供配电系统继电保护装置分析

赵绍锋　连鹤林　闫高峰

摘 要 电力系统容量越大发生短路事故后系统电压降越小，短路电流就越大，直接威胁到电网的稳定运行，继电保护必须迅速将故障点从电网中切除，从而保证电网继续正常运行，因此，对供配电系统继电保护问题进行研究和分析，具有十分重要的意义。

关键词 供配电系统 继电保护 电流

中图分类号：TM76 文献标识码：A

1供配电系统的运行

供配电系统的运行状态主要有三种：

（1）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（电压、电流、发热等）下进行工作，各种信号、指示和仪表均在允许范围内正常工作的状况。

（2）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的事件，并有可能使事态进一步扩大的非正常的运行状况。

（3）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。

2供配电系统继电保护装置

2.1供配电系统继电保护装置的作用

在系统中装设继电保护装置的主要作用是通过预报事故或缩小事故范围的发生，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。作为供配电系统保护装置，继电保护装置需要完成以下任务：

（1）在供配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）如供配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）当供配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。

2.2供配电系统继电保护装置的设置

在供电线路、配电变压器和分段母线上一般应设置以下保护装置。

（1）供电线路。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，但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）配电变压器。当配电变压器容量小于400kVA时，一般采用高压熔断器保护。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，对于油浸式配电变压器还应装设瓦斯保护。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瓦斯保护，另外还应装设温度报警保护。

（3）分段母线。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入，合闸后自动解除。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负荷中心或母线可不装设保护。

3常用电流保护

3.1反时限过流保护

所谓反时限过流保护，是指继电保护的动作时间与短路电流的大小有关，短路电流越大，动作时间越短，短路电流越小，动作时间越长。

3.2定时限过电流保护

定时限过流保护是指，继电保护的动作时间与短路电流的大小无关，该时间是恒定的，靠时间继电器的整定来获得，时间继电器在一定范围内连续可调。定时限过流保护是由电磁式时间继电器（作为时限元件）、电磁式中间继电器（作为出口元件）、电磁式电流继电器（作为起动元件）、电磁式信号继电器（作为信号元件）构成的。它一般采用直流操作，须设置直流电源。定时限过流保护简单可靠，完全依靠选择动作时间来获得选择性，上下级的选择性配合比较容易，时限由时间继电器根据计算后获取的参数来整定，动作的选择性能够保证动作的灵敏性，能够满足要求，整定调试比较准确和方便。

3.3电流速断保护

电流速断保护是一种无时限或略带时限动作的一种电流保护。它能在最短的时间内迅速切除短路故障，减小故障持续时间，防止事故扩大。电流速断保护又分为瞬时电流速断保护和略带时限的电流速断保护两种。

瞬时电流速断保护与过流保护的区别在于，它的动作电流值不是躲过最大负荷电流，而是必须大于保护范围外部短路时的最大短路电流，即按躲过被保护线路末端可能产生的三相最大短路电流来整定，从而使速断保护范围被限制在被保护线路的内部，从整定值上保证了选择性，因此可以瞬时跳闸。瞬时电流速断保护的原理与定时限过流保护基本相同，只是由一只电磁式中间继电器替代了时间继（下转第280页）（上接第258页）电器。瞬时电流速断保护最大的优点是动作迅速，但只能保护线路的首端，因此常用略带时限的电流速断保护来消除瞬时电流速断保护的"死区"。略带时限的电流速断保护能保护全线路，它的保护范围就必然会延伸到下一段线路的始端去。

3.4三段式过流保护

瞬时电流速断保护只能作为加速切除线路首端故障的辅助保护。略带时限的电流速断保护能保护线路的全长，但不能作为下一段线路的后备保护。定时限过流保护既可作为本级线路的后备保护，又可作为相邻下级线路的后备保护，但切除故障的时限较长。因此，为了对线路进行可靠而有效的保护，常把电流速断保护和定时限过电流保护相配合构成两段式电流保护。

通常在被保护线路较短时，第一段电流保护均采用略带时限的电流速断保护作为主保护。第二段采用定时限过流保护作为后备保护。在实际中还常采用二段式电流保护，就是以瞬时电流速断保护作为第一段，以加速切除线路首端的故障，用作辅助保护，以略带时限的电流速断保护作为第二段，以保护线路的全长，用作主保护。以定时限过流保护作为第三段，以作为线路全长和相邻下一级线路的后备保护。

3.5零序电流保护

电力系统中发电机或变压器的中性点运行方式，有中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和中性点直接接地3种方式。10KV系统采用的是中性点不接地的运行方式。系统运行正常时，三相是对称的，三相对地间均匀分布有电容。在相电压作用下，每相都有一个超前900的电容电流流入地中。这3个电容电流数值相等，相位相差1200，其和为零，中性点电位为零。

10KV中性点不接地系统中，当出现一相接地时，利用三相五柱式的TV的开口三角形的开口两端有无零序电压来实现绝缘监察。它可以在TV柜上通过3个相电压表和1个可切换监视3线电压的线电壓表看到"一低、两高、三不变"。接在开口三角形开口两端的过压继电器动作，其常开接点接通信号继电器，并发出预告信号。采用这种装置比较简单，但不能立即发现接地点，因为只要网络中发生一相接地，则在同一电压等级的所有母线负荷上，均将出现零序电压，接有带绝缘监视TV的电力用户都会发出预告信号，即该装置没有选择性。为了查找接地点，需要电气人员进行事故特巡，查明无明显故障点后，再按照预先制定的"拉支路序位图"依次拉支路查找，并随之合上未接地的回路，直到找到接地点为止。

4总结

供配电系统能否安全、稳定、可靠地运行，不但直接关系到工厂企业用电的畅通，而且涉及到整个系统能否正常运行。为了确保10KV供配电系统的正常运行，必须正确设计和设置继电保护装置。