浅析10KV变电站供电系统的保护配置
浅析10KV变电站供电系统的保护配置
摘要: 本文结合10KV供电系统中主要的保护方式，讨论如何合理选择保护方式，提高供电可靠性。
关键词：电力系统；继电保护；配置；整定计算
Abstract: This paper combined with the main protection for 10KV power supply system, discusses how to choose reasonable protection, improve the reliability of power supply.
Key words: power system; relay protection; setting calculation;
中图分类号：TU994
前言：
电力系统由发电、变电、输电、配电和用电等五个环节组成。
各种类型的、大量的电气设备紧密地联结在一起。
由于其覆盖面宽、运行环境复杂以及各种人为的因素的影响，电力系统发生故障难以避免。
电力系统的发、供、用是同时完成的，任何一处发生事故或故障，都有可能对电力系统的运行产生重大影响。
10KV供电系统是电力系统的一部分，能否安全、稳定、可靠地运行，不但直接关系到能否保证用户的用电需求，而且涉及到电力系统能否正常的运行。
110KV供电系统中继电保护的配置
10KV的供电线路、配电变压器一般应设置如下保护配置：
1.1供电线路应配置的继电保护
10KV供电线路一般均装设过电流保护。
当过电流保护的时限不大于0.5～0.7S，并没有保护配合上的要求时，可不装设电流速断保护；自重要的变配电所引出的线路应装设瞬时电流速断保护。
当瞬时电流速断保护不能满足选择性动作时，应装设延时电流速断保护。
1.2配电变压器应配置的继电保护
当配电变压器容量小于400KVA时，一般用高压熔断器保护；当配电变压器容量为400～630KVA时，高压侧采用断路器时，应装设
过电流保护；当过电流保护时限大于0.5S时，应加装电流速断保护；当配电变压器容量为800KVA及以上时，应装设过电流保护；当过流保护时限大于0.5S时，应加装电流速断保护；对于油浸式配电变压器应装设瓦斯保护；另外还应装设温度保护。
210KV供电系统继电保护装置的作用
10KV系统中装设继电保护装置的主要作用是通过小事故范围或预报异常工况，提高系统运行的可靠性，并最大限度地保证供电安全和供电可靠性。
供电系统中运行正常时，能完整、安全地监视各种设备的运行状况，为值班人员提供可靠的运行依据；供电系统中发生故障时，能自动、迅速、由选择性地切除故障部分，保证非故障部分继续运行；当供电系统中出现异常运行工况时，能及时、准确地发出信号或警报，通知值班人员尽快做出处理。
3 继电保护的基本类型
电力系统中的故障种类很多，但最为常见、危害最大的应属各种类型的短路事故。
一旦出现短路故障，则电流将急剧增大、电压将急剧下降、电压与电流之间的相位角将发生变化。
针对物理量的不同变化，可采取不同的保护方式：
反映电流变化的保护：定时限过电流保护、反时限过电流保护、电流速断保护、过负荷保护和零序电流保护等；反映电压变化的保护：过电压保护和低电压保护；既反映电流的变化又反映电压变化的保护：反映电压与电流之间相位角变化的方向过电流保护；放映电压与电流之间比值的距离保护；反映输入电流与输出电流之差的差动保护；反映系统中频率变化的周波保护；反映变压器内部故障的轻瓦斯和重瓦斯保护；反映变压器温度变化的温度保护；
4 电流保护的整定计算
4.110KV输电线路电流保护整定计算
（1）过电流保护。
过电流保护动作电流计算式为：
)/()
式中：—过电流保护继电器的动作电流；
可靠系数，取1.2～1.3；
—自启动系数，可根据计算、试验、或实际运行数据确定；
—电流互感器接线系数，对于两相两继电器的接线方式，=1；对于两相单继电器接线方式，=；
—电流互感器变比；
—最大负荷电流。
（2）电流速断保护。
电流速断保护动作电流计算式为：
式中：—速断保护继电器的动作电流；
—可靠系数，取1.2～1.3；
—电流互感器接线系数；
—被保护线路末端故障时，流过保护处的最大短路电流。
（3）零序电流接地保护。
零序电流保护动作电流计算式为：
式中：—零序电流互感器变比；
—可靠系数，瞬时动作时，取4～5,；延时动作时，取1.5～2；
—线路电压
4.210kV变压器电流保护整定计算
（1）反时限过电流保护。
反时限过电流保护整定计算式为：
式中：—反时限过电流保护继电器的动作电流；
—可靠系数，取1.25～1.3；
—返回系数，取0.8；
—负荷自启动系数，一般取1.25～1.3；
—电流互感器接线系数；
—电流互感器变比；
—变压器额定电流；
（2）电流速断保护。
电流速断保护的动作电流的计算式为：
式中：—变压器低压侧三相短路电流的最大值；
—电流互感器接线系数；
（3）定时限过电流保护
①按躲过变压器最大负荷电流整定计算式为：
式中：—可靠系数，取1.2～1.3；
—返回系数，取0.8～0.85；
—负荷自启动系数，一般取1.2～1.5；
—电流互感器接线系数；
—电流互感器变比；
—变压器额定电流；
②按上、下级保护装置定时配合整定的计算为：
式中：—可靠系数，取1.1～1.2;
—上级保护断路器处过电流保护一次动作电流；
—下级保护断路器处过电流保护一次动作电流；
5 过电流保护动作时限的整定原则
为使过电流保护具有一定的选择性，各相元件的过电流保护应具有不同的动作时间，如图1所示：
图1 元件动作示意图
在线路L1、L2、L3的靠近电源端分别装有过流保护装置1、2、3。
当D1点发生短路时，短路电流由电源提供并流过保护装置1、2、3，当短路电流大于它们的整定值时，各套保护装置均启动。
但按选择性的要求，应只由保护装置3动作于跳闸。
在故障切除后，保护装置1、2返回。
因此就必须使保护装置2的动作时间较保护装置1长一些；而保护装置3又要比保护装置2长一些，并依此类推：即。
不难看出，各级保护装置的动作时限是由末端向电源逐级增大
的，也就是越靠近电源端，保护的动作时限越长。
各级之间的时限均差一个固定的数值，称其为时限级差Dt 。
对于定时限过电流保护的时限级差Dt，一般为0.5s；对于反时限的时限级差Dt，一般为0.7s。
越靠近电源端线路的阻抗越小，短路电流越大，而保护的动作时间越长，当过电流保护时限不能满足要求时，必须加装电流速断或延时电流速断保护。
6 总结
合理选择与配置10KV供电系统的继电保护，既能快速有效地切除故障设备和线路，又能满足选择性的要求，将事故停电范围降到最低，提高供电可靠性和社会经济效益。
参考文献：
[1]电力系统继电保护与安全自动装置整定计算[M]，中国电力出版社。
[2]电力工程电气设计手册[M]，中国电力出版社。
[3]基于B/S的继电保护运行与故障信息自动化管理的设想刘达应[期刊论文]—城市建设 20104）。
作者简介：林少锋，海南供电公司检修公司二次班工作负责人。
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