10 千伏變電站繼電保護問題分析

謝清宇

（國網重慶市區供電公司，重慶400000）

我國經濟的快速增長使得各個行業均得到了全面的發展，而行業發展也導致整個社會對用電量的需求出現激增，這意味著變電站在電源輸送能力及相關設備的配置上需要進行相應的升級。10kv 配電網在我國配電網系統中處于中壓配電網這一層次，主要滿足工礦企業及城市居民的用電需求[1]。為使電力供應及施工的質量得到保障，做好10kv 變電站的繼電保護工作就顯得尤為重要。

1 關于繼電保護

繼電保護用于在電力系統故障時對電力系統進行監測分析，將電力系統的異常情況及相應分析數據以警報信號的方式通知相關工作人員。一些情況下繼電保護裝置會采取針對故障位置設置隔離的方式使設備免于損壞，以保障其他區域的平穩供電[2]。由于繼電保護器同時具備選擇性、靈敏性及可靠性的特征，因此在一定程度上穩定了電力系統的運行。

2 10kv 變電站的工作原理

2.1 繼電保護工作原理

當變電站發生短路或其他故障時，變電站的許多參量都會與正常情況下有所不同。產生變化的參量與正常情況下的參量可能存在極大差別，也可能出現差別不明顯的情況，而繼電保護的判斷依據就是那些變化明顯的參量，并根據實際情況構成保護。保護內容往往根據電流或電壓呈現出的特點不同而有所不同，在短路電流高于常態下電流的情況下構成電流保護；而短路時母線電壓降低則會構成低電壓保護；短路時線路起始部位阻抗降低一般構成距離保護；電壓與電流之間相位差發生改變的情況下則會構成方向保護。從以上情況來看，繼電保護的功能是比較強大的[3]。

2.2 10kv 變電站繼電保護的配置

10kv 變電站在變壓器、輸電線路及母線上均需要配備繼電保護裝置，這是由10kv 配電系統的設計規范及要求決定的。以母差保護為例，其保護范圍包括全部母線以及連接在母線上的電氣設備。

3 10kv 變電站繼電保護問題分析

3.1 繼電保護的計算管理

繼電保護能夠保障電網系統的運行，在一定程度上防止事故的發生，且在事故發生的情況下能夠有效控制事故涉及范圍的擴大，因此繼電保護在電力系統中起著非常重要的作用[4]。對于繼電保護計算及管理而言，其最突出的特點就是具有不確定性，造成這一現象的原因包括以下兩方面內容。

一是繼電保護配置及設備技術參數等相關數據存在不確定性，尤以保護裝置定值的不確定性最為明顯。由于不同保護裝置的型號有所區別，因此在定值上也存在一定差異，同時科技的發展也會創造出越來越多新的保護裝置，其定值依然不可預估，這就使數據的多樣性及不確定性得到進一步強化。

二是保護裝置的定值計算會受到一些客觀因素的影響。由于繼電保護在運行過程中需要進行一定程度的計算，而計算的重要內容之一就是對保護裝置的定值計算，這對相關工作人員的從業經驗、測量方法、對電網構造的了解以及相關規定的掌握程度均有一定要求，而由于工作人言對以上內容的掌握程度不同，也會導致繼電保護定值計算出現不確定性。

3.2 反時限過流保護

反時限過流保護指繼電保護反應時間與短路電流大小呈反比例相關，也就是說短路電流越大反應時間越短，短路電流越小則反應時間越長。10kv 變電站中的反時限過流保護主要依靠GL-15（25）型感應型繼電器構成，該保護方式在工礦企業中得到了廣泛應用。具體表現為感應型繼電器在檢測到供電線路短路時會在達到設定的一定時限之后才開始動作。繼電器動作時首先就會使原本打開的開觸點閉合，以切斷通往斷路器中脫扣器的電流，避免脫扣器工作，但在開觸點斷開之后脫扣器將重新獲得電流并開始通電動作造成斷路器跳閘，同時繼電器的信號器則會釋放信號。由于供電系統反時限過流保護采用分流跳閘的方式，因此需要注意在反時限過流繼電保護裝置中若常閉觸點斷開而常開觸點閉合，會在一定程度上導致跳閘線圈無法實現通電跳閘，隨即引發鐵芯發熱導致絕緣融化燒毀的情況。

