【導(dǎo)讀】事故擴大的主要裝置，是電力系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分。繼電保護及安全自動。員必須熟練掌握，并在運行中正確操作，精心維護。本文對繼電保護進行了細細的闡述，包括繼電保護的發(fā)展、現(xiàn)狀和當前的形勢。還有在繼電保護設(shè)計中，我們?nèi)菀缀雎缘膸讉€方面，并且對于出線段的防。雷也有進一步的了解。

　　

【正文】 不可，不存在誰替代誰的問題。三道防線之間，關(guān)系密切，互相影響，不應(yīng)割裂開來，孤立設(shè)置。 （ 3）電力變壓器繞組各側(cè)選用 WGMOA 的 In等級應(yīng)相同，設(shè)防耐雷可靠性應(yīng)一致。 （ 4）選用沿架空輸電線路導(dǎo)線侵入變電所的雷電波陡度和幅值，即 WGMOA 至被保護物之間的最大允許電氣距離，應(yīng)因地制宜，不應(yīng)全國“一刀切”。 10kv 變電所繼電保護設(shè)計 18 中北大學(xué)分校學(xué)位論文（設(shè)計） 19 3 10 kV 線路保護的整 定 10 kV配電線路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有的是用戶專線，只接一兩個用戶，類似于輸電線路；有的呈放射狀，幾十臺甚至上百臺變壓器 T 接于同一條線路的各個分支上；有的線路短到幾十米，有的線路長到幾十千米；有的線路上配電變壓器容量很小，最大不超過 100 kVA，有的線路上卻達幾千千伏安的變壓器；有的線路上設(shè)有開關(guān)站或用戶變電站，還有多座并網(wǎng)小水電站等。有的線路屬于最末級保護。陜西省鎮(zhèn)安電網(wǎng)中運行的 35 kV變電站共有 7 座，主變壓器 10 臺，總?cè)萘? MVA； 35 kV 線路8 條，總長度 135 km； 10 kV 線路 36 條， 總長度 1240 km；并網(wǎng)的小水電站 41 座（ 21條上網(wǎng)線路），總裝機容量 17020 kW[8]。 10kV 線路的具體問題 對于輸電線路而言，一般無 T 接負荷，至多 T 接一、兩個集中負荷。因此，利用規(guī)范的保護整定計算方法，各種情況都能夠計算，一般均滿足要求。但對于 10 kV配電線路，由于以上所述的特點，在設(shè)計、整定、運行中會碰到一些具體問題，整定計算時需做一些具體的、特殊的考慮，以滿足保護的要求。 保護整定應(yīng)考慮系統(tǒng)運行方式 按《城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則》，為了取得合理的經(jīng)濟效益，城網(wǎng)各級電壓的短路容量應(yīng)該從網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計、電壓等級、變壓器的容量、阻抗的選擇、運行方式等方面進行控制，使各級電壓下斷路器的開斷電流以及設(shè)備的動熱穩(wěn)定電流得到配合，該導(dǎo)則推薦 10kV 短路電流 Ik≤ 16kA。系統(tǒng)最大運行方式，流過保護裝置短路電流最大的運行方式（由系統(tǒng)阻抗最小的電源供電）。系統(tǒng)最小運行方式，流過保護裝置短路電流最小的運行方式（由系統(tǒng)阻抗最大的電源供電）。在無 110 kV系統(tǒng)阻抗資料的情況時，由于 3～ 35 kV系統(tǒng)容量與 110 kV系統(tǒng)比較，相對較小，其各元件阻抗相對較大，則可近似認為 110 kV系統(tǒng)容量為無窮大 ，對實際計算結(jié)果沒有多大影響。