青田配网继电保护的探讨

陈艳来

摘 要 针对目前青田电网10 kV配网继电保护现状，分析10 kV配网继电保护配置与整定计算方面存在的若干问题，提出相应的改进建议。

关键词 配网；继电保护；整定计算

中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）08-0147-02

电力工业是我国工农业生产的支柱产业，对国民经济的发展起着至关重要的支撑作用，只有电力系统的正常稳定运行，才能保证工农业生产的可靠不间断进行。

配电网一般指中、低压（35 kV及以下）的配电网络，是连接电力系统和广大用户的纽带，而配网线路的继电保护和自动装置则是保证电网安全稳定运行和可靠供电的基本前提。

1 青田配网现状

青田区域内配网主要由35 kV和10 kV电压等级组成，以10 kV线路为骨干，加上开闭所、电缆分支箱、配电变压器等配电设备组成。

随着青田经济的快速发展，进行了大规模的配网改造工程，城市配电网络快速发展，呈现以下特点。

1）配电变压器容量普遍增加，个别的甚至达到1250 kVA。

2）10 kV配电线路上所挂配电变压器数量增多，由过去的60多台发展到目前最多100多台，而且有些配变就在变电所的围墙外。

3）配网主干线导线型号由过去的LGJ-70发展到LGJ-240。

4）随着上一级电网的建设，系统等值阻抗有了很大变化。

以上原因造成线路合闸送电时的励磁涌流可能远超线路最大负荷电流，而配电网的短路电流水平也出现了较多的增长。

同时，配电网运行方式安排日趋复杂，如配网线路手拉手运行、负荷转供等，部分配网线路由于供电半径长，难以在保证灵敏度与满足输送负荷要求之间取得平衡。而上级调度部门在有关继电保护的配合时限方面限制过死，也会使10 kV配网线路保护与高配保护间保护时限难以配合。

以上这些方面都给配网继电保护定值的整定计算、上下级设备定值的配合增加了困难，保护定值难以设置的问题逐渐开始显现。

2 青田配网继电保护和自动装置的配置和应用

在青田配网中，对相间短路的线路，保护主要采用电流速断、限时速断和定时限过电流三段式电流保护，其最主要的优点就是简单、可靠，并且在一般情况下也能够满足快速切除故障的要求。对于单相接地故障，一般采用单相接地告警，延时动作于信号。

1）电流速断保护。电流速断保护可快速切除近区故障，但不能保护线路的全长，且保护范围受系统运行方式变化影响较大。鉴于上一级主变绕组承受较高短路电流时可能发生绕组变形甚至损坏，配置瞬时或短延时的电流速断保护很有必要。

考虑到配网上较特殊的情况，如靠近出线处安装有大容量配变，此时应核算电流速断保护躲过大方式下配变低压侧金属性三相短路的情况。

电流速断定值适当抬高，可按本线路始端小方式两相短路有1.5倍灵敏度整定。如定值较小时，可带0.1秒的短延时。

2）限时速断保护。限时电流速断保护能以较短时限切除较长线路范围以内的故障，兼顾了保护速动性、选择性和灵敏性要求。因此，应尽可能用上该保护。但当受系统上级时限限制时，该保护可能无法采用。

限时电流速断定值可按躲本线所挂最大配变低压侧三相故障整定。对于有可能作为联络线转供其他变电所10 kV母线负荷的线路，还须保证保护范围不超联络线末端。

3）过电流保护。过电流保护在一般情况下能够保护本线路的全长，在手拉手转供其他线路时也应有足够的灵敏度，以起到后备保护的作用，是配网线路中必须采用的保护。

过电流保护一般应躲最大负荷，定值适当放小，尽量保最远分支线灵敏度。

4）自动重合闸。自动重合闸可以提高线路供电可靠性，特别是架空线路。青田配网的带电作业越来越多，重合闸压板投退操作频繁，而变电所目前已均为无人值班。因此，可考虑利用保护装置上的远方投退重合闸软压板功能，值班人员在远方根据需要操作此压板。

5）反时限过电流保护。目前青田电网没有使用微机保护中反时限过电流功能，使用的均为定时限功能。

配网线路上使用的高压熔断器具有反时限特性。该保护优点是简单紧凑，缺点是动作特性离散性大、整定配合比较复杂。它主要用于保护配变或小容量电动机。

6）后加速保护。青田配网线路上均采用手合、重合闸后加速方式，整定时后加速定值要考虑躲过合闸涌流，后加速时间带一定的延时，如0.2秒。

7）单相接地告警。在变电站母线上，一般装设有反应零序电压的单相接地监视装置，延时动作于信号；而微机小电流接地选线装置可发出选线信号通知调度值班人员，值班人员可参考选线信号查找故障线路。

