10kV供电系统继电保护的探讨

摘要：本文结合实际经验对10kV电力系统中继电保护的现状进行了探讨，对10kV系统中应装置的继电保护的要求、特性等进行阐述。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并准确整定各项相关定值。

关键词：继电保护；供电系统；10kV

Abstract: in this paper, combining with the current situation of relay protection 10kV power system of practical experience was discussed, the relay protection device in 10kV system requirements, characteristics and so on. In order to ensure the normal operation of 10KV power supply system, relay protection device must be set correctly and accurately setting the related value.

Keywords: relay protection; power supply system; 10kV

中图分类号：U223 文献标识码：A文章编号：

1．10kV供电系统对继电保护装置的要求

为更好地满足10kV电力系统的运行，在选择继电保护装置时要充分对以下方面因素进行考虑：（1）可靠性是指保证继电保护装置的设计原理、整定计算和安装调试高度的准确性。并且保护装置元件要有可靠的质量、适当维护运行和有效地简化供电系统，以此提高继电保护装置的可靠性，可靠性是继电保护装置性能的重要保证。（2）选择性是指通过故障设备或线路本身的保护来消除故障，只有在发生设备故障或线路本身保护或断路器拒动这几种情况下，才能用周围相邻的设备保护、线路保护或断路器失灵保护来使故障消除。（3）灵敏性是指当金属性短路发生在设备或线路的被保护范围内时，继电保护装置都有具体规定的灵敏系数。（4）速动性是指在确认线路发生故障时，保护装置应快速把短路故障隔离切除，这能让供电系统的稳定性提高，降低故障设备和线路损坏度，尽可能地缩小出现故障影响线路和设备的范围。

2. 10kV供电系统的继电保护的特点

2.1 10kV线路应配置的继电保护

10KV线路通常都应装设过电流保护，当过电流保护的时限不大于0.5-0.7S，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。

2.2 10KV配电变压器应配置的继电保护

当配电变压器容量小于400KvA时，通常采用高压熔断器保护；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；当配电变压器容量达800KvA 或以上的，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；另外装设温度保护。

2.3 10KV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.常见的lOKV供电系统继电保护

在电力系统中利用正常运行和故障时各物理量的差别来构成各种不同原理和类型的继电保护装置。如在lOkV供电系统中应用最为广泛的是反映电流变化的电流保护有:定时限过电流保护、电流速 断保护、反时限过电流保护；还有既反映电流的变化又反映电压与电流之间相位角变化的方向过电流保护;10kV供电系统中发生接地故障时采用零序电流保护。

3.1定时限过电流保护。定时限过电流保护指的是继电保护的动作时限是固定的，而与短路电流的大小无关的一种保护装置。这个动作时限是靠时间继电器的整定来获得的。在lOkV中性点不接地系统中，广泛采用的两相两继电器的定时限过电流保护。过流保护动作电流的整定原则是按躲过被保护线路中可能出现的最大负荷电流来考虑。整定动作电流时必须考虑两种情况:①在正常情况下电动机的启动和自启动电流不应动作;②保护装置在外部故障切除后应能可靠地返回。过流保护的灵敏性好，它不仅可以保护本线路的全长，还可以保护相邻下一级线路全长，可作为本线路近后备保护和下一段线路的远后备保护。定时限过电流保护的选择性是依靠动作时限来实现的，按阶梯原则整定，即越靠近电源，动作时限越长。 这种保护缺陷是动作时限长，这种缺陷就可由电流速断保护来弥补。

3. 2电流速断保护。电流速断保护是一种无时限或带时限动作的电流保护。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。电流速断保护分为无时限电流速断保护和带时限电流速断保护两种。

无时限电流速断保护最大的优点是动作迅速， 它与过电流保护的区别在于它的动作电流值不是躲过最大负荷电流，而是按躲过被保护线路末端的最大短路电流来整定，从而使保护范围被限制在被保护线路内，从整定值上保证了选择性，因此可以瞬时跳闸。无时限电流速断保护不能保护线路的全长， 只能保护线路一部分，故不能单独使用。通常规定最大保护范围 lmax >50%l，最小保护范围 lmax >(50%-20%)l(l被保护线路长度)时，才能装设。

无时限电流速断保护虽然动作迅速，但只能保护线路的首端，而定时限过电流保护虽能保护线路的全长，但动作时限太长。因此，常用带时限电流速 断保护来消除无时限电流速断保护的"死区"。带时限电流速断保护能保护本全线路，还可以保护下一段线路某一部分，可作为本线路的主保护，但不能作为下一段线路的后备保护。带时限电流速断保护的选择性是依靠动作电流和动作时限来完成的，其动作电流和动作时限按下列原则整定：lⅡop.1 > lⅠop.2,t. Ⅱ>t. Ⅰ+t =0. 5s 。

3.3 反时限过电流保护。反时限过电流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。反时限过电流保护主要是由感应型继电器组成的，由于感应型电流继电器本身既是起动元件，又是时间元件，且触点容量大，可实现直接跳闸，不必用中间继电器，加之继电器还带有机械掉牌信号装置，故可不用信号继电器，因此，保护接线简单。虽然外部接线简单，但内部结构复杂，调试比较困难;在灵敏度和动作的准确性、速动性等方面也远不如电磁式继电器构成的继电保护装置。这种保护方式目前主要应用于一般用户端的进线开关处保护。

3.4三段式电流保护。基于以上各种电流保护各自的特点，从而形成

了由无时限电流速断按保护(Ⅰ段)、带时限电流速断保护(Ⅱ段)和定时限过电流保护(Ⅲ 段)相配合的一整套保护，即三段式电流保护。供电系统并不一定都要装设三段式电流保护，可根据实际情况装设其中两段。例如线路一变压器组接线，可不装设Ⅱ段，又如在很短的线路上，只需装设Ⅱ 段和Ⅲ段，在电网末端线路上，只需装设Ⅲ段，越靠近电源侧，保护应该越完整，一般需装设三段式电流保护。

3.5零序电流保护。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。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

10kV供电系统是供电网络的重要组成部分，为了保障电力系统正常运行，必须准确高效整定计算出电网继电的保护定值。而继电保护装置是供电系统能正常安全的运作和维护其可靠稳定性的保证，因此有效的运用继电保护装置的功能，确定合理继电保护定值，可以更好地维持保护装置间的配合关系。

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