淺論10kV供電系統(tǒng)的繼電保護的設(shè)計方案

1、 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書淺論10kv供電系統(tǒng)的繼電保護的設(shè)計方案 摘 要電力系統(tǒng)是由發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等五個環(huán)節(jié)組成的。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地聯(lián)結(jié)在一起。由于其覆蓋的地域極其遼闊、運行環(huán)境極其復(fù)雜以及各種人為因素的，電氣故障的發(fā)生是不可避免的。由于電力系統(tǒng)的特殊性，上述五個環(huán)節(jié)應(yīng)是環(huán)環(huán)相扣、時時平衡、缺一不可，又幾乎是在同一時間內(nèi)完成的。在電力系統(tǒng)中的任何一處發(fā)生事故，都有可能對電力系統(tǒng)的運行產(chǎn)生重大影響。本文10kv供電繼電保護設(shè)置方案如下：相間故障保護采用遠后備方式、兩段式電流保護、瞬時限流速斷保護、延時限流速斷保護、過流保護；接地保護采用

2、零序電流保護方式；10kv配電線路采用后加速的三相一次重合閘；10kv線路裝設(shè)兩段式電流保護，不帶時限的電流速斷保護和帶時限的過流保護；對于連接發(fā)電廠母線和10kv的單回線，裝設(shè)帶方向或不帶方向的電流速斷保護和過流保護。對于10kv不宜解列的線路，采用縱差、橫差等保護。10kv供電系統(tǒng)中變壓器的低壓側(cè)裝設(shè)短路保護和過負荷保護。短路保護作為保護母線、變壓器干線的主保護, 并作為配電線路的后備保護。10kv繼電保護裝置的運行維護是電力系統(tǒng)的一個重要部分，它能否安全、穩(wěn)定、可靠地運行，直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的正常運行。關(guān)鍵詞：10kv繼電器；繼電保護裝置；運行維護abstractthe power sy

3、stem is composed by the five aspects of power generation, substation, transmission, distribution and electricity. in the electrical power system, each kind of type, the massive electrical equipment through the electrical line joins closely in together. because its cover region is extremely vast, the

4、 movement environment is extremely complex as well as each human factor, the electrical failure occurrence is inevitable. as a result of the electrical power system particularity, the above five links should be are linked together, balance at times, indispensably, also is nearly completes during the

5、 same period of time. has the accident in electrical power system any, all has the possibility to have the significant influence to the electrical power system movement.this article 10kv power supply relay settings are as follows: phase fault protection using remote backup, two-stage current protect

6、ion limit of instantaneous flow rate off protection, delay limits the flow rate circuit protection, over current protection; ground protection zero sequence current protection; accelerated three-phase 10 kv distribution lines using a heavy closing; 10kv line installed two-stage current protection, w

7、ithout a time limit of the current instantaneous over current protection and over-current protection with time limit; single line for connecting the power plant bus and 10kv installed with the direction or without the direction of current instantaneous over current protection and over current protec

8、tion. for 10kv should not be running out of line, using longitudinal, transverse and poor protection. 10kv power supply system of the transformer low voltage side of the installation of short-circuit protection and overload protection. short-circuit protection as the protection of busbars, transform

9、ers route protection and backup protection of distribution lines. 10kv operation and maintenance of the protection device is an important part of the power system, whether it can secure, stable and reliable operation is directly related to the normal operation of the entire system.key words: 10kv re

10、play; protection equipment of relay; operation and maintenance目 錄摘 要iabstractii第一章 緒論11.110kv供電系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的重要位置11.2 繼電保護的開發(fā)研究概況11.3 本文安排3第二章 10kv供電系統(tǒng)繼電保護的配置方案42.1 反映相間故障的保護42.2 反映接地故障的保護52.3 本章小結(jié)5第三章 10kv配電線路與系統(tǒng)的整定計算63.1 10kv配電線路63.2 配電線路的整定計算63.2.1 重合閘73.2.2有關(guān)保護選型73.3 本章小結(jié)7第四章 10kv供電系統(tǒng)中的繼電保護94.1 10kv供

