线柜没有设过载保护的必要，过载保护就设在各出线回路及变压器回路上，哪一个回路过载，哪一个回路就跳闸，一旦等到全厂(区)过载跳闸，就会出现很大问题。而且，过载保护是有时间配合的，假如进线开关设过载保护，那就会延长下一级出线开关的过载保护跳闸时间。比如从电力系统总变电站出来的开关是必须要设过载保护的，如果它的时间整定为0.5秒跳闸，动作时间阶梯至少得0.5秒，到电源进线开关就得整定1秒跳闸，到变电所的出线开关就得整定1.5秒跳闸，这就导致变电所出线开关的过载跳闸时间的增加。假如进线开关未设过载保护，就减少这一时间阶梯0.5秒，如此变电所出线开关的过载保护跳闸的时间仅要1秒。部分设计人员认为进线开关过载保护是出线开关过载保护的后备保护，一旦出线开关过载保护拒动，进线开关后备保护作用会十分明显，这一点要根据变电所规模的大小来确定。假如变电所规模比较大，装设进线开关的后备保护就没有了意义。由于进线开关的过载不是根据某一回路过载整定的，是根据全厂(区)过载整定的，具有较大的动作电流，无法起到后备保护的作用；假如变电所规模小，仅有一、二个出线回路，这个进线开关后备保护作用会很大。

在实际生产运行中还是有必要设速断保护的，由于其作用是切断故障电流，系统形成短路，具有较大电流，假如可以有针对性地切断短路故障回路，具有很理想的效果，一旦短路故障回路拒动，进线开关的速断后备保护会起到很大作用。

综上所述，10kV变电所电源进线开关，仅需设速断保护及失压跳闸保护即可，不用设过载保护，假如设过载保护将会对时间配合整定及电流大小配合整定产生影响。

四、继电保护的选择

就高压侧为6-10kV的变电所主变压器而言，一般装设有带时限的过电流保护；在过电流保护动作时间大于0.5-0.7s的情况下，还要装设电流速断保护。在400kV·A及以上容量的变压器，在单台运行或数台并列运行并作为其它负荷的备用电源的情况下，要针对可能过负荷的情况进行过护装设。在800kV·A及以上容量的油浸式变压器以及400kV·A及以上的车间内油浸式变压器，根据标准要装设瓦斯保护(即气体继电保护)。过负荷保护及瓦斯保护在轻微故障的情况下(即“轻瓦斯”)，动作于信号，而其它保护包括瓦斯保护在严重故障时(即“重瓦斯”)，一作均动作于跳闸。

按照设计标准装设电流速断保护、过电流保护和瓦斯对于由外部相问短路产生的过电流，应于下列各侧装设保护：

1、就双线圈变压器而言，于主电源侧装设。

2、除了主电源侧，其他各侧保护并未要求作为变压器内部故障的后备保护，二仅仅需要作为相邻元件的后护。

3、对于各侧母线的各类短路情况保护装置的灵敏性要高。线路由变压器作远后备的情况下，通常要求对线路不对称短路的灵敏性满足要求。相邻线路由变压器作远后备的情况下，通常要求对线路不对称短路的灵敏性要满足要求。相邻线路大量瓦斯的情况下，通常动作于断开的各侧断路器。

五、防雷与接地的设计

1、防雷设计

在规定的要求下，金属外壳及变压器低压侧中性点等需要与避雷器接地端连接起来。在每段母线和每路进线终端上，都需要装上阀式避雷器。如果在进线处连有一段架空线路的引人电缆，那么在该架空线路的尾部(电缆头处)则需要装设排气式避雷器或阀雷器，其电缆头外壳与接地端相联后再接地。

2、接地设计

架空线路相连的进出线(包括全部电缆头)都必须在人户处的电线杆接地，这样可以做到重复接地的目的，并按照规定对配电装置的构架和变压器380V侧中性线外壳及380V电气设备的金属外壳等都要接地。

六、结语

随着经济的快速发展，我国有了越来越多的继电保护生产厂家,他们都有这各自的优缺点, 现阶段变电所继电保护配置的重点将是确保变电所继电保护装置运行的安全性以及可靠性。通过分析研究，改善10kV变电所继电保护存在的问题,将有助于电力安全生产,避免很大的安全隐患的产生，在获得较好经济效益的基础上，保证社会效益。

参考文献：

王湘丽：《浅析l0KV变电所继电保护》，《城市建设理论研究》， 2012年07期

刘军：《10kv 变电站继电保护配置设计研究》，《科技资讯》， 2009年32期

陈小林：《变电所继电保护问题研究》，《科技致富向导》， 2012年03期

张明：《10kV变电所继电保护问题分析》，《科技与生活》， 2012年09期