10kv配电系统继电保护技术问题的探究
2022-06-08
0.引言
随着电力事业的迅猛发展以及我国城市化进程的不断加快，10kV配电系统在电网中的应用越来越广泛。因此，10kV配电系统的稳定性对于电网的安全可靠运行，提高电能质量有着举足轻重的作用。如果10kV配电系统的某一段线路出现故障，那么及时利用自切进行故障点切除或者利用人工对故障点进行查找并对故障原因进行分析，从而使停电时间降低，保障电网的供电稳定。无疑，10kV配电系统中继电保护有着重要的地位。
1.10kV配电系统继电保护概述
随着技术的发展，10kV配电系统继电保护从电磁型保护，晶体管基础电路保护已经发展到微机保护。10kV配电系统继电保护装置的配置原则为：①一般配电站的进线不设置继电保护；②开关站和配电站10kV的母线分段，配置备用电源的自切和自切加速保护设备；③对于电阻接地系统而言，配电变压器使用熔断器或者基于熔断器的过电流保护装置。
2.10kV配电系统继电保护存在的主要不足
2.110kV配电系统继电保护中电流互感器饱和的影响
随着电网规模的不断增加，10kV配电系统的短路电流会不断增加，如果短路发生在变电或配电系统出口处，此时短路电流通常非常大，有时是电流互感器一次额定电流的上百倍。如果是在稳态短路时，一次短路电流具有较大的倍数，电流互感器将具有较大的变比误差，从而造成了灵敏度不够的电流速断保护拒绝动作。当10kV线路出现短路的情况时，因为电流互感器出现饱和，因此，不容易对二次侧电流进行感应，也就出现了定时限过流保护装置出现拒动的问题。如果10kV配电系统出现的故障是利用主变压器的后备保护或者母联断路器进行切除时，无疑使得故障的时间增加，扩大了故障影响的范围；当配电系统的出线过流保护对于造成配电系统进线保护动作拒动时，有可靠造成了整个10kV配电系统停电。
2.210kV配电系统继电保护中开关保护设备的选择不合理
随着电力事业的不断发展，越来越多的开关站建立在负荷密集的区域，利用开关站对台区的用户配电所以及配电变压器进行供电，也就是供电方式使用的是变电所→开关站→配电所/配电变压器。对于没有实现自动化的开关站而言，其开关的保护设备一般采用负荷开关，负荷开关和熔断器构成的组合器。
通常情况下，对于开关站的进线柜使用负荷开关实现平时的分合操作与切断电流，不进行保护；对于直接带配电变压器出线柜使用熔断器和负荷开关构成的组合电器；对于带配电所出线柜则使用的是负荷开关。但是，一旦当开关站对于带配电所的出线柜出现了错选成熔断器和负荷开关组合电器时，就会使配电系统出现故障，2容易造成开关站越级跳闸，出现电网的大面积停电现象。
2.310kV配电系统环网供电无保护
目前10kV配电系统的环网主要使用负荷开关，没有断路器和保护。当安装断路器时，因为改变运行方式，负荷发生转移等，使得继电保护选择性不能协调。当前，环网采用开口运行方式，当发生故障的时候，就会造成环网停电，需要利用人工进行供电恢复；就环网中供电用户而言，对于容量小的设置熔丝，能够使得故障影响范围减小，而当用户变压器容量比较大，那么由于缺乏选择性熔丝保护，使得用户出现故障时，环网全部停电，使得故障影响的范围增加。
3.10kV配电系统继电保护存在问题的解决措施
3.1避免10kV配电系统继电保护中的电流互感器饱和
可以通过以下方法避免电流互感器出现饱和。第一，对线路出现短路时电流互感器的饱和进行充分的考虑，进行电流互感器变比的选择时不能过小，通常情况下，10kV线路电流互感器的变比应该超过300/5；第二，要使得电流互感器的二次负载的阻抗尽可能的小，尽可能的避免计量与保护共用电流互感器，将二次侧的电缆的截面增大，同时电流互感器的二次侧电缆的长度尽量的缩短，在综合自动化的变电站中，尽量的将10kV线路选择测控和保护合一的产品，同时安装在控制屏上，从而使得二次回路阻抗减小，对电流互感器的饱和起到了有效的预防。
3.2改进开关保护设备的选择配合
利用如下方法对开关保护设备的选择配合进行改进。第一，使用负荷开关，将开关站到配电所出线柜保护进行取消。当配电所以上的部分出现了故障，那么通过变电所的10kV出现保护动作进行切除，从而对越级跳闸问题进行解决；第二，通过短路电流的保护实验表明，如果变压器内部出现故障，为防止变压器内部故障引起变压器的爆炸，需要在20ms内将短路电流切除，在10ms内限流熔断器将短路电流切除；当使用断路器进行保护时，一般开断时间则会超过60ms，所以使用负荷开关盒熔断器进行组合的保护具有更优良的性能，并且具有相同容量负荷开关盒熔断器组合器其成本比断路器要低很多；第三，对于带高压配电站的开关站出线柜则需要选择断路器和继电保护结合的方式；第四，就配电所进线电源而言，直接来自于开关站的出线柜，同时大部分使用专供电缆线路，通过开关站出线柜保护来实现配电所母线以及进线故障的切除，所以，通常只需要在配电所进线柜设置负荷开关。