11、電系統(tǒng)的繼電保護運行狀況94.2 10kv供電系統(tǒng)繼電保護裝置的任務(wù)94.3 對繼電保護裝置的基本要求94.4 繼電保護的常見類型114.5 本章小結(jié)18第五章 10kv供電系統(tǒng)繼電保護的選擇性應(yīng)用195.1 10kv系統(tǒng)中應(yīng)配置的繼電保護195.1.1 10kv線路應(yīng)配置的繼電保護195.1.2 10kv配電變壓器應(yīng)配置的繼電保護195.1.3 10kv分段母線應(yīng)配置的繼電保護195.2 10kv配電系統(tǒng)的保護配置情況195.3 10kv配電保護配置的比較225.4 本章小結(jié)23第六章 提高10kv供電系統(tǒng)繼電保護可靠性的措施246.1 加強可靠性管理246.2 重視技術(shù)進步246.3本章小

12、結(jié)25結(jié)束語26參考文獻27致謝28第一章 緒論1.1 10kv供電系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的重要位置電力系統(tǒng)是由發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等五個環(huán)節(jié)組成的。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地聯(lián)結(jié)在一起。由于其覆蓋的地域極其遼闊、運行環(huán)境極其復(fù)雜以及各種人為因素的影響，電氣故障的發(fā)生是不可避免的。由于電力系統(tǒng)的特殊性，上述五個環(huán)節(jié)應(yīng)是環(huán)環(huán)相扣、時時平衡、缺一不可，又幾乎是在同一時間內(nèi)完成的。在電力系統(tǒng)中的任何一處發(fā)生事故，都有可能對電力系統(tǒng)的運行產(chǎn)生重大影響。例如，當系統(tǒng)中的某工礦的設(shè)備發(fā)生短路事故時，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還有

13、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，也有進一步為事故的可能。10kv供電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的一部分。它能否安全、穩(wěn)定、可靠地運行，不但直接關(guān)系到企業(yè)用電的暢通，而且涉及到電力系統(tǒng)能否正常的運行。因此要全面地理解和執(zhí)行地區(qū)電業(yè)部門的有關(guān)標準和規(guī)程以及相應(yīng)的國家標準和規(guī)范。1.2 繼電保護的開發(fā)研究概況1、繼電保護的基本介紹（1）繼電保護名詞解析：研究電力系統(tǒng)故障和危及安全運行的異常狀況，以探討其對策的反事故自動化措施。因在其發(fā)展過程中曾主要用有觸點的繼電器來保護電力系統(tǒng)及其

14、元件（發(fā)電機、變壓器、輸電線路等），使之免遭損害，所以也稱繼電保護。基本任務(wù)是：當電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時，在可能實現(xiàn)的最短時間和最小區(qū)域內(nèi)，自動將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，或發(fā)出信號由值班人員消除異常工況根源，以減輕或避免設(shè)備的損壞和對相鄰地區(qū)供電的影響。（2）繼電保護裝置必須具備以下5項基本性能：安全性：在不該動作時，不誤動；可靠性：在該動作時，不拒動；速動性：能以最短時限將故障或異常從系統(tǒng)中切除或隔離；選擇性：在自身整定的范圍內(nèi)切除故障，保證最大限度地向無故障部分繼續(xù)供電，不越級跳閘；靈敏性。反映故障的能力，通常以靈敏系數(shù)表示；不拒動不誤動是關(guān)鍵。（3）繼電保護的基本概念在電力系統(tǒng)運行中

15、，外界因素（如雷擊、鳥害）、內(nèi)部因素（絕緣老化，損壞等）及操作等，都可能引起各種故障及不正常運行的狀態(tài)出現(xiàn)，常見的故障有：單相接地；三相接地；兩相接地；相間短路；短路等。 電力系統(tǒng)非正常運行狀態(tài)有：過負荷，過電壓，非全相運行，振蕩，次同步諧振，同步發(fā)電機短時失磁異步運行等。 電力系統(tǒng)繼電保護和安全自動裝置是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障和不正常運行情況時，用于快速切除故障，消除不正常狀況的重要自動化技術(shù)和設(shè)備。電力系統(tǒng)發(fā)生故障或危及其安全運行的事件時，他們能及時發(fā)出告警信號，或直接發(fā)出跳閘命令以終止事件。（4）繼電保護的基本任務(wù)自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，

16、保證其他無故障部分迅速恢復(fù)正常運行。 反映電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)運行維護的條件（如有無經(jīng)常值班人員）而動作于信號，以便值班員及時處理，或由裝置自動進行調(diào)整，或?qū)⒛切├^續(xù)運行就會引起損壞或發(fā)展成為事故的電氣設(shè)備予以切除。此時一般不要求保護迅速動作，而是根據(jù)對電力系統(tǒng)及其元件的危害程度規(guī)定一定的延時，以免暫短地運行波動造成不必要的動作和干擾而引起的誤動。 繼電保護裝置還可以與電力系統(tǒng)中的其他自動化裝置配合，在條件允許時，采取預(yù)定措施，縮短事故停電時間，盡快恢復(fù)供電，從而提高電力系統(tǒng)運行的可靠性。（5）電力系統(tǒng)對繼電保護的基本要求繼電保護裝置為了完成自動迅速，有選擇的跳開特定的斷路器；以及

