10KV供电系统的继电保护评析

摘 要：介绍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

中图分类号： U223 文献标识码： A

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有待解决的问题。

2. 10kV 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设置。

2.110kV线路应配置的继电保护

10kV 线路一般均应安装设过电流保护。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；自重要的变配电所引出的线路应装设瞬间电流速断保护。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

⑴当配电变压器容量小于400kVA 时，一般采用高压熔断器保护；

⑵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；

⑶当配电变压器容量为 800kVA 及 800kVA 以上时，应装设过电流保护，而当过流保护大于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。

2.3 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 继电保护

3.1 10kV供电系统继电保护装置的任务

⑴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；

⑵如供电系统中发生故障时，他应能自动地、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；

⑶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，通知有关人员尽快作出处理。

3.2 对继电保护装置的基本要求

对继电保护装置的基本要求有四点：选择性、灵敏性、速动性和可靠性。

⑴选择性。当供电系统中发生故障时，继电保护装着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。

⑵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。灵敏系数越高，则反映轻微故障的能力越强。各类保护装置灵敏性数的大小，根据保护装置的不同而不尽相同。

3.3 继电保护的基本原理

⑴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。

⑵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是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。如：反映电流变化的电流保护，有定时限过电流保护、反时限过电流保护、电流速断保护、过负荷保护和零序电流保护等；反映电压变化的电压保护，有过电压保护和低电压保护；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；反映电压与电流之间比值，也就是反映短路点倒保护安装处阻抗的距离保护；反映输入电流与输出电流之差的差动保护，其中又分为横联差动保护和纵联差动保护；用于反映系统中频率变化的周波保护；专门用于反映变压器内部故障的气体保护（即瓦斯保护），其中又分为轻瓦斯和重瓦斯保护；专门用于反映变压器温度变化的温度保护等。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。

3.4 几种常用电流保护的分析

⑴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。

⑵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。这种保护方式一般采用在 10～35kV 系统中比较重要的变配电所。

⑶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俩种。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。他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 结语

10kV 供电系统是电力系统的一部分，它能否安全、稳定、可靠的运行，不但直接关系到企业用电的畅通，而且涉及到电力系统能否安全正常的运行。由于10kV系统中包含这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