10kV馈线开关与分界开关保护配合应注意的要点浅析

崔本涛，姬广波（国网山东省电力公司泗水县供电公司，山东济宁273200）

10kV馈线开关与分界开关保护配合应注意的要点浅析

崔本涛，姬广波（国网山东省电力公司泗水县供电公司，山东济宁273200）

10kV馈线开关与分界开关在保护整定值上的合理分配，可以在一定程度上摆脱线路故障，把问题的范围降低到非常小的范围内。本文以作者实际工作中某110kV××变电站10kV枫崎乙线故障实例进行分析，以期把10kV馈线开关与分界开关保护配合应注意的要点问题进行阐述明白。

馈线；分界开关；保护配合

前言

在变电系统的实际运行中，由于对10kV馈线开关和线路开关设备了解不到位，常常因为在保护定值计算和设定上存在偏差，以往主要采用的是阶梯式保护计算的准则。另外，对于设备运行中的小问题缺乏考虑，比如当10kV馈线线路的配电容量增加过快时，在开关闭合闸的时候，励磁涌流变得非常大，就影响到变电站各级开关常常发生越级跳闸现象。所以，如何合理安排10kV馈线开关和分界开关的定值，是一项对线路运行工作非常重要的一件事情。在生活实践中，因为各个级别开关保护定值时安排不公平，就会产生多个级别的跳闸现象出现。本文就现实生活中一次多个级别开关跳闸的10kV线路故障，以此学习应该怎样设定各级开关的定值。

变压器励磁涌流非常容易导致变压器出现差动保护误动现象。长时间看来，对励磁涌流所做的研究大都集中在涌流特征的鉴别上。但是事实上，因为励磁涌流幅值比较大，同时衰减也比较慢，这就对变压器以及系统其他设备的后备保护带来很大的不利影响，如在现场就已经引起多次零序电流保护误动现象出现。所以如果要提高这些保护在励磁涌流下的性能，那就需要把握住励磁涌流的变化规律以及科学的计算方法。

现在有关文献中关于励磁涌流计算方法都只针对无损变压器，还没有真正考虑到涌流的衰减作用。有文献指出因为变压器和系统电阻的真实存在导致变压器偏磁减少是励磁涌流衰减的原因，现在虽然定性地得到了励磁涌流的衰减机理，但没有提出定量的计算方法[1]。

1 故障简述

2012年7月，l10kV××站10kV枫崎乙线过流Ⅰ段保护动作重新合闸事件成功，设置的线路电流保护值为0A。这一次线路损坏共出现3个开关跳闸现象：10kV枫崎乙线533开关、主干线#1塔1T1开关（简称A）和沟堑支线1T1开关（简称B），如图1所示。

图1 线路故障时各级开关定值设置

图2 考虑阶梯式保护和励磁涌流影响后的开关保护定值

现在分析故障产生的原因：故障造成了10kV枫崎乙线末端的B开关出现跳闸，说明故障发生在B开关后段，但是却引起上面2级开关跳闸，表明各级开关保护定值的设置是不合理的。

2 故障过程初步分析

然后从各级开关设置保护定值和时限分配角度着手，进行大致阐述故障的产生过程。

2.1 10kV枫崎乙线电流保护定值

如表1中数据显示，由于柱上开关固有动作时间约0.04～1s左右，变电站过流Ⅰ段保护的整定动作时限是0s。所以，线路柱上的开关的零时限速断保护与变电站10kV馈线过流Ⅰ段、过流Ⅱ段保护的时限有如表1所示的联系。

表1 10kV枫崎乙线电流保护定值

过流Ⅰ段（0S）＜线路开关（0.06S）＜过流Ⅱ段（0，6S）。通常在发生故障瞬间，开关533、开关A、开关B同一时间流过故障短路电流，而且都到达保护动作的启动电流。如果遵循这三个开关的保护阶梯性和选择性，开关B安装在线路的最末端，保护定值为400A（0S），应首先切除故障，开关A及开关533不动作。但由于开关533和开关B整定时限都是0S，开关B的本身动作时间为0.06s，533开关的动作时间是0s，因此，开关533和开关B都遭受故障电流触发动作，开关533瞬时动作跳闸，开关B在0.06s后启动动作跳闸，此时开关A不动作。

开关533瞬时动作（过流Ⅰ段）后1s，馈线重新合闸进行保护动作，开关533合闸，电源送至开关533至开关B之前的线路（即线段Ⅰ）。合闸的一瞬间，变压器产生的励磁涌流可达变压器额定容量的6～8倍，因为励磁涌流在线路上的迭加，促使线路上的励磁涌流值达到一定水平，容易产生保护的误动作。