選取基準容量 Sjz =100 MVA， 10 kV基準電壓 Ujz =， 10 kV基準電流Ijz = kA， 10 kV基準阻抗 Zjz =。 整定計算方案 10kV 配電線路的保護，一般采用瞬時電流速斷（Ⅰ段）、定時限過電流（ III段）及三相一次重合閘構(gòu)成。特殊線路結(jié)構(gòu)或特殊負荷線路保護，不能滿 足要求時，10kv 變電所繼電保護設(shè)計 20 可考慮增加其它保護，如保護Ⅱ段、電流電壓速斷、電壓閉鎖過電流、電壓閉鎖方向過電流等?，F(xiàn)針對一般保護配置進行分析。 (1) 瞬時電流速斷保護 由于 10 kV 線路一般為多級保護的最末級，或最末級用戶變電站保護的上一級保護。所以，在整定計算中，定值計算偏重靈敏性，對有用戶變電站的線路，選擇性靠重合閘來糾正。分為兩種類型進行整定計算。放射狀類型：按躲過本線路末端（主要考慮主干線）最大三相短路電流整定。時限整定為 0 s（保護裝置只有固有動作時間無人為延時）。 專線類型：按躲過線路上配電變壓器低壓側(cè)出口最大三相短路電流整定。時限整定為 0 s（保護裝置只有固有動作時間無人為延時）。 特殊問題的解決如下。 當線路很短時，最小方式時無保護區(qū)；或下一級為重要的用戶變電站時，可將速斷保護改為限時電流速斷保護。動作電流與下級電流速斷保護配合（即取 倍的下級保護最大速斷值），動作時限較下級電流速斷大一個時間級差，此種情況在城區(qū)較常見，在新建變電站或改造變電站時，建議保護配置采用微機保護，這樣改變保護方式就非常容易。在無法采用其它保護的情況下，可依靠重合閘來保證選擇性。 當線 路較長且較規(guī)則，線路上用戶較少，可采用躲過線路末端最大三相短路電流整定。此種情況一般能同時保證選擇性與靈敏性，按放射狀類型整定。對于多條線路重疊故障，引起主變壓器斷路器越級跳閘時，按常規(guī)，在繼電保護整定計算中是不考慮重疊故障的，但可采用加裝瞬時電流速斷保護，一般可整定于 0 s 動作，使線路故障在盡可能短的時限內(nèi)切除；在上下級保護時限配合可能的情況下，適當調(diào)整 10 kV 線路過電流保護與主變壓器過電流保護的時限級差，以使主變壓器過電流保護有足夠的返回時間。 對于 10 kV 開關(guān)站進線保護，其速斷保護按所有出現(xiàn)的最大 一臺變壓器速斷保護相配合（帶延時）。雙側(cè)電源線路的方向電流速斷保護定值，應(yīng)按躲過本線路末端最大三相短路電流整定；無方向的電流速斷保護定值應(yīng)按躲過本線路兩側(cè)母線最大三相短路電流整定。對雙回線路，應(yīng)以單回運行作為計算的運行方式；對環(huán)網(wǎng)線路，應(yīng)以開環(huán)方式作為計算的運行方式。 單側(cè)電源線路的電流速斷保護定值，按雙側(cè)電源線路的方向電流速斷保護的方法整定。 對于接入供電變壓器的終端線路（含 T 接供電變壓器或供電線路），如變壓器裝有差動保護，線路電流速斷保護定值，允許按躲過變壓器低壓側(cè)母線三相最大短中北大學(xué)分校學(xué)位論文（設(shè)計） 21 路電流整定。如變壓器以電 流速斷作為主保護，則線路電流速斷保護應(yīng)與變壓器電流速斷保護配合整定。 靈敏度校驗（保護性能分析）。按最大運行方式下，線路最大保護范圍不應(yīng)小于線路全長的 50%。按最小運行方式下，線路最小保護范圍不應(yīng)小于線路全長的15%～ 20%。瞬時電流速斷保護雖能迅速切除短路故障，但不能保護線路全長 [9]。 (2) 定時限過電流保護 按躲過本線路最大負荷電流整定。時限整定為 （微機保護），按階梯型原則整定。 特殊問題的解決如下。 當線路較長，過電流保護靈敏度不夠時（如 20 km以上線路），可采用復(fù)壓閉鎖過流或低壓閉鎖過 流保護，此時負序電壓取 e（ Ue 為額定電壓），低電壓取 ～ ，動作電流按正常最大負荷電流整定，只考慮可靠系數(shù)及返回系數(shù)。