钢铁厂10 kV线路继电保护配置分析

程宝芳

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司， 河北 唐山 063200）

一般钢铁厂的负荷主要集中在10 kV系统，供电系统10 kV是钢铁厂电力系统中最重要的一环，它的安全、稳定、可控运行，对钢铁厂电力系统的受控运行、对钢铁厂各流程的正常生产起着至关重要的作用。作为电网安全运行安全防线的继电保护，对整个电网的健康、可控运行尤为重要，因此作为继电保护工作者应全面地贯彻、执行国家、行业、地区的相关标准和规程，并结合钢铁厂自身的实际运行情况，合理配置10 kV系统的继电保护，使其满足“四性”要求，并最大限度地保证供电安全、持续、稳定[1]。

1 钢铁厂10 kV系统概况

钢铁厂包括13个110kV中心变电站，各110 kV变电站通过电缆配出线接至各10 kV变电站，各10 kV变电站通过电缆接至电机（风机、水泵等）、变压器等终端负荷。详见图1。

图1 典型10 kV供配电系统简图

钢铁厂供配电系统10 kV出线绝大部分采用电缆出线，有的线路较短，仅有几百米，有的线路较长，达几公里；有的线路负荷较小，仅几百kVA，有的线路上的总容量却达到近十万kVA；有的接线方式简单，如图1中10 kV变电站B，有的接线方式复杂，T接串接三、四个站所。特殊的接线方式对继电保护的配置提出了更高的要求。

在以电缆为主的钢铁厂10 kV配电网中，为降低单相接地的暂态过电压，消除弧光接地过电压，钢铁厂10 kV供配电系统主要采用经小电阻接地方式[2]。

2 继电保护配置

钢铁厂包含13个110 kV变电站、近百个10 kV变电站，上述站所的所有10 kV设备及线路的定值均需配合整定。整定计算主要参照《3~110 kV电网继电保护装置运行整定规程》《钢铁企业电力设计手册》的相关规定完成，并遵循下级电网服从上级电网、上级电网尽可能照顾下级、保证重要用户供电的原则进行配合计算。

2.1 10 kV线路继电保护配置

10 kV线路通常配置电流速断保护、过电流保护、零序电流保护。

电流速断保护动作电流应避开相邻元件（线路或变压器）末端的最大三相短路电流整定；还必须与相邻元件的电流速断保护动作电流相配合。灵敏系数按照线路末端短路时的最小两相短路电流校验。动作时限应较相邻元件的电流速断保护多一个时限台阶 Δt。

过电流保护动作电流应避开线路的最大计算负荷电流（对于双回以上平行线路为总的最大计算负荷电流）。灵敏系数按照线路末端最小两相短路电流校验。动作时限应较相邻元件的过电流保护多一个时限台阶Δt。

零序保护一次动作定值按照小电阻接地装置额定电流的10%整定，动作时限应较相邻元件的过电流保护多一个时限台阶Δt。

2.2 10 kV继电保护的配合

继电保护配合的选择性主要包括相邻上下级保护之间的电流值的配合以及动作时限的配合两个方面。在10 kV电网中，如上下级保护之间的配合条件考虑不周或选配不当，则会造成继电保护的非选择性动作，使开关越级跳闸。

一般辐射状电网速断过流保护配合。在类似于10 kV变电站B的一般的辐射状接线形式的10 kV线路的速断保护较容易配合整定，其进线开关B3的速断保护在与开关B1、B2速断保护配合的基础上，灵敏度也应满足要求，按照计算经验，其一般可保护至电机、变压器的一次侧。若L2为大负荷、长线路，则开关B处的速断保护、过流保护在整定值上将无法配合，需适当降低保护的灵敏度。

零序保护的配合。在小电阻接地系统中，10 kV电缆线路相对较短，发生单相接地故障时的故障电流的大小受故障点的位置影响不大，因此故障电流主要受接地电阻大小的影响，所以在零序保护上、下级保护之间主要靠时间级差配合。

双端电源网络对于双端电源供电的10 kV站所，如10 kV变电站A，由于L1电流方向的不确定，则速断、过流保护的配合将不能按照辐射状接线的线路配合整定。开关A2、开关A5的速断保护整定原则一致，在配合上开关A1需要与开关A5速断保护配合，开关A6需要与A2开关速断保护配合。过流保护的配合关系与速断保护不同，开关A1、开关A2的过流保护需要与发电机的过流保护配合，开关A5、开关A6的过流保护应按照变电站A的负荷整定。由于在110 kV中心变电站设置小电阻接地变，发生接地故障时故障电流与发电机的运行状态无关，故零序保护的配合与普通的辐射状供电网络差别不大。

3 继电保护的管理

作为电网“安全卫士”的继电保护，担负着保障电网整体运行、设备安全稳定的重要职责，随着电网的智能化水平不断地提高，对继电保护的管理提出了新的要求。

3.1 加强职工的培训

随着电网二次系统智能化水平的不断提高，对二次系统有关人员的专业技术水平和业务处置能力都有了更高的要求，因此继电保护人员必须不断学习应用新知识和新技术，全面提高分析电网瓶颈问题和处理电网事故的能力，为企业电网的安全、稳定运行保驾护航。

钢铁厂电气专业人员、运行人员结构特殊，基本全由新入厂学生和年龄较大老职工组成，老职工对新设备了解不够，学生对原理要点了解甚少，特殊的群体给继电保护工作带来很大难度。运行人员是设备的直接操作者，其水平直接影响到设备的安全，由于运行人员对继电保护装置以及二次回路不熟悉而人为造成的事故屡见不鲜，因此对职工的培训变得重中之重。

3.2 加强制度管理

加强基础资料的积累和完善，建立健全完整、实用的继电保护基础数据库，有助于专业人员了解目前保护的配置情况、历年的运行情况，为编制继电保护整定方案、管理规定、管理措施提供详实、准确的决策依据，方便各部门了解继电保护运行、技改、反措执行情况，同时也为电网可靠性评估提供计算依据。

3.3 加强继电保护现场工作

目前保护现场校验的安全措施相对简单，主要是针对工作隔离的间隔、工作内容、安全注意事项等作出要求，未对保护压板、二次线操作方法等作出要求，这就可能造成检验完毕后忘投压板、试验过程中误投保护压板、二次线误接等影响电网的操作，影响到系统的安全、稳定运行。为此要针对具体保护装置，并把具体的防范措施纳入到现场操作，比如预防误跳、误合、误起动、误短路接地、误发运行中设备的信号等，并预先制定比较完整的安全措施，并严格按照规定执行。

3.4 依托电网升级，提高管理水平

针对企业特点，综合应用先进的检测、通信、控制、电力电子等信息技术，整体考虑企业发电、配电和用电的各环节，研究使用新技术，实现电网的整体优化和智能升级，实现电网的安全可靠、经济高效运行。另外对国内外的新技术、新产品，采取积极支持引进消化和慎重推广的态度，坚持进行科学试验和生产实践的检验。

4 结语

继电保护是电力系统安全稳定运行的第一道防线，担负着保障电网和设备安全稳定运行的重要职责。随着电力系统容量日益增大，范围越来越广，必须从电力系统全局出发，除满足基本性能以外，还应考虑保护不完善而发生拒动、误动对生产主工序造成的损失。因此坚守电力系统“安全防线”，力保企业电网安全运行，是继电保护专业工作人员的目标，也是各单位时刻引起重视的一项重要工作。要不断提高继电保护专业的管理水平，持续完善相关规章制度，同时加强对相关人员的培训力度，变主动为被动，才能防患于未然，才能做好继电保护专业各项工作。