10kV线路继电保护装置的现状和设计分析

刘旗峰 肖娜丽

摘要：继电保护是一种电力安全系统的反事故自动装置，是电力系统必不可少的重要组成部分，其设计的合理性直接影响到电力系统的安全运行。在选择保护方式时，应尽可能全面满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。

关键词：10kV线路;继电保护;保护方式

中图分类号：TM773 文献标识码：A 文章编号：1672-9129（2020）10-0084-02

1 概述

所谓继电保护装置，就是指能反应电力系统中电气设备所发生的故障或不正常状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。继电保护装置是电力系统必不可少的重要组成部分，对保障系统安全运行、保证电能质量、防止故障的扩大和事故的发生，都有极其重要的作用。其原理是利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物理量为信息量，当突变量达到一定值时，起动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。设计10kV继电保护装置必须满足以下四项基本要求。

1.1选择性。选择性是指电力系统发生故障时，继电保护仅将故障部分切除，保障其他无故障部分继续运行，以尽量缩小停电范围。

1.2快速性。以足够小的动作时限切断故障。

1.3灵敏性。灵敏性是继电保护装置对其保护范围内发生的故障或不正常工作状态的反应能力。灵敏系数K越大，说明保护的灵敏度越高。

1.4可靠性。可靠性是指当保护范围内发生故障或不正常工作状态时，保护装置能够可靠动作而不致拒绝动作，而在电气设备无故障或在保护范围以外发生故障时，保护装置不发生误动。

2 继电保护装置的现状和趋势

我国从70年代末即已开始了计算机继电保护的研究，高等院校和科研院所起着先导的作用。华中理工大学、东南大学、华北电力学院、西安交通大学、天津大学、上海交通大学、重庆大学和南京电力自动化研究院都相继研制了不同原理、不同型式的微机保护装置。1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过鉴定，并在系统中获得应用，揭开了我国继电保护发展史上新的一页，为微机保护的推广开辟了道路。在主设备保护方面，东南大学和华中理工大学研制的发电机失磁保护、发电机保护和发电机变压器组保护也相继于1989、1994年通过鉴定，投入运行。南京电力自动化研究院研制的微机线路保护装置于1991年通过鉴定。天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的微机相电压补偿式方向高频保护，西安交通大学与许昌继电器厂合作研制的正序故障分量方向高频保护也相继于1993、1996年通过鉴定。至此，不同原理、不同机型的微机线路和主设备保护各具特色，为电力系统提供了一批新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。

国内外继电保护技术发展的趋势为：计算机化，网络化，保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化，这对继电保护工作者提出了艰巨的任务，也开辟了活动的广阔天地。

3 10kV线路继电保护装置的设计分析

10kV线路属中性点非直接接地电网，主要故障类型是各种形式的相间短路、不同地点的两点接地短路及单相接地。对于相间短路，要求保护动作于跳闸;对不同地点的两点接地短路，则要求只切除一个故障点;对单相接地，由于接地电流小，同时相间电压仍能保持对称，对用户没有多大影响。因此，保护一般作用于信号，但当对人身和设备的安全产生危害时，应动作于跳闸。电流互感器均装设在相同的两相上，对主保护采用两相两继电器，对后备保护。为了提高变压器后面两相短路时远后备的灵敏度，则通常采用两相三继电器。

3.1相间短路的电流、电压保护。根据有关规程，相间短路保护应该按下列原则配置：

①保护的电流回路的电流互感器采用不完全星形接线，各线路保护用电流互感器均装设在A、C两相上，以保证在大多数两点接地情况下只切除一个故障接地点。

②采用远后备保护方式。

③线路上发生短路时，如厂用电或重要用户的母线电压低于50%～60%额定电压时，应快速切除故障，以保证非故障部分的电动机能继续运行。

相间短路的电流电压保护通常是三段式保护。第Ⅰ段为无时限电流速断保护或无时限电流闭锁电压速断保护;第Ⅱ段为带时限电流速断保护或带时限电流闭锁电压速断保护;第Ⅲ段为过电流保护或低电压闭锁的过电流保护。但根据被保护线路在电网中的地位，在能满足选择性、灵敏性和速动性的前提下，也可只装设Ⅰ、Ⅲ段，Ⅱ、Ⅲ段或只装设第Ⅲ段保护。

3.2单相接地零序电流保护。中性点非直接接地系统发生单相接地时，由于接地电流小，一般只在发电厂和变电所的母线上装设单相接地监视装置。

3.3短线路纵差动保护。3-4km及以下的短线路（包括110kV及以上电压等级），无论是采用电流电压保护还是采用距离保护，常常都不能满足选择性、灵敏性和速动性的要求。在这种线路上经常需要采用纵差动保护以适应系统运行的需要。发电厂厂用电源线（包括带电抗器的电源线），一般距离较短，宜装设纵联差动保护。

4 小结

10KV线路繼电保护装置设计，能够在配电柜运行过程中发生故障和出现不正常现象时，迅速有选择性发出跳闸命令将故障切除或发出报警，从而减少故障造成的停电范围和电气设备的损坏程度，保证电力系统稳定运行。

参考文献：

[1]罗钰玲.电力系统微机继电保护[M].北京：人民邮电出版社，2005