10kV配电系统继电保护的常见问题和措施分析

叶益昌 王星尹 宋遥

摘要：配电系统运行状态直接关系到人们的生产和生活质量，但是对比输电线路，10kV配电系统故障率相对较高，而利用继电保护方式有利于及时隔离、终止故障，提高继电保护调试运行水平，有利于保障电网运行的安全性和稳定性。本文结合10kV配电系统继电保护中的常见问题，提出针对性的处理措施，对于实际工作起到参考作用，在10kV配电系统中充分发挥出继电保护的作用，实现整体系统运行的稳定性。

关键词：10kV配电系统继电保护继电保护电路

中图分类号：TM73

Analysis of Common Problems and Measures of Relay Protection in 10kV Distribution Systems

YE Yichang   WANG Xingyin   SONG Yao

（Central & South China Municipal Engineering Design and Research Institute Co.， Ltd.，Wuhan，Hubei Province，430010 China）

Abstract： The operation status of distribution systems directly affects people's production and quality of life. However， compared to transmission lines， the fault rate of 10kV distribution systems is relatively high， and the use of relay protection methods is conducive to isolating and stopping faults in time， improving the debugging and operation level of relay protection， and ensuring the safety and stability of the operation of power grids. This article proposes targeted solutions to deal with common problems in relay protection in 10kV distribution systems， which plays a reference role in practical work. It is necessary to give full play to the role of relay protection in 10kV distribution systems to achieve the overall stability of system operation.

Key Words： 10kV distribution system; Relay protection; Relay protection（重复前2）; Circuit

10 kV配电网由于其装置种类繁多、操作模式多样、与人民群众的日常生活息息相关，因此其失效风险大大超过了传统的输电网失效率。其中，10kV配电系统继电保护装置可以更好地防止各种故障，通过主动做好10kV配电系统的继电保护操作，就可以确保整体系统的稳定运转。下文就10 kV配电网的继电保护在现场调试工作中常见的问题进行了讨论，并就如何应对这些问题进行了探索性的探索，以期对国家电网的可持续发展起到一定的推动作用。

1 概述10kV配电系统继电保护的作用

在电力系统中设置自动化元件，可以发挥出继电保护作用。如果电网工程运行过程中产生故障，继电保护设备可以自动隔离相关故障，从而保护系统，避免被破坏。利用继电保护设备可以有效测量和监视以及控制整个10kV配电系统【1】。在10kV配电系统中安装继电保护设备，可以实时监测相关元件运行情况，发现电路异常之后，可以及时反映出来，降低电气事故发生率，保障配电系统运行的稳定性和安全性。

2 10kV配电系统继电保护配置情况

2.1 线路保护

单边供电线路上可以设置二次过流保护，第一段是无时间限制的电流速断保护；第二段是带有时间限制的过流保护，它可以是时间限制，也可以是逆时间限制。双路供电的供电线路，可以配有有向和不带方向两种类型的电流速断保护和过电路保护。在线路中安装了零序电流互感器，在电缆线路中引出架空线路，如果在单相接地电流能够实现保护的选择性和灵敏性，必须在其上加装一种与信号相应的单相接地保护【2】。如果无法装设零序电流变压器，而又可以避开电流环内的不对称电流（如大的单相电流、或者感应地电流的暂态），则可以在由三相电流变压器组成的零序回路内连接保护装置。

2.2变压器保护

6～10 kV高压端的变压器，一般都装有时间限制的过流保护装置；当过流保护时间在0.5-0.7s以上时，需要安装电力速断保护。对于400kVA及以上的油浸变压器，以及400kVA及以上的厂房用油浸变压器，必须安装气体防护装置。对于400 kVA及更高容量的多个变压器，在多个设备并联或单机同时工作时，要考虑到超载的条件，设置过载保护。当发生较小的事故（俗称“轻瓦斯”）时，将会动作于信号，而其他的保护，如瓦斯保护保护，则在发生重大事故（俗称为“重瓦斯”）时，通常会动作于跳闸。