17、反映電氣原件的不正常運行狀態(tài)，必須在技術(shù)上滿足選擇性、速動性、靈敏性和可靠性四個基本要求。對于作用于繼電器跳閘的繼電保護，應(yīng)同時滿足四個基本要求，而對于作用于信號以及只反映不正常的運行情況的繼電保護裝置，這四個基本要求中有些要求可以降低。2、繼電保護發(fā)展史19世紀的最后25年里，作為最早的繼電保護裝置熔斷器已開始應(yīng)用。電力系統(tǒng)的發(fā)展，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，短路容量不斷增大，到20世紀初期產(chǎn)生了作用于斷路器的電磁型繼電保護裝置。雖然在1928年電子器件已開始被應(yīng)用于保護裝置，但電子型靜態(tài)繼電器的大量推廣和生產(chǎn)，只是在50年代晶體管和其他固態(tài)元器件迅速發(fā)展之后才得以實現(xiàn)。靜態(tài)繼電器有較高的靈敏度和動作

18、速度、維護簡單、壽命長、體積小、消耗功率小等優(yōu)點，但較易受環(huán)境溫度和外界干擾的影響。1965年出現(xiàn)了應(yīng)用計算機的數(shù)字式繼電保護。大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展,微處理機和微型計算機的普遍應(yīng)用,極大地推動了數(shù)字式繼電保護技術(shù)的開發(fā)，目前微機數(shù)字保護正處于日新月異的研究試驗階段，并已有少量裝置正式運行。3、我國繼電保護發(fā)展史我國從70年代末即已開始了計算機繼電保護的研究，高等院校和科研院所起著先導(dǎo)的作用。華中理工大學(xué)、東南大學(xué)、華北電力學(xué)院、西安交通大學(xué)、天津大學(xué)、上海交通大學(xué)、重慶大學(xué)和南京電力自動化研究院都相繼研制了不同原理、不同型式的微機保護裝置。1984年原華北電力學(xué)院研制的輸電線路微機保護

19、裝置首先通過鑒定，并在系統(tǒng)中獲得應(yīng)用，揭開了我國繼電保護發(fā)展史上新的一頁，為微機保護的推廣開辟了道路。在主設(shè)備保護方面，東南大學(xué)和華中理工大學(xué)研制的發(fā)電機失磁保護、發(fā)電機保護和發(fā)電機變壓器組保護也相繼于1989、1994年通過鑒定，投入運行。南京電力自動化研究院研制的微機線路保護裝置也于1991年通過鑒定。天津大學(xué)與南京電力自動化設(shè)備廠合作研制的微機相電壓補償式方向高頻保護，西安交通大學(xué)與許昌繼電器廠合作研制的正序故障分量方向高頻保護也相繼于1993、1996年通過鑒定。至此，不同原理、不同機型的微機線路和主設(shè)備保護各具特色，為電力系統(tǒng)提供了一批新一代性能優(yōu)良、功能齊全、工作可靠的繼電保護裝置

20、。隨著微機保護裝置的研究，在微機保護軟件、算法等方面也取得了很多理論成果?？梢哉f從90年代開始我國繼電保護技術(shù)已進入了微機保護的時代。1.3 本文安排本次畢業(yè)論文是淺論10kv供電系統(tǒng)的繼電保護。一般企業(yè)高壓供電系統(tǒng)中均為10kv系統(tǒng)。除早期建設(shè)的10kv系統(tǒng)中，較多采用的是直流操作的定時限過電流保護和瞬時電流速斷保護外，近些年來飛速建設(shè)的電網(wǎng)上一般均采用了環(huán)網(wǎng)或手車式高壓開關(guān)柜，繼電保護方式多為交流操作的反時限過電流保護裝置。很多重要企業(yè)為雙路10kv電源、高壓母線分段但不聯(lián)絡(luò)或雖能聯(lián)絡(luò)但不能自動投入。在系統(tǒng)供電的可靠性、故障響應(yīng)的靈敏性、保護動作的選擇性、切除故障的快速性以及運行方式的靈活