當保護無法改動時，應(yīng)在該線路適當處加裝柱上斷路器或跌落式熔斷器，作為后一段線路的主保護，其額定電流按后面一段線路的最大負荷電流選取。最終解決辦法是調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使 10 kV 線路供電半徑符合規(guī)程要求。 當過電流保護，靈敏度不夠時（如變壓器為 5～ 10kVA 或線路極長），由于每臺變壓器高壓側(cè)均有跌落式熔斷器，因此可不予考慮。當過電流定值偏大，甚至大于瞬時電流速斷定值時，而導(dǎo) 致保護靈敏度不夠時，可考慮保證 倍的靈敏度（近后備）整定。 對于時限級差配合無法滿足整定要求時，因 10 kV 線路保護處于系統(tǒng)多級保護的最末端，而上級后備保護動作時限限制在一定數(shù)值范圍內(nèi)，可能會出現(xiàn)時限逐級配合后無法滿足要求時，對于只有一臺主變壓器的變電站，可采用主變壓器高壓側(cè)過電流保護相同的動作時限，使主變壓器 10 kV 斷路器動作時間增加 s，有利于該斷路器與 10kV線路保護的配合。與逐級配合整定相比，對用戶的停電影響相同，在實際中也是允許的。 對于上網(wǎng)小水電 10 kV線路 ,應(yīng)躲過小水電輸送的最大 三相短路電流 ,按雙側(cè)電源線路考慮，采用方向過電流保護。 實例分析 系統(tǒng)情況： 10kv 變電所繼電保護設(shè)計 22 兩路 10kV電源進線，一用一備，負荷出線 6 路， 4 臺 630kW 電動機， 2 臺 630kVA變壓器，所以采用單母線分段，兩段負荷分布完全一樣，右邊部分沒畫出，右邊變壓器與一臺電動機為備用。 有關(guān)數(shù)據(jù)：最大運行方式下 10kV母線三相短路電流為 I31=5000A，最小運行方式下 10kV母線三相短路電流為 I32=4000A，變壓器低壓母線三相短路反應(yīng)到高壓側(cè)Id 為 467A。 （ 1）電動機保護整定計算 選用 GL 型繼電器做電動機 過負荷與速斷保護 ① 過負荷保護 )*/(** KiKfIe dKkK ixId zj ? =()= 取 4A 選 GL12/5型動作時限的確定：根據(jù)計算， 2 倍動作電流動作時間為 ,查曲線 10 倍動作時間為 10S ② 電流速斷保護 Idzj=Kjx*Kk*Kq*Ied/Ki= ③ 靈敏度校驗 由于電機配出電纜較短， 50 米以內(nèi)，這里用 10kV母線最小三相短路電流代替電機端子三相短路電流 . Km=(24X15)=2 （ 2）變壓器保護整定計算 ①過電流保護 Idzj=Kjx*Kk*Kgh*Ie/(Kf*Ki)=()= 取 9A 選 GL11/10型 動作時限取 靈敏度為 Km=(20X9)= ② 電流速斷保護 Idzj=Kjx*Kk*Id/Ki=,取 4 倍靈敏度為 Km=(180X4)=2 ③ 單相接地保護 （ 3）母聯(lián)斷路器保護整定計算 采用 GL型繼電器，取消瞬時保護，過電流保護按躲過任一母線的最大負荷電流整定。 Idzj=Kjx*Kk*Ifh/(Kh*Ki)=(*30)= 取 7A 與下級過流保護 (電動機 )配合：電機速斷一次動作電流 360A，動作時間 10S，則母聯(lián)過流與此配合，360/210= 倍 ,動作時間為 (電機瞬動 6 倍時限 )+=,在 GL12 型曲線查得為 5S 曲線 (10 倍 )。所以選擇 GL12/10 型繼電器 。 中北大學(xué)分校學(xué)位論文（設(shè)計） 23 靈敏度校驗 :Km1=(7X30)= Km2=(7X30)= （ 4）電源進線斷路器的保護整定計算 如果采用反時限，瞬動部分無法配合，所以選用定時限。 ① 過電流保護 按照線路過電流保護公式整定 Idzj=Kjx*Kk*Igh/(Kh*Ki)=,取 動作時限的確定 :與母聯(lián)過流保護配合。定時限一次動作電流 500A,為母聯(lián)反時限動作電流 倍 ,定時限動作時限要比反時限此倍數(shù)下的動作時間大 ,查反時限曲線 倍時 t=,所以定時限動作時限為 。選 DL11/20 型與 DS 時間繼電器構(gòu)成保護。 靈敏度校驗 :Km1=()= ②帶時限速斷保護 與相鄰元件速斷保護配合 Idzj=Kjx*Kph*Idz/Ki=,取 20A,延時 ,選 DL11/20 型與 DS 時間繼電器構(gòu)成保護。 靈敏度校驗 :Km=(20X40)=2 三相一次重合閘 10 kV配電線路一般采用 后加速的三相一次重合閘由于安裝于末級保護上，所以不需要與其他保護配合。慮的主要是重合閘的重合成功率，以使用戶負荷盡量少響。10kv 變電所繼電保護設(shè)計 24 根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計分析，架空線路的瞬時性故障次數(shù)，占故障次數(shù)的 70%左右，重合閘的成功率約 50%～ 70%因而重合閘對電力系統(tǒng)供電可靠性起了很大的作用。 重合閘整定時間 ,應(yīng)等于線路對有足夠靈敏系數(shù)的延時段保護的動作時間，加上故障點足夠斷電去游離時間和裕度時間，再減去斷路器合閘固有時間。單側(cè)電源線路的三相重合閘時間除應(yīng)大于故障點斷電去游離時間外，還應(yīng)大于斷路器及操作機構(gòu) ,復(fù)歸原狀準備好再次動作的時 間。 單側(cè)電源線路的三相一次重合閘動作時間不宜小于 1 s。雙側(cè)電源線路的三相重合閘時間，除了考慮單側(cè)電源線路重合閘的因素外，還應(yīng)考慮線路兩側(cè)保護裝置，以不同時間切除故障的可能性。對于多回線并列運行的雙側(cè)電源線路的三相一次重合閘，其無電壓檢定側(cè)的動作時間不宜小于 5 s。 在 10 kV 配電線路中，多為照明負荷，供電可靠性要求較低，短時停電不會造成很大的損失。為了保證瞬時性故障能可靠消除，提高重合閘的重合成功率，可酌情延長重合閘動作時間，一般采用 s 的重合閘時間。 10 kV 配電線路繼電保護的配置雖然簡單， 但由于線路的復(fù)雜性和負荷的多變性，在保護裝置的選型上值得重視。根據(jù)鎮(zhèn)安電網(wǎng)保護配置情況及運行經(jīng)驗，建議在新建變電站保護配置中采用微機保護。微機保護在具備電流速斷、過電流及重合閘的礎(chǔ)上，還應(yīng)具備低壓（或復(fù)壓）閉鎖、時限速斷、帶方向保護等功能，以適應(yīng)線路及負荷變化對保護方式的不同要求。 該整定計算方案經(jīng)多年運行考驗，符合選擇性、靈敏性、速動性、可靠性“四性”原則，對于 10 kV 配電線路，動作時間小于 s，保證了 10 kV 設(shè)備和線路的熱定，同時選擇性好，動作時間準確，未出現(xiàn)誤動情況，保證了供電的可靠性。 中北大學(xué)分校學(xué)位論文（設(shè)計） 25 4 10kv 系統(tǒng)微機保護及其應(yīng)用 隨著我國電力工業(yè)的發(fā)展，變電所自動化和無人值班進入了實用化階段。由于人容易受環(huán)境、情緒、性格、疾病等許多因素影響，因此事實上有不少事故是由人為誤操作引起的，因而采用無人操作確實可以提高運行可靠性。 10kv 供電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)中最直接面對用戶較重要的一個環(huán)節(jié)。它能否安全、穩(wěn)定、可靠的運行，不但直接關(guān)系到企業(yè)等用電的暢通，而且涉及到電力系統(tǒng)能否正常的運行。 