2.3母联备投保护

采用母线备用自投法实现了双电源之间互投的快速、自动化。在两个进线配电箱的供电时，若不投出母线，则在断电时将一条进线断开，并可让这条母线自行投入，由一条电源来完成整个系统的全部装置运转。备用自投器的工作过程为：将备用自投器置于两个进线柜中，在侦测到本地供电不足时，备用自投装置就会开始跳本侧开关，在确定本地开关已脱离之后，再对两边的进线端的电压同时进行测量，只要其中一端的电压超过70V，然后关闭这个母线开关。备自投保护操作只有在充电结束以后才能实现，在该情况下，如果所说的母联开关在工作位置或分闸位置时，两边的至少一方的供电电压超过70 V，进线开关被激励，进线开关被接通。

• Pt切换保护

针对双母线系统的电气元件，在两组分母分列运行阶段，为了在电压上对应一次系统和二次系统，避免自动装置发生误动和拒动的问题，根据主接线一次运行方式同步切换保护及自动装置的二次电压回路【3】。并联隔离开关两个辅助触点，启动中间继电器，利用触点自动化切换电压回路。

3 概述10kV配电系统继电保护的常见问题

3.1 励磁涌流的影响

10kV配电网以电流速断保护为主要的保护措施，也就是要根据最大工作模式设置所需的电流值。当灵敏度在1.2以上，将会显著降低动作动作电流数值，针对长距离的线路，其中需要安装多个变压器，这样提高整体系统的电阻，同时减少动作电流值，这时将会关闭10KV变电站的开关，在变压器中投放励磁涌流，或者排除外部故障之后，再次恢复电压之后将会快速的增加励磁电流值，这时变压器励磁发行量大于变压器额定电流。

将外部故障切除之后，或者在空载运行状态中，变压器将会重新获得励磁，这时不会突然改变变压器铁芯的磁通，而是会形成成分磁通，并且具备周期性特征，铁芯这时呈现出饱和状态，同时会逐渐降低变压器的电容量，而且励磁涌流和变压器电容之间属于反比的关系。在励磁涌流中，周期成分的占比比较大【4】。

通常是在10KV线路中装配配电变压器，开关被关闭之后将会显著增加爱励磁涌流的数量，而且并不是固定不改变的，可以在线路上相互重叠励磁涌流，这一过程表复杂，即使出现较小的电阻，也会显著增加涌流，而且不会改变时间。在这一背景下，不会明显影响到变压器的数量和容量等，因此相关工作人员通常不会关注这种情况，增大变压器数量和容量之后，将会凸显出这种情况。

3.2 电流互感器过于饱和

随着系统的规模越来越大，系统的电流也会越来越大，很有可能会出现短路。当故障出现时，会形成超出其容量几十乃至上百倍的大型线路。在稳定状态下，由于主回路中的一次侧短路电流增大，导致测试值出现误差。由于被测量的变压器处于饱和状态，在次级端出现故障的概率非常小，甚至接近于零，从而造成了拒动。若在变电所中出现了故障，需要通过母线上的断路器或主变的后备保护来进行切除，但这样做会导致事故持续的时间更长，失效范围也会增大。在配电网的工作中，若发生短路故障，就会引起进线保护动作，从而使整个配电网停电。

3.3开关保护设备选择不合适

将开关站安装于负载区域中，负责供应内部变压器和配电系统的电能。未实施自动切换的变电站普遍使用负载式断路器与负载式断路器+熔断器相结合的装置【5】。如果在正常的情形下，则需要在交换机的进出线箱中使用负载开关，一方面可以发挥出分合操作作用，另一方面可以对负荷电流起到切断作用，无需采取具体的保护对策；如果在变压器出现箱中全部选用熔断器和负载开关，则当发生事故时，将出现跨区跳闸现象，使停电范围增大。

3.4继电保护定值配合不合理

变电系统通常是利用微机保护方式，它的速断时间为0s，过流为0.5s，它的速断保护输出时间通常是40ms。在速断装置中，由于没有考虑到时间协调的概念，所以对变电站内的线路和变电站的速断动作，其动作间隔为0s，相差0.05s。在配电网中负载电流很大而阻抗又很低的情况下，如果出现了线路内的故障，而没有得到有效的保护，则会发生越级跳闸的情况。通常的配电网中使用的是传统的继电保护，这种方法因配置不当和各种设备的误差而造成的。在配电网中，当电网发生事故时，其快速切断保护很容易在下一级动作中做出反应。

