对10KV低压系统继电保护技术探讨

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　　摘要:本文主要对10KV低压系统继电保护技术进行了探讨,可供大家参考。
　　关键词: 10KV供电系统；继保装置；变压器保护
　　
　　10KV供电系统是电力系统的一部分。它能否安全、稳定、可靠地运行，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正常的运行。因此要全面地理解和执行地区电力部门的有关标准和规程以及相应的国家标准和规范。 由于10KV 系统中包含着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，必须正确的设置继电保护装置。
　　
　　1、10kV供电系统中的各种运行工况下的继电保护任务
　　10kV供电系统中包括以下几种运行工况：
　　1.1 供电系统的正常运行：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；
　　1.2 供电系统的故障：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；
　　1.3 供电系统的异常运行：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。作为10kV供电系统保护装置，继电保护装置需要完成如下任务：
　　(1)在供电系统中运行正常时，它应能完整、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；
　　(2)如供电系统中发生故障时，它应能自动、迅速、有选择性地切除故障部分，保证非故障部分继续运行；
　　(3)当供电系统中出现异常运行工况时，它应能及时、准确地发出信号或警报，通知值班人员尽快做出处理。
　　由此可见，在10kV系统中装设继电保护装置的主要作用是通过缩小事故范围或预报事故的发生，来达到提高系统运行的可靠性，并最大限度地保证供电的安全和不间断。可以设想，在10kV系统中单独利用熔断器去完成上述任务是不能满足要求的。因为熔断器的安秒特性不甚完善，熄灭高压电路中强烈电弧的能力不足，甚至有使故障进一步扩大的可能； 同时还延长了停电的历时。只有采用继电保护装置才是最完美的措施。因此，在10kV系统中的继电保护装置就成了供电系统能否安全可靠运行的不可缺少的重要组成部分。
　　
　　2、10kV供电系统中应设置的继电保护装置
　　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装置。
　　2.1 10kV线路应配置的继电保护
　　10kV线路一般均应装设过流保护。当过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。
　　2.2 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。
　　(3)当配电变压器容量为800kVA及以上时，应装设过流保护，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；另外还应装设温度保护。
　　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人，合闸后自动解除；另外应装设过流保护。如采用的是反时限过流保护，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。
　　目前，一般企业高压供电系统中均为10kV系统。除早期建设的10kV系统中，较多采用的是直流操作的定时限过流保护和瞬时电流速断保护外，近些年来飞速建设的电网上一般均采用了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流保护装置。很多重要企业为双路10kV电源、高压母线分段但不联络或虽能联络但不能自动投人。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急需解决的问题。
　　
　　3 所用变压器保护
　　3.1 所用变压器保护存在的问题