8）故障解列装置。青田境内水电资源丰富，线路跳闸后，脱网后的小系统可能继续维持短时间的频率/电压异常的不稳定运行状态，导致线路自动重合闸或备自投失败。为此，青田境内装机容量较大的并网水电站均已安装反映频率/电压异常的故障解列装置。

3 青田配网继电保护存在问题和改进建议

目前的青田配网继电保护配置经过长期实际运行的考验，基本符合电网的需要，由于这些保护设备装置简单，可靠性相对较高，今后仍将是电网的主要继电保护方式。

目前，由于配电网的快速发展，造成继电保护有时不能满足“继电保护四性”的需要，可以通过多种措施逐步改进，予以解决。

1）目前青田电网内110 kV变电站的10 kV出线保护为电流速断与过电流两段式保护，且过电流动作时限为0.3秒。

为了给10 kV高配工程的保护整定创造时间级差条件，建议将110 kV变电站主变10 kV侧后备保护动作时限抬高，使10 kV出线过电流动作时限由原来的0.3秒提高到0.6秒，同时可用上限时电流速断保护构成完整的三段式电流保护，对于35 kV变电站，有条件时也可以这样处理。endprint

2）开关合闸时流过线路保护的励磁涌流有可能比速断电流定值还大，造成开关送电时速断保护动作如我公司10 kV太鹤205线送电时就遇到此问题，此线路长度仅5 km，配变容量却达10200 kVA。

根据合闸涌流快速衰退特性，将速断保护带上0.1秒的短时限。经实际运行考验，继电保护运行情况良好。由此可见，随着线路所挂配变容量的不断增加，电流速断保护可带短延时，以躲过励磁涌流的影响。

3）青田电网内供电半径长、导线线径细的10 kV线路还为数不少，有时难以在保证灵敏度与满足输送负荷间取得平衡。

对于必须满足输送负荷要求而无法保证主线有规定灵敏系数的线路，可在主线合适位置装设带保护跳闸功能的柱上开关。柱上开关的装设意义重大，效果显著。不仅能使变电站侧线路保护过电流定值能按最大负荷电流整定，同时可使变电站侧线路保护灵敏度不够的线路部分由柱上开关来保证，更重要的是提高了变电站侧线路重合闸动作成功率，提高了供电可靠性。

4）对于带保护跳闸功能的柱上开关的整定，时间级差允许时可整定电流速断保护与过电流保护，级差不够时可只设过电流保护。

柱上开关电流速断定值按与变电站侧电流速断或者限时速断保护进行配合，配合系数不小于1.1。时间可设短延时如0.1秒，考虑躲励磁涌流。

柱上开关过电流定值按躲安装点后线路最大负荷电流整定（该值一般情况下能与变电站侧过电流定值进行配合），同时躲最大配变低压侧三相故障，并按保主线有足够灵敏度整定。时间定值在级差允许时可设为0.3秒，级差不够时可与变电站侧线路过电流保护时间一致。故障时两级开关同时动作跳闸，然后靠变电站侧线路重合闸进行补救。

5）变电站10 kV出线的#1杆往往装有柱上开关，有些柱上开关配有过流跳闸元件并投跳闸，当线路瞬时性故障时，变电站的10 kV出线开关和#1杆柱上开关会同时跳闸，导致变电站的10 kV线路重合闸失去作用。因此，#1杆的柱上开关不能投入过流跳闸功能。

目前青田电网内有20条10 kV线路装设了智能柱上开关，通过对开关装设前后线路一年的运行情况进行对比分析后发现，变电站侧开关跳闸次数明显减少，由原来的77次/年减少到45次/年，次数减少41.56%；同时，变电站侧线路重合闸成功率由原来的67.13%提高到87.88%。不仅如此，由于该开关带有单相接地保护功能，在其保护范围内发生单相接地时能实现跳闸，保证了变电站及馈线上的其他分支线用户安全运行，也为线路运维人员查找接地点缩小了范围，节省了抢修时间，避免了因接地时间长而可能导致的人身触电和设备事故的发生。

参考文献

[1]GB50062-2008电力装置的继电保护和自动装置设计规范[S].

[2]GB14285-2006继电保护和安全装置技术规程[S].

[3]贺家李、宋从矩.电力系统继电保护原理（第三版）[M].

[4]国家电网公司人力资源部.继电保护[M].endprint