傳統(tǒng)意義上的變電站自動化系統(tǒng)實際上是指繼電保護及自動裝置或調(diào)度自動化。而現(xiàn)在的變電站自動化系統(tǒng)，是應(yīng)用計算機 與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，將站內(nèi)間隔層設(shè)備（包括微機繼電保護及自動裝置、測控、直流系統(tǒng)等）以互聯(lián)的方式與主機實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換與處理，從而構(gòu)成一種服務(wù)于電網(wǎng)安全與檢測控制，全分散、全數(shù)字化和可操作的自動控制系統(tǒng)。其優(yōu)點是顯而易見的，下面就采用微機保護的 10kv 變配電所無人值守自動化系統(tǒng)的應(yīng)用進行一些分析和探討。 10kv 供電系統(tǒng)的重要性和必要性 當系統(tǒng)中的某工礦企業(yè)的設(shè)備發(fā)生短路故障時，由于短路電流的熱效應(yīng)和電動力效應(yīng)，往往造成電氣設(shè)備或電氣線路的致命損壞，有時還有可能嚴重到使系統(tǒng)的穩(wěn)定運行遭到破壞；當 10kv 不接 地系統(tǒng)中的某一處發(fā)生一相接地時，就會造成接地相的電壓降低，其他兩相的電壓升高，常此運行就可能使系統(tǒng)中的絕緣遭受損壞，也有進一步發(fā)展為事故的可能。 微機保護作為綜合自動化的一個重要部分，它采用了現(xiàn)代計算機技術(shù)和通信技術(shù)，一方面可改變傳統(tǒng)的二次設(shè)備模式，簡化系統(tǒng)，信息共享，減少電纜，減少占地面積，降低造價；另一方面較好的適應(yīng)無人值班站的發(fā)展，達到減人增效，提高運行可靠性的目的，采用微機保護已成為電網(wǎng)運行管理現(xiàn)代化的趨勢。 10kv 系統(tǒng)中包涵著一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)。又由于一次系統(tǒng)比較簡單，更為直觀，在考慮和設(shè)備上更 為容易；而二次系統(tǒng)相對比較復(fù)雜，并且二次系統(tǒng)包括了大量的繼電保護裝置，自動裝置和二次回路。所謂繼電保護裝置就是在供電系統(tǒng)中用來對一次系統(tǒng)進行監(jiān)測、測量、控制和保護，由繼電器來組成的一套專門的自動裝置。為了確保 10kv 供電系統(tǒng)的正常運行，必須正確的設(shè)置繼電保護裝置。 10kv 供電系統(tǒng)是由變電、輸電、配電和用電等四個環(huán)節(jié)組成。在電力系統(tǒng)中，各種類型的、大量的電氣設(shè)備通過電氣線路緊密連接在一起。 10kv 變電所繼電保護設(shè)計 26 綜上所述，為確保供電系統(tǒng)的正常運行，使工礦企業(yè)安全生產(chǎn)及人民的生活用電得到保障，一個安全、可靠、穩(wěn)定的供配電系統(tǒng)是 一個現(xiàn)代化城市必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施 [10]。 工程應(yīng)用 工程簡介 在某城市高新技術(shù)開發(fā)區(qū)內(nèi)需建設(shè)一個銅金屬精加工工程，根據(jù)工藝流程及其設(shè)備的特點，其高低壓用電負荷達到 萬 KW，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較及與當?shù)毓╇娋謪f(xié)商后，設(shè)計考慮該工程電源采用 110kv 進線。