21、性、運行人員的熟練性上都存在著一些急待解決的。其次配電系統(tǒng)在整個供電系統(tǒng)中是非常重要的組成部分，因為它的任何故障都會直接影響到為用戶服務(wù)，文章中也會單獨一章寫10kv配電系統(tǒng)繼電保護的配置，也是10kv供電系統(tǒng)繼電保護設(shè)計方案中不可缺少的重要部分。第二章 10kv供電系統(tǒng)繼電保護的配置方案2.1 反映相間故障的保護1、相間故障的保護裝置由電流繼電器構(gòu)成，應(yīng)接于兩相電流互感器上，并在同一電網(wǎng)的所有線路上均接于相同的兩相上，通常都是接到a、c兩相，保證在大部分兩點接地故障時，只切除1個故障點。根據(jù)靈敏度的不同要求，保護裝置可由1個或2個繼電器構(gòu)成。后備保護和主保護合為一套保護裝置，采用遠后備方式。

22、10kv線路一般應(yīng)裝設(shè)兩段式電流保護，不帶時限的電流速斷保護和帶時限的過流保護。當過流保護的時限為0.5-0.7s，且沒有保護配合上的要求時，可只裝過流保護。當采用兩段式電流保護，瞬時電流速斷保護不能滿足選擇性動作時，應(yīng)裝設(shè)限時電流速斷保護。2、對于帶電抗器的線路，由于斷路器遮斷容量的限制，不應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護，而應(yīng)由母線保護或其它保護切除電抗器前的故障。一般在電抗器后短路時，母線的殘余電壓很高，能夠保證系統(tǒng)非故障部分的連續(xù)運行。故采用簡單的過流保護就可以滿足要求。3、對于連接發(fā)電廠母線和另一電源的電壓為10kv的單回線，應(yīng)裝設(shè)帶方向或不帶方向的電流速斷保護和過流保護。若選擇性、靈敏度不滿足要

23、求時，可采用下列保護方式：（1）對于短線路，其長度為12km時，可以采用縱聯(lián)差動保護。（2）并聯(lián)的電纜線路，用橫聯(lián)差動保護作為主保護，帶方向或不帶方向的電流保護作為后備保護。（3）對于并列運行的平行線路，采用橫聯(lián)電流差動保護作主保護，帶方向或不帶方向的電流保護作后備保護。4、10kv分段母線應(yīng)配置的繼電保護。對于不并列運行的分段母線，在分段斷路器處應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護，但只在斷路器合閘的瞬間投入，合閘后自動解除；另外裝設(shè)過流保護。如采用的是反時限過流保護時，其瞬動部分應(yīng)解除；對于負荷等級較低的配電所可不裝設(shè)保護。對于10kv復(fù)雜結(jié)構(gòu)線路（閉合的環(huán)形電路等），為了簡化保護，可采用故障時先將網(wǎng)絡(luò)自動

24、解列而后恢復(fù)的方法。對于不宜解列的線路，可采用縱差、橫差等保護。5、10kv配電變壓器應(yīng)配置的繼電保護。（1）當配電變壓器容量小于400kva時，一般采用高壓熔斷器保護。（2）當配電變壓器容量為400630kva，高壓側(cè)采用斷路器時，應(yīng)裝設(shè)過流保護，而當過流保護時限大于0.5s時，還應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護。對于車間內(nèi)油浸式配電變壓器還應(yīng)裝設(shè)氣體保護。（3）當配電變壓器容量為800kva及以上時，應(yīng)裝設(shè)過流保護，而當過流保護時限大于0.5s時，還應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護。（4）油浸式配電變壓器還應(yīng)裝設(shè)氣體保護和溫度保護。2.2 反映接地故障的保護當出線不多時，一般裝設(shè)絕緣監(jiān)察裝置，即當出現(xiàn)一相接地時，利用

25、tv的開口兩端有無零序電壓來實現(xiàn)絕緣監(jiān)察。它可以在tv柜上通過3塊相電壓表和1塊線電壓表（通過轉(zhuǎn)換開關(guān)可觀察3個線電壓）看到“一低、兩高、三不變”。接在開口三角形開口兩端的過壓繼電器動作，其常開接點接通信號繼電器，并發(fā)出預(yù)告信號。采用這種裝置比較簡單，但不能發(fā)現(xiàn)是哪條線路故障。為了查找故障線路，需要電氣人員按照預(yù)先制定的“拉路序位圖”依次拉路查找，并隨之合上未接地的回路，直到找到接地點為止。可以看出，這種裝置適合出線回路少的線路。當出線回線較多時，往往采用零序電流保護方式。該方式是利用接地故障線路零序電流較非接地故障線路零序電流大的特點構(gòu)成的。零序電流保護一般使用在有條件安裝零序電流互感器的電

