10kV線路繼電保護(hù)裝置的現(xiàn)狀和設(shè)計分析

劉旗峰 肖娜麗

摘要：繼電保護(hù)是一種電力安全系統(tǒng)的反事故自動裝置，是電力系統(tǒng)必不可少的重要組成部分，其設(shè)計的合理性直接影響到電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。在選擇保護(hù)方式時，應(yīng)盡可能全面滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動性的要求。

關(guān)鍵詞：10kV線路;繼電保護(hù);保護(hù)方式

中圖分類號：TM773?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?文章編號：1672-9129（2020）10-0084-02

1?概述

所謂繼電保護(hù)裝置，就是指能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備所發(fā)生的故障或不正常狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。繼電保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)必不可少的重要組成部分，對保障系統(tǒng)安全運(yùn)行、保證電能質(zhì)量、防止故障的擴(kuò)大和事故的發(fā)生，都有極其重要的作用。其原理是利用被保護(hù)線路或設(shè)備故障前后某些突變的物理量為信息量，當(dāng)突變量達(dá)到一定值時，起動邏輯控制環(huán)節(jié)，發(fā)出相應(yīng)的跳閘脈沖或信號。設(shè)計10kV繼電保護(hù)裝置必須滿足以下四項基本要求。

1.1選擇性。選擇性是指電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，繼電保護(hù)僅將故障部分切除，保障其他無故障部分繼續(xù)運(yùn)行，以盡量縮小停電范圍。

1.2快速性。以足夠小的動作時限切斷故障。

1.3靈敏性。靈敏性是繼電保護(hù)裝置對其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生的故障或不正常工作狀態(tài)的反應(yīng)能力。靈敏系數(shù)K越大，說明保護(hù)的靈敏度越高。

1.4可靠性。可靠性是指當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常工作狀態(tài)時，保護(hù)裝置能夠可靠動作而不致拒絕動作，而在電氣設(shè)備無故障或在保護(hù)范圍以外發(fā)生故障時，保護(hù)裝置不發(fā)生誤動。

2?繼電保護(hù)裝置的現(xiàn)狀和趨勢

我國從70年代末即已開始了計算機(jī)繼電保護(hù)的研究，高等院校和科研院所起著先導(dǎo)的作用。華中理工大學(xué)、東南大學(xué)、華北電力學(xué)院、西安交通大學(xué)、天津大學(xué)、上海交通大學(xué)、重慶大學(xué)和南京電力自動化研究院都相繼研制了不同原理、不同型式的微機(jī)保護(hù)裝置。1984年原華北電力學(xué)院研制的輸電線路微機(jī)保護(hù)裝置首先通過鑒定，并在系統(tǒng)中獲得應(yīng)用，揭開了我國繼電保護(hù)發(fā)展史上新的一頁，為微機(jī)保護(hù)的推廣開辟了道路。在主設(shè)備保護(hù)方面，東南大學(xué)和華中理工大學(xué)研制的發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)和發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)也相繼于1989、1994年通過鑒定，投入運(yùn)行。南京電力自動化研究院研制的微機(jī)線路保護(hù)裝置于1991年通過鑒定。天津大學(xué)與南京電力自動化設(shè)備廠合作研制的微機(jī)相電壓補(bǔ)償式方向高頻保護(hù)，西安交通大學(xué)與許昌繼電器廠合作研制的正序故障分量方向高頻保護(hù)也相繼于1993、1996年通過鑒定。至此，不同原理、不同機(jī)型的微機(jī)線路和主設(shè)備保護(hù)各具特色，為電力系統(tǒng)提供了一批新一代性能優(yōu)良、功能齊全、工作可靠的繼電保護(hù)裝置。

國內(nèi)外繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的趨勢為：計算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化和人工智能化，這對繼電保護(hù)工作者提出了艱巨的任務(wù)，也開辟了活動的廣闊天地。

3?10kV線路繼電保護(hù)裝置的設(shè)計分析

10kV線路屬中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)，主要故障類型是各種形式的相間短路、不同地點(diǎn)的兩點(diǎn)接地短路及單相接地。對于相間短路，要求保護(hù)動作于跳閘;對不同地點(diǎn)的兩點(diǎn)接地短路，則要求只切除一個故障點(diǎn);對單相接地，由于接地電流小，同時相間電壓仍能保持對稱，對用戶沒有多大影響。因此，保護(hù)一般作用于信號，但當(dāng)對人身和設(shè)備的安全產(chǎn)生危害時，應(yīng)動作于跳閘。電流互感器均裝設(shè)在相同的兩相上，對主保護(hù)采用兩相兩繼電器，對后備保護(hù)。為了提高變壓器后面兩相短路時遠(yuǎn)后備的靈敏度，則通常采用兩相三繼電器。

3.1相間短路的電流、電壓保護(hù)。根據(jù)有關(guān)規(guī)程，相間短路保護(hù)應(yīng)該按下列原則配置：

①保護(hù)的電流回路的電流互感器采用不完全星形接線，各線路保護(hù)用電流互感器均裝設(shè)在A、C兩相上，以保證在大多數(shù)兩點(diǎn)接地情況下只切除一個故障接地點(diǎn)。

②采用遠(yuǎn)后備保護(hù)方式。

③線路上發(fā)生短路時，如廠用電或重要用戶的母線電壓低于50%～60%額定電壓時，應(yīng)快速切除故障，以保證非故障部分的電動機(jī)能繼續(xù)運(yùn)行。

相間短路的電流電壓保護(hù)通常是三段式保護(hù)。第Ⅰ段為無時限電流速斷保護(hù)或無時限電流閉鎖電壓速斷保護(hù);第Ⅱ段為帶時限電流速斷保護(hù)或帶時限電流閉鎖電壓速斷保護(hù);第Ⅲ段為過電流保護(hù)或低電壓閉鎖的過電流保護(hù)。但根據(jù)被保護(hù)線路在電網(wǎng)中的地位，在能滿足選擇性、靈敏性和速動性的前提下，也可只裝設(shè)Ⅰ、Ⅲ段，Ⅱ、Ⅲ段或只裝設(shè)第Ⅲ段保護(hù)。

3.2單相接地零序電流保護(hù)。中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，由于接地電流小，一般只在發(fā)電廠和變電所的母線上裝設(shè)單相接地監(jiān)視裝置。

3.3短線路縱差動保護(hù)。3-4km及以下的短線路（包括110kV及以上電壓等級），無論是采用電流電壓保護(hù)還是采用距離保護(hù)，常常都不能滿足選擇性、靈敏性和速動性的要求。在這種線路上經(jīng)常需要采用縱差動保護(hù)以適應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行的需要。發(fā)電廠廠用電源線（包括帶電抗器的電源線），一般距離較短，宜裝設(shè)縱聯(lián)差動保護(hù)。

4?小結(jié)

10KV線路繼電保護(hù)裝置設(shè)計，能夠在配電柜運(yùn)行過程中發(fā)生故障和出現(xiàn)不正常現(xiàn)象時，迅速有選擇性發(fā)出跳閘命令將故障切除或發(fā)出報警，從而減少故障造成的停電范圍和電氣設(shè)備的損壞程度，保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅鈺玲.電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)[M].北京：人民郵電出版社，2005