莫锡礼

摘要：伴随着现社会的新技术的加快发展，在电力系统中,发电、变电、输电、配电和用电这五个环节应是环环相扣,时时平衡,缺一不可,又几乎是在同一时间内完成的。电力系统中的任何一处发生事故,都有可能对电力系统的运行产生重大影响。除采取各项积极措施消除或减少发生故障的可能性外,故障一旦发生,还必须迅速而有选择性地切除故障元件,这是保证电力系统安全运行的最有效方法之一。作者结合了工作经验对10kV 供电系统的继电保护做了相关探讨.

关键词：继电保护；辅助保护；后备保护

1 前言

在城市建设发展中10kV 供电系统是建筑电力系统的一部分, 它能否安全、稳定、可靠地运行,直接关系到群众生产、生活的安全和方便。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、控制和保护的自动保护装置。在10kV 供电系统中,为确保其正常运行,必须正确设置继电保护装置。1 继电保护的基本概念可靠性是指一个元件、设备或系统在预定时间内，在规定的条件下完成规定功能的能力。可靠性工程涉及到元件失效数据的统计和处理，系统可靠性的定量评定，运行维护，可靠性和经济性的协调等各方面。具体到继电保护装置，其可靠性是指在该装置规定的范围内发生了它应该动作的故障时，它不应该拒动作，而在任何其它该保护不应动作的情况下，它不应误动作。

2继电保护的基本概念和保护类型

2.1一般情况下继电保护装置的拒动和误动都会给电力系统造成严重危害。但提高其不拒动和提高其不误动作的可靠性的措施往往是互相矛盾的。由于电力系统的结构和负荷性质的不同，拒动和误动所造成的危害往往不同。例如当系统中有充足的旋转备用容量，输电线路很多，各系统之间和电源与负荷之间联系很紧密时由于继电保护装置的误动作，使发电机变压器或输电线路切除而给电力系统造成的影响可能很小；但如果发电机变压器或输电线路故障时继电保护装置拒动作，将会造成设备的损坏或系统稳定的破坏，损失是巨大的。在此情况下提高继电保护装置不拒动的可靠性比提高其不误动的可靠性更为重要。但在系统中旋转备用容量很少及各系统之间和负荷和电源之间联系比较薄弱的情况下，继电保护装置的误动作使发电机变压器或输电线切除时，将会引起对负荷供电的中断甚至造成系统稳定的破坏，损失是巨大的。而当某一保护装置拒动时，其后备保护仍可以动作而切除故障，因此在这种情况下提高继电保护装置不误动的可靠性比提高其不拒动的可靠性更为重要。

2.2 论述继电保护的类型

在电力系统中,一旦出现短路故障,就会产生电流急剧增大,电压急剧下降,电压与电流之间的相位角发生变化。以上述物理量的变化为基础, 利用正常运行和故障时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继电保护、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,既反映电流变化又反映电流与电压之间相位角变化的方向过电流保护, 用于反应系统中频率变化的周波保护,专门反映变压器温度变化的温度保护等。

3 电力系统对继电保护的基本要求

在技术上一般应满足四个基本要求动作于跳闸的继电保护,即选择性、速动性、灵敏性和可靠性,现分别介绍如下:

3.1 选择性

继电保护动作的选择性是指保护装置动作时, 仅将故障元件从电力系统中切除,使停电范围尽量缩小,以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。

（1）主保护和后备保护。10kV 供电系统中的电气设备和线路应装设短路故障保护。短路故障保护应有主保护、后备保护,必要时可增设辅助保护。当在系统中的同一地点或不同地点装有两套保护时,其中有一套动作比较快,而另一套动作比较慢,动作比较快的就称为主保护,而动作比较慢的就称为后备保护。换言之,为满足系统稳定和设备的要求,能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护,就称为主保护;当主保护或断路器拒动时,用以切除故障的保护,就称为后备保护。后备保护不应理解为次要保护,它同样重要。后备保护不仅可以起到当主保护应该动作而未动作时的后备, 还可以起到当主保护虽已动作但最终未能达到切除故障部分的作用。除此之外,为了使快速动作的主保护实现选择性, 从而就造成了主保护不能保护线路的全长,而只能保护线路的一部分,出现了保护的死区。这一死区就必须利用后备保护来弥补。

（2）辅助保护。为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护,称为辅助保护。

3.2 速动性

快速切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性, 减少用户在电压降低的情况下工作的时间, 以及缩小故障元件的损坏程度。因此,在发生故障时,应力求保护装置能迅速动作切除故障。电力系统在某些情况下,允许保护装置带有一定的延时切除故障。因此,对于继电保护速动性的具体要求,应根据电力系统的接线以及被保护元件的具体情况来确定。下面列举一些必须快速切除的故障:

（1）根据维持系统稳定的要求,必须快速切除的高压输电线路上发生的故障。

（2）大容量的发电机、变压器以及电动机内部发生的故障。

（3）1~10kV 线路导线截面过小,为避免过热不允许延时切除的故障。

（4）可能危及人身安全、对铁路通讯系统或铁道号志系统有强烈干扰的故障。故障切除的总时间等于保护装置和断路器动作时间之和。一般的快速保护的动作时间为0.06～0.12s,最快的可达0.01～0.04s,一般的断路器的动作时间为0.06~0.15s,最快的可达0.02~0.06s。

3.3 灵敏性

继电保护的灵敏性, 是指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置应该是在事先规定的保护范围内部故障时,不论短路点的位置、短路的类型如何,都能敏锐感觉,正确反应。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Km 为被保护区发生短路时,流过保护安装处的最小短路电流Id.min 与保护装置一次动作电流Idz 的比值,即:Km=Id.min/Idz 灵敏系数越高,则反映轻微故障的能力越强。各类保护装置灵敏系数的大小,根据保护装置的不同而不尽相同。对于多相保护,Idz 取两相短路电流最小值Idz

（2）;对于10kV 不接地系统的单相短路保护取单相接地电容电流最小值Ic.min。

3.4 可靠性

保护装置的可靠性是指在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的障时,它不应该拒绝动作,而在任何其他该保护不应该动作的情况下,则不能误动作。

4 继电保护装置根据系统不同状态时的功能

4.1 供电系统正常运行时这种状况是指系统中各种设备或线路均在其额定状态下进行工作,各种信号、指示和仪表均工作在允许范围内的运行状况。此时,继电保护装置应能完整、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。

4.2 供电系统发生故障时

这种状况是指某些设备或线路出现了危及其本身或系统的安全运行,并有可能使事态进一步扩大的运行状况。此时,继电保护装置应能自动地、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。

4.3 供电系统异常运行时这种状况是指系统的正常运行遭到了破坏, 但尚未构成故障时的运行状况。此时,继电保护装置应能及时地、准确地发出信号或警报,通知值班人员尽快做出处理。

4.4 10kV系统中应配置的继电保护

按照变配电所10kV 供电系统的设计规范要求,在10kV 的供电线路、配电变压器上一般应设置以下保护装置:

4.4.1 10kV线路应配置的继电保护10kV 线路一般均应装设过电流保护。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, 但自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。

4.4.2 10kV配电变压器应配置的继电保护

（1）当配电变压器容量小于400kVA 时,一般采用高压熔断器保护。

（2）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。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。

（3）当配电变压器容量为800kVA 及以上时,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。

5 结论

提高不拒动和误动作，是继电保护可靠性的核心。在城市电网配电系统中，各种类型的、大量的设备通过线路紧密地联结在一起。为了确保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，从而保证系统的正常运行。