4 10kV配电系统继电保护常见问题的应对措施

4.1控制涌流过大

首先，随着时间的增减，励磁涌流大小也会随之衰减，初始阶段的涌流峰值较高，部分低压变压器在7～10次频率周波后，其减弱程度可被忽视。其次，可以根据涌流的特性，适当的延长电流速断保护时间，从而可以有效地避免因励磁涌流引起的某些错误动作。利用这种方式无需改造任何装置，同时可以提供安全保障。虽然这样做会延长故障时间，但却可以保证10kV继电保护系统运行的稳定性。为了防止励磁涌流，也需要延时处理保护装置汇总加速回路，通常10kV继电系统中都采用了不限时间的快速切断保护，并在回路中增加0.1～0.5s的时间间隔。

4.2避免电流互感器饱和

为了提高继电保护装置的安全性，为了避免变压器的饱和，必须从如下几个方面着手：第一，要克服变压器在短路时产生的饱和；第二是要尽可能地减少变压器的阻抗负载，尽可能地增强其强度，减少电缆的电缆长度，增加电缆的横断面；第三是要遵守变压器的原理。对于高电压电机，要按照其输出的电流乘以一定的数值，若超过一定的数值，则判断为故障电流，要采取适当的保护措施【6】。

4.3改进配电所保护设备

当配电网络上部出现故障时，可以对变电站10 KV线路进行动作保护。对于1250 kV以下的配变，为实现对变电站中每台变的进线盒的选用，必须与熔丝配套用电装置进行配套，以实现对变电站的安全防护。配电所进线保护的电源来自于出线箱内，并且大多为特殊线路，所以当电源出口发生故障时，由交换机出口箱起到了防护作用。

4.4定期巡视和检修继电保护设备

继电保护系统，从保护的原理设计、制造公司的工艺制造、以及后期的售后服务等各个方面都有了良好的发展，因此，该危机防护装置的工作能力是非常稳定的，当一个继电保护装置的线路不稳定的时候，也是因为外部因素引发的。因此需要定期巡视继电保护装置，一旦发现异常工况、频繁报警的现象，要立即找出问题并进行维修，而不是等出了问题再进行检查。另外，因电气元件的老化，其工作年限通常只有10～12年，因此，对继电保护装置应加大投资，持续进行设备升级。特别是电源、LCD等易出现故障，最好配合维修，定时更换。

4.5对继电保护工作人员的要求

为了保障继电保护作用，相关工作人员需要深入分析继电保护工作原理，同时需要把握相关规定。在日常工作中精准性的操作相关设备，避免出现错误操作等问题。每位员工都必须熟知当装置改变后可能产生的一种现象和相应的应对方法，掌握定值区、重合闸、备用电源自投的工作状态，具体掌握定值区的转换，准确地掌握重合闸的充电和放电状态，准确地判定备用电源已经就绪。在值班时，操作人员的工作重点检查压板和保护告警等信息，同时需要做好交底工作，保证每一位工作人员对工作的每一步都要心中有数，防止工作中出错。在值班期间，要确认继电保护设备是否完好，保证其工作正常[7]。

5结语

在电力系统中，10kV配电系统发挥着重要的作用，10kV配电系统运行的稳定性关系到人们用电的安全性。因此需要重视10kV配电系统继电保护的常见问题，采取针对性的处理措施，保障继电保护运行的良好性，提高10kV配电系统可控性。

参考文献

[1] 付明立.10kV高压配电系统及继电保护动作实例分析[J].现代建筑电气，2022，13（11）：23-25.

[2] 陈万钦.10kV配电系统继电保护配置及整定计算[J].集成电路应用，2022，39（1）：288-289.

[3] 孙瑨.6kV供配电系统的继电保护探讨[J].中国设备工程，2021（20）：186-187.

[4] 郑文博. ±10kV环状四端柔性直流配电系统过电流过电压协调防护研究[D].广州：华南理工大学，2021.

[5] 贾婷婷. 10kV供配电系统增容改造及能耗监控系统设计研究[D].兰州：兰州理工大学，2020.

[6] 曾枝.10kV配电系统继电保护存在的问题及应对措施探析[J].通讯世界，2018（9）：128-129.

[7] 滑祥.配电变压器的继电保护整定实践[J].电气时代，2022（11）：43-46.