　　10kv线路所用变压器是一个比较特殊的设备，容量较小但可靠性要求非常高；而且安装位置也很特殊，一般就接在10kV母线上。其高压侧短路电流等于系统短路电流，可达十几千安，低压侧出口短路电流也较大。人们对所用变压器保护的可靠性重视不足。这将对所用变压器直至整个l0kV系统的安全运行造成很大的威胁。传统的所用变压器保护使用熔断器保护，其安全可靠性还比较高，但随着系统短路容量的增大，以及综合自动化的要求提高，这种方式已逐渐满足不了要求。现在新建或改造的变电所，特别是综合自动化所，大多配置所用变压器开关柜，保护配置也跟10kV线路相似．而往往忽视了保护用的TA饱和问题。由于所用变压器容量小，一次额定电流很小，保护计量共用TA，为确保计量的准确性，设计时TA很小，有的地方甚至选择10／5。这样一来，当所用变压器故障时，TA将严重饱和，感应到二次回路电流几乎为零，使所用变压器保护装置拒动。如果是高压侧故障，短路电流足以使母联保护或主变压器后备保护动作而断开故障；如果是低压侧故障，短路电流可能达不到母联保护或主变压器后备保护的启动值，使得故障无法及时切除，最终烧毁所用变压器，严重影响变压器的安全运行。
　　3.2 应对措施
　　解决所用变压器保护拒动问题，应从合理配置保护人手，其TA的选择要考虑所用变压器故障时饱和问题，同时，计量用的TA一定要跟保护用的TA分开，保护用的TA装在高压侧，以保证对所用变压器的保护，计量用TA装在所用变压器的低压侧．以提高计量精度。在定值整定方面，电流速断保护可按所用变压器低压出口短路进行整定，过负荷保护按所用变压器容量整定。
　　
　　4、配电变压器保护
　　4.1 10kV配电变压器保护存在的问题
　　10kV配电变压器的保护配置主要有断路器、负荷开关或负荷开关加熔断器等。负荷开关投资省，但不能开断短路电流，很少采用；断路器技术性能好，但设备投资较高，使用复杂，广泛应用不现实；负荷开关加熔断器组合的保护配置方式．既可避免采用操作复杂、价格昂贵的断路器．弥补负荷开关不能开断短路电流的缺点，又可满足实际运行的需要．该配置可作为配电变压器的保护方式。但对于容量比较大的配电变压器，配备有瓦斯继电器；需要断路器与瓦斯继电器相配合，才能对变压器进行有效保护，必要时还应有零序保护。这些问题都是值得注意的。
　　4.2 应对措施
　　无论在10kV环网供电单元，还是在终端用户高压配电单元中，采用负荷开关加高遮断容量后备式限流熔断器组合的保护配置．既可提供额定负荷电流，又可断开短路电流，并具备开合空载变压器的性能，能有效保护配电变压器。为此，推荐采用负荷开关加高遮断容量后备式限流熔断器组合的配置，作为配电变压器保护的保护方式。GB14285(继电保护和安全自动装置技术规程》规定，选择配电变压器的保护设备时，当容量等于或大于800kVA．应选用带继电保护装置的断路器。对于这个规定．可以理解为基于以下两方面的需要。
　　(1)配电变压器容量达到800kVA及以上时，过去大多使用油浸变压器，并配备有瓦斯继电器，使用断路器可与瓦斯继电器相配合．从而对变压器进行有效地保护。
　　(2)对于装置容量大于800kVA的用户．因种种原因引起单相接地故障导致零序保护动作．从而使断路器跳闸，分隔故障，不至于引起变电所的馈线断
　　路器动作，影响其他用户的正常供电。标准还明确规定，即使单台变压器未达到此容量．但如果用户的配电变压器的总容量达到800kVA时，亦应符合此要求。
　　
　　5 线路保护
　　5.1 10kV配电线路保护中存在的问题
　　无论是城市内配网线路，还是农村配网线路，都以10 kV电压等级为主，但是10 kV配电线路结构特点是一致性差，如有的为用户专线，只带12个用户，类似于输电线路；有的呈放射状，几十台变压器T接于同一条线路的各个分支上；有的线路短到几百米，有的线路长到几十千米：有的线路由35 kV变电所出线，有的线路由1 10 kV变电所出线：有的线路上的配电变压器容量很小，最大不过100 kVA．有的线路上却有几千千伏安的变压器。
　　5.2 应对措施
　　10 kV配电线路的保护，一般采用电流速断、过电流及三相一次重合闸构成。特殊线路结构或特殊负荷线路保护．不能满足要求时，可考虑增加其它保护，如保护Ⅱ段、电压闭锁等。进行整定计算的过程中，应该考虑特殊情况和常规情况．并进行灵敏度校验。对于10 kV配电线路，保护装置的配置虽然较简单，但由于线路的复杂性和负荷的多变性，常规和特殊情况下．保护定值计算和保护装置的选型应值得重视。根据一般电网保护配置情况及运行经验．利用规范的保护整定计算方法，各种情况均可计算，一般均可满足要求。
　　
　　6、结语
　　l0kV低压系统继电保护问题容易被忽视．但在实际电网运行中，当10kV不接地系统中的某处发生一相接地时，就会造成接地相的电压降低．其他两相的电压升高，长此运行就可能使系统中的绝缘遭受损坏，也有进一步发展为事故的可能。因此，在实际运行中需对现有继电保护进行认真的整定计算。根据10kV低压系统自身的特点．不断积累和总结经验，找到其规律性，在继电器保护区域内发生短路故障时，能快速、准确切除故障点，使其在电力系统的安全可靠稳定经济运行中发挥越来越大的作用。
　　
　　

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