随着电力事业的迅猛发展以及我国城市化进程的不断加快，10kV配电系统在电网中的应用越来越广泛。因此，10kV配电系统的稳定性对于电网的安全可靠运行，提高电能质量有着举足轻重的作用。如果10kV配电系统的某一段线路出现故障，那么及时利用自切进行故障点切除或者利用人工对故障点进行查找并对故障原因进行分析，从而使停电时间降低，保障电网的供电稳定。无疑，10kV配电系统中继电保护有着重要的地位。
1.10kV配电系统继电保护概述
随着技术的发展，10kV配电系统继电保护从电磁型保护，晶体管基础电路保护已经发展到微机保护。10kV配电系统继电保护装置的配置原则为：①一般配电站的进线不设置继电保护；②开关站和配电站10kV的母线分段，配置备用电源的自切和自切加速保护设备；③对于电阻接地系统而言，配电变压器使用熔断器或者基于熔断器的过电流保护装置。
2.10kV配电系统继电保护存在的主要不足
2.110kV配电系统继电保护中电流互感器饱和的影响
随着电网规模的不断增加，10kV配电系统的短路电流会不断增加，如果短路发生在变电或配电系统出口处，此时短路电流通常非常大，有时是电流互感器一次额定电流的上百倍。如果是在稳态短路时，一次短路电流具有较大的倍数，电流互感器将具有较大的变比误差，从而造成了灵敏度不够的电流速断保护拒绝动作。当10kV线路出现短路的情况时，因为电流互感器出现饱和，因此，不容易对二次侧电流进行感应，也就出现了定时限过流保护装置出现拒动的问题。如果10kV配电系统出现的故障是利用主变压器的后备保护或者母联断路器进行切除时，无疑使得故障的时间增加，扩大了故障影响的范围；当配电系统的出线过流保护对于造成配电系统进线保护动作拒动时，有可靠造成了整个10kV配电系统停电。
2.210kV配电系统继电保护中开关保护设备的选择不合理
随着电力事业的不断发展，越来越多的开关站建立在负荷密集的区域，利用开关站对台区的用户配电所以及配电变压器进行供电，也就是供电方式使用的是变电所→开关站→配电所/配电变压器。对于没有实现自动化的开关站而言，其开关的保护设备一般采用负荷开关，负荷开关和熔断器构成的组合器。
通常情况下，对于开关站的进线柜使用负荷开关实现平时的分合操作与切断电流，不进行保护；对于直接带配电变压器出线柜使用熔断器和负荷开关构成的组合电器；对于带配电所出线柜则使用的是负荷开关。但是，一旦当开关站对于带配电所的出线柜出现了错选成熔断器和负荷开关组合电器时，就会使配电系统出现故障，2容易造成开关站越级跳闸，出现电网的大面积停电现象。
2.310kV配电系统环网供电无保护
目前10kV配电系统的环网主要使用负荷开关，没有断路器和保护。当安装断路器时，因为改变运行方式，负荷发生转移等，使得继电保护选择性不能协调。当前，环网采用开口运行方式，当发生故障的时候，就会造成环网停电，需要利用人工进行供电恢复；就环网中供电用户而言，对于容量小的设置熔丝，能够使得故障影响范围减小，而当用户变压器容量比较大，那么由于缺乏选择性熔丝保护，使得用户出现故障时，环网全部停电，使得故障影响的范围增加。
3.10kV配电系统继电保护存在问题的解决措施
3.1避免10kV配电系统继电保护中的电流互感器饱和
可以通过以下方法避免电流互感器出现饱和。第一，对线路出现短路时电流互感器的饱和进行充分的考虑，进行电流互感器变比的选择时不能过小，通常情况下，10kV线路电流互感器的变比应该超过300/5；第二，要使得电流互感器的二次负载的阻抗尽可能的小，尽可能的避免计量与保护共用电流互感器，将二次侧的电缆的截面增大，同时电流互感器的二次侧电缆的长度尽量的缩短，在综合自动化的变电站中，尽量的将10kV线路选择测控和保护合一的产品，同时安装在控制屏上，从而使得二次回路阻抗减小，对电流互感器的饱和起到了有效的预防。
3.2改进开关保护设备的选择配合
利用如下方法对开关保护设备的选择配合进行改进。第一，使用负荷开关，将开关站到配电所出线柜保护进行取消。当配电所以上的部分出现了故障，那么通过变电所的10kV出现保护动作进行切除，从而对越级跳闸问题进行解决；第二，通过短路电流的保护实验表明，如果变压器内部出现故障，为防止变压器内部故障引起变压器的爆炸，需要在20ms内将短路电流切除，在10ms内限流熔断器将短路电流切除；当使用断路器进行保护时，一般开断时间则会超过60ms，所以使用负荷开关盒熔断器进行组合的保护具有更优良的性能，并且具有相同容量负荷开关盒熔断器组合器其成本比断路器要低很多；第三，对于带高压配电站的开关站出线柜则需要选择断路器和继电保护结合的方式；第四，就配电所进线电源而言，直接来自于开关站的出线柜，同时大部分使用专供电缆线路，通过开关站出线柜保护来实现配电所母线以及进线故障的切除，所以，通常只需要在配电所进线柜设置负荷开关。