供配電系統繼電保護裝置分析

趙紹鋒　連鶴林　閆高峰

摘 要 電力系統容量越大發生短路事故后系統電壓降越小，短路電流就越大，直接威脅到電網的穩定運行，繼電保護必須迅速將故障點從電網中切除，從而保證電網繼續正常運行，因此，對供配電系統繼電保護問題進行研究和分析，具有十分重要的意義。

關鍵詞 供配電系統 繼電保護 電流

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A

1供配電系統的運行

供配電系統的運行狀態主要有三種：

（1）系統的正常運行：指系統中各種設備或線路均在其額定狀態（電壓、電流、發熱等）下進行工作，各種信號、指示和儀表均在允許范圍內正常工作的狀況。

（2）系統的故障：指某些設備或線路出現了危及其本身或系統的安全運行的事件，并有可能使事態進一步擴大的非正常的運行狀況。

（3）系統的異常運行：指系統的正常運行遭到了破壞，但尚未構成故障時的運行狀況。

2供配電系統繼電保護裝置

2.1供配電系統繼電保護裝置的作用

在系統中裝設繼電保護裝置的主要作用是通過預報事故或縮小事故范圍的發生，來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。作為供配電系統保護裝置，繼電保護裝置需要完成以下任務：

（1）在供配電系統中運行正常時，它應能完整、安全地監視各種設備的運行狀況，為值班人員提供可靠的運行依據。

（2）如供配電系統中發生故障時，它應能自動、迅速、有選擇性地切除故障部分，保證非故障部分繼續運行。

（3）當供配電系統中出現異常運行工況時，它應能及時、準確地發出信號或警報，通知值班人員盡快做出處理。

2.2供配電系統繼電保護裝置的設置

在供電線路、配電變壓器和分段母線上一般應設置以下保護裝置。

（1）供電線路。10KV線路一般均應裝設過流保護。當過流保護的時限不大于0.5-0.7s并沒有保護配合上的要求時，可不裝設電流速斷保護，但重要的變配電所引出的線路應裝設瞬時電流速斷保護。當瞬時電流速斷保護不能滿足選擇性動作時，應裝設略帶時限的電流速斷保護。

（2）配電變壓器。當配電變壓器容量小于400kVA時，一般采用高壓熔斷器保護。當配電變壓器容量為400-630kVA，高壓側采用斷路器時，應裝設過流保護，而當過流保護時限大于0.5s時，還應裝設電流速斷保護，對于油浸式配電變壓器還應裝設瓦斯保護。當配電變壓器容量為800kVA及以上時，應裝設過流保護，而當過流保護時限大于0.5s時，還應裝設電流速斷保護，對于油浸式配電變壓器還應裝設瓦斯保護，另外還應裝設溫度報警保護。

（3）分段母線。對于不并列運行的分段母線，應裝設電流速斷保護，但僅在斷路器合閘的瞬間投入，合閘后自動解除。如采用的是反時限過流保護，其瞬動部分應解除，對于負荷等級較低的配電負荷中心或母線可不裝設保護。

3常用電流保護

3.1反時限過流保護

所謂反時限過流保護，是指繼電保護的動作時間與短路電流的大小有關，短路電流越大，動作時間越短，短路電流越小，動作時間越長。

3.2定時限過電流保護

定時限過流保護是指，繼電保護的動作時間與短路電流的大小無關，該時間是恒定的，靠時間繼電器的整定來獲得，時間繼電器在一定范圍內連續可調。定時限過流保護是由電磁式時間繼電器（作為時限元件）、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，須設置直流電源。定時限過流保護簡單可靠，完全依靠選擇動作時間來獲得選擇性，上下級的選擇性配合比較容易，時限由時間繼電器根據計算后獲取的參數來整定，動作的選擇性能夠保證動作的靈敏性，能夠滿足要求，整定調試比較準確和方便。

3.3電流速斷保護

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

瞬時電流速斷保護與過流保護的區別在于，它的動作電流值不是躲過最大負荷電流，而是必須大于保護范圍外部短路時的最大短路電流，即按躲過被保護線路末端可能產生的三相最大短路電流來整定，從而使速斷保護范圍被限制在被保護線路的內部，從整定值上保證了選擇性，因此可以瞬時跳閘。瞬時電流速斷保護的原理與定時限過流保護基本相同，只是由一只電磁式中間繼電器替代了時間繼（下轉第280頁）（上接第258頁）電器。瞬時電流速斷保護最大的優點是動作迅速，但只能保護線路的首端，因此常用略帶時限的電流速斷保護來消除瞬時電流速斷保護的"死區"。略帶時限的電流速斷保護能保護全線路，它的保護范圍就必然會延伸到下一段線路的始端去。

3.4三段式過流保護

瞬時電流速斷保護只能作為加速切除線路首端故障的輔助保護。略帶時限的電流速斷保護能保護線路的全長，但不能作為下一段線路的后備保護。定時限過流保護既可作為本級線路的后備保護，又可作為相鄰下級線路的后備保護，但切除故障的時限較長。因此，為了對線路進行可靠而有效的保護，常把電流速斷保護和定時限過電流保護相配合構成兩段式電流保護。

通常在被保護線路較短時，第一段電流保護均采用略帶時限的電流速斷保護作為主保護。第二段采用定時限過流保護作為后備保護。在實際中還常采用二段式電流保護，就是以瞬時電流速斷保護作為第一段，以加速切除線路首端的故障，用作輔助保護，以略帶時限的電流速斷保護作為第二段，以保護線路的全長，用作主保護。以定時限過流保護作為第三段，以作為線路全長和相鄰下一級線路的后備保護。

3.5零序電流保護

電力系統中發電機或變壓器的中性點運行方式，有中性點不接地、中性點經消弧線圈接地和中性點直接接地3種方式。10KV系統采用的是中性點不接地的運行方式。系統運行正常時，三相是對稱的，三相對地間均勻分布有電容。在相電壓作用下，每相都有一個超前900的電容電流流入地中。這3個電容電流數值相等，相位相差1200，其和為零，中性點電位為零。

10KV中性點不接地系統中，當出現一相接地時，利用三相五柱式的TV的開口三角形的開口兩端有無零序電壓來實現絕緣監察。它可以在TV柜上通過3個相電壓表和1個可切換監視3線電壓的線電壓表看到"一低、兩高、三不變"。接在開口三角形開口兩端的過壓繼電器動作，其常開接點接通信號繼電器，并發出預告信號。采用這種裝置比較簡單，但不能立即發現接地點，因為只要網絡中發生一相接地，則在同一電壓等級的所有母線負荷上，均將出現零序電壓，接有帶絕緣監視TV的電力用戶都會發出預告信號，即該裝置沒有選擇性。為了查找接地點，需要電氣人員進行事故特巡，查明無明顯故障點后，再按照預先制定的"拉支路序位圖"依次拉支路查找，并隨之合上未接地的回路，直到找到接地點為止。

4總結

供配電系統能否安全、穩定、可靠地運行，不但直接關系到工廠企業用電的暢通，而且涉及到整個系統能否正常運行。為了確保10KV供配電系統的正常運行，必須正確設計和設置繼電保護裝置。