在廠區(qū)內(nèi)設(shè) 110/10kv 變電站一處，根據(jù)用電負荷的分配情況，下設(shè)有 10kv 變配電所 3 處，均位于負荷中心。電源分別引自 110/10kv 變電站。電壓等級為 10kv，考慮到業(yè)主要求按一個比較先進的的工廠建設(shè)，其中要求生產(chǎn)和管理等人員盡量達到優(yōu) 化配置，因此設(shè)計只在 110/10kv 變電站設(shè)有工作站及 模擬屏，而 10kv 變配電所設(shè)計按無人執(zhí)守綜合自動化系統(tǒng)配置。由于篇幅有限，本文只對 10kv 系統(tǒng)微機繼電保護設(shè)計進行簡要的闡述。 系統(tǒng)方案 本工程 10kv 系統(tǒng)采用 DVP600 系列微機保護裝置。 DVP600 無人值守系統(tǒng)由DVP600 系列監(jiān)控及保護裝置機箱、 CAN 通訊網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)路控制器等設(shè)備構(gòu)成全分散安裝的靈活系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，綜合自動化系統(tǒng)主要由廠站層和間隔層兩部分組成，廠站層主要包括工程師站、外設(shè)（如打印機）、遠動通訊裝置等設(shè)備；間隔層為各間隔設(shè)備配置的保護監(jiān)控綜合裝置（如 10kv 線路保護裝置、變壓器主保護及后備保護裝置、電容器保護裝置），直流系統(tǒng)的監(jiān)控裝置等設(shè)備，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖見圖 : 中北大學(xué)分校學(xué)位論文（設(shè)計） 27 工 程 師 站內(nèi) 置 智 能 串 口擴 展 板打 印 機1 1 0 K V 變 電 站D V P 6 3 2微 機 變 壓器 保 護 監(jiān)控 裝 置Y A H 0 2D V P 6 7 1微 機 P T監(jiān) 控 裝 置Y A H 0 3D V P 6 4 1微 機 電 容器 保 護 監(jiān)控 裝 置Y A H 0 4D V P 6 6 1電 動 機 器保 護監(jiān) 控 裝 置Y A H 0 1 8D V P 6 0 2 電 站通 訊 管 理 裝 置. . .發(fā) 送 模 擬 屏 信 息發(fā) 送 運 動 信 息發(fā) 送 其 他 運 傳 信 息1 1 0 K V 變 配 電 所C A N 通 訊 網(wǎng) 絡(luò)D V P 6 3 1微 機 線 路保 護 裝 置Y A H 0 1 圖 10kv 變配電所無人執(zhí)守綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 Fig. 10kv distribution changed by the unattended Shouintegrated automation system structure diagram DVP600系列微機保護及監(jiān)控裝置由多單片機 CPU協(xié)調(diào)工作，雙重化硬件配置，每個單元對應(yīng)于一個獨立的機箱，專用于配電系統(tǒng)的繼電保護和正常電量的測量控制，自己可以獨立地運行。通過 CAN 總線網(wǎng)絡(luò)將各機箱連接起來并由 DVP602 電站通訊管理裝置協(xié)調(diào)工作，并將各種信息上傳給上一級 110/10kv 變電站，這樣構(gòu)成了無人執(zhí)守的 10kv 變配電所綜合自動化系統(tǒng) [11]。 系統(tǒng)的主要功能特點 DVP600 系列保護監(jiān)控裝置