2.2 励磁涌流幅值的计算方法

线段Ⅰ上共装接配变14台，它的总容量达到7075kVA，按照2/3的配变总容量，励磁涌流在取配变额定电流6倍的情况下，重新合闸时的励磁电流值可达1523A。因此接下来采用变压器衰减励磁涌流的常用计算方法即励磁涌流的幅值和间断角随着时间变化的算法公式，以此来分析励磁涌流幅值随时间改变的变化关系。

第k个周期励磁涌流幅值IK的大致计算公式为[2]：IK≈|（1+ cos（θj.k/2））/（1+cos（θj.0/2））|×I0

式中k=1，2，…；I0为第1个周期的涌流幅值，θj.k为间断角。

因为通常情况下励磁涌流衰减的比较慢，可大致知道在第1个周期内基本没有衰减。采用励磁电流的一般计算方法，可以大致推出每一个工频周期下的间断角：其中第一个间断角为121.86°，第五个周期间断角是217.01°，也可以得出第十个工频周期的间断角是262.48°。所以，可以算出每一个工频周期馈线开关到533开关至开关B的励磁涌流幅度值：得出第五、第十个的幅值大约为751A和375A。

在对励磁电流通过时间衰退的计算中，在重合闸后的第五个周波0.1s，励磁涌流甚至达到751A，这远远超过开关A的定值600A/0.1s。所以，开关A会由于励磁涌流过大而出现跳闸。而达到第十个周波0.2s时，励磁涌流减低到了375A，这就低于开关A的启动电波。

3 各级开关配合问题

10kV线路的故障容易造成多个级别开关跳闸现象的出现，其中因为线路开关本身的动作特性，所以在线路上，末端出现短路损坏时就会出现馈线开关和线路开关的同一时间跳闸现象。变压励磁电流和时间存在一定的关系，通过它就大致能算出线路闭合闸后每个周波的励磁涌流幅值，就能定量的讨论线路开关定值和动作时限安排是否正常。所以，馈线开关和线路开关，在保护定值的设定上，应该考虑配合好多问题的因素，让保护有很好的阶梯性及选择性，那么故障就能控制在非常小的范围内。

3.1 线路开关的分段原则

现如今市场上对于配网一般使用ZW8-12型的真空断路器作为分段或者分支开关。ZW8-12型真空断路器包含3种，200/5、400/5和600/5。把线路进行分段处理时，要依据线路的长短安装大概一到三台开关。另外也要把主干线路分为二至四段，这样有利于对保护进行选择性，动作值也要依据梯度原则进行配置。同时也要注意到线路上对于开关的保护不应该设置太多，反而会达到反效果，不能达到要求。

3.2 线路最末端线路开关定值设置原则

在开关通过一样大小的短路电流时，选用TA的变比会越小，TA的二次侧电流越大，因此所产生的的电磁力越大，动作更加迅速。所以，要依据所装接的配变的数量及容量，来在最末端分支线路运用200/5或者400/5的TA变比，还要把动作实现设置为0s。以此来快速消除因短路故障发生的损坏。

3.3 主干线开关定值设置原则

在生活实践中，TA变比最好设置为400/5及600/5，把动作时限设置为0.5～1.1s，这就避免了闭合闸的瞬间强大的励磁涌流。

3.4 馈线开关和线路开关的配合问题

在线路安装接通的配电器容量较大时，会在闭合闸的瞬间产生较大的励磁电流，而且有可能达到Ⅰ段规定的动作值，从而引发保护的错误动作。通过五个周波时后，经过定量计算，励磁电流会有所减小，最大是励磁电流值的0.45倍，所以，应该在馈线过流Ⅰ段添加0.1～0.15的时限保护，以此避免误操作出现。

通过重新调整，二者的配合，现以10kV枫崎乙线作为参考。

4 结语

变电站馈线开关和线路开关保护定值的设置非常重要，应该采用阶梯式的原则，把故障降低到最小程度。另外也要综合思考线路上配变本身的容量，线路分段的数量，还要合理设置保护定值。只有如此，各级开关的保护的作用即灵敏性、选择性和可靠性才能凸显出来，才能有效避免各类故障，为系统的安全运行奠定基础。

[1]马宝明.变压器励磁涌流及其对充电保护定值影响的仿真分析.内蒙古电力技术，2015（5）.

[2]黄川就.变电站10kV馈线开关与线路开关的保护配合问题.运行维护，2013.

TM643

A

2095-2066（2016）35-0066-02

2016-12-3