3.3 定時限過流保護

定時限過流保護與反時限過流保護不同的地方在于其繼電保護動作反應時間是固定的，且與短路電流的大小沒有關系，在出現短路的情況下，反應時間往往依靠繼電器整定獲得，而且這段時間可以在一定范圍內做出調整。不同于反時限過流保護采用的設備，定時限過流保護采用的設備包括電磁式信號繼電器、電磁式時間繼電器、電磁式電流繼電器以及電磁式中間繼電器。由于定時限過流保護常采用直流操作因而往往需要設置直流屏。定時限過流保護的優點在于其形式簡單，可靠性高，獲取保護的方式基本完全依靠設定好的時間，除此之外還具有上下級選擇性配合相對容易的特點（相對其他繼電保護方式而言）。定時限過流保護在確定時間之后也能保證靈敏性滿足相應要求，因此這種繼電保護方式在10kv 變電站中得到了非常廣泛的應用。對于10kv 變電站而言，如果處于所需保護線路僅擁有一套保護設備，且繼電器擁有足夠大容量的情況下，電磁式時間繼電器能夠保證通電直接接通跳閘回路，這樣就能省出出口中間的繼電器。當10kv 變電站運用定時限過流保護時往往按照被保護電路能夠負荷的最大電流進行設計，這就意味著在被保護電路出現最大負荷電流時并不能激發定時限過流保護，僅僅在出現短路故障時才會激活該保護措施。

3.4 電流速斷保護

電流速斷保護是指無反應時間或以極少反應時間實現保護目的的繼電保護方式，該保護方式的工作方法是在極短的時間內直接切斷短路電流，從而使故障存續的時刻得到最大程度的壓縮，能夠有效控制故障影響的擴大。根據反應時間的不同，電流速斷保護分為瞬時電流速斷保護及略帶時限的電流速斷保護。瞬時電流速斷保護與一般電流保護的區別，在于前者的保護往往針對范圍內短路時的最大短路電流進行，這就造成電流速斷保護的作用僅僅在線路的內部有效，范圍外的線路出現短路時往往不會采取動作，因此這一電路保護方式主要負責處理范圍內的短路及短路造成的故障，這就使得這一保護方式的優點和缺點也很明顯：最快的反應速度與嚴重受限的保護范圍。略帶時限的電流速斷保護能為瞬時電流速斷保護的功能提供一定程度的補充，幫助其解決部分問題（主要是瞬時電流速斷保護負責范圍外的短路保護）。瞬時電流速斷保護負責范圍外的電流短路會激活略帶時限的速斷電流保護，兩者時間差的存在是為保證選擇性上的需求，而略帶時限的電流速斷保護某種程度上可看作是10kv 變電站的主要繼電保護。

3.5 微機繼電保護

微機繼電保護是在繼電保護過程中融合信息化技術產生的新繼電保護方式，其優勢在于這種保護方式具有強大的邏輯能力、記憶能力、自我檢測能力，同時還能對復雜數值進行高精確度的計算，此外還具有較強的數字通信能力，這些能力均是因為計算機本身具備高速運算及精準長效存儲能力的基礎實現的。微機繼電保護除了能夠提升機電保護的工作性能，也使得保護反應的準確率得到大幅提升，此外還具有靈活方便的特點，依靠其通信能力還能進行遠距離的監控探測，為繼電保護提供更多便利。

結束語

繼電保護能夠對供電線路短路的故障作出可靠的保障，因此在我國10kv 的變電站中得到了廣泛應用。由于電力是關系到國計民生的重要能源，對電力系統的保護才會得到相應的重視，也就給了繼電保護充分的發展空間，使之能夠推動整個社會的前進。