26、纜線路或經(jīng)電纜引出的架空線路上。當在電纜出線上安裝零序電流互感器時，其一次側(cè)為被保護電纜的三相導(dǎo)線，鐵心套在電纜外，其二次側(cè)接零序電流繼電器。當正常運行或發(fā)生相間短路時，一次側(cè)電流均為零。二次側(cè)只有因?qū)Ь€排列不對稱而產(chǎn)生的不平衡電流。當發(fā)生一相接地時，零序電流反映到二次側(cè)，并流入零序電流繼電器，使其動作發(fā)出信號。在安裝零序電流保護裝置時，應(yīng)特別注意的一點是：電纜頭的接地線必須穿過零序電流互感器的鐵心。這是由于被保護電纜發(fā)生一相接地時，全靠穿過零序電流互感器鐵心的電纜頭接地線通過零序電流起作用，否則互感器二次側(cè)也就不能感應(yīng)出電流，因而繼電器也就不可能動作。2.3 本章小結(jié)由于l0kv系統(tǒng)中包含一

27、次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)。一次系統(tǒng)比較簡單、直觀，并在考慮和設(shè)置上較為容易；而二次系統(tǒng)相對較為復(fù)雜，且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)進行的監(jiān)視、測量、控制和保護。為確保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。 第三章 10kv配電線路與系統(tǒng)的整定計算3.1 10kv配電線路10kv配電線路結(jié)構(gòu)特點是一致性差，如有的為用戶專線，只接帶一、二個用戶，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；有的線路短到幾百m，有的線路長到幾十km；有的線路由35kv變電所出線，有的線路由110kv變電所出

28、線；有的線路上的配電變壓器很小，最大不過100kva，有的線路上卻有幾千kva的變壓器；有的線路屬于最末級保護，有的線路上設(shè)有開關(guān)站或有用戶變電所等。對于輸電線路，由于其比較規(guī)范，一般無t接負荷，至多有一、二個集中負荷的t接點。因此，利用規(guī)范的保護整定計算方法，各種情況均可一一計算，一般均可滿足要求。對于配電線路，由于以上所述的特點，整定計算時需做一些具體的特殊的考慮，以滿足保護選擇性、快速性、靈敏性、可靠性的要求。3.2 配電線路的整定計算我國的10kv配電線路的保護，一般采用電流速斷、過電流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，可考慮增加其它保護（如：保護段

29、、電壓閉鎖等）。下面的討論，是針對一般保護配置而言的。1、過電流保護。過電流保護動作電流計算式為： （3-1）式中：過電流保護繼電器的動作電流；可靠系數(shù)，取1.21.3；返回系數(shù)，取0.85；自啟動系數(shù)，可根據(jù)計算、試驗、或?qū)嶋H運行數(shù)據(jù)確定；電流互感器接線系數(shù)，對于兩相兩繼電器的接線方式，;對于兩相單繼電器接線方式；電流互感器變比；最大負荷電流。2、電流速斷保護。電流速斷保護動作電流計算式為： （3-2）式中：速斷保護繼電器的動作電流；可靠系數(shù)，取1.21.3；電流互感器接線系數(shù)；電流互感變比； 被保護線路末端故障時，流過保護出的最大短路電流。3、零序電流接地保護。零序電流保護動作電流計算式為

30、： （3-3）式中： 零序電流互感器變比；可靠系數(shù)，瞬時動作時，取45；延時動作，取1.52；電流互感器接線系數(shù)；電流互感器變比；線路相電壓。3.2.1 重合閘10kv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。重合閘所考慮的主要為重合閘的重合成功率及縮短重合停電時間，以使用戶負荷盡量少受影響。重合閘的成功率主要決定于電弧熄滅時間、外力造成故障時的短路物體滯空時間（如：樹木等）。電弧熄滅時間一般小于0.5s，但短路物體滯空時間往往較長。因此，對重合閘重合的連續(xù)性，重合閘時間采用0.81.5s；農(nóng)村線路，負荷多為照明及不長期運行的小型電動機等負荷，供電

31、可靠性要求較低，短時停電不會造成很大的損失。為保證重合閘的成功率，一般采用2.0s的重合閘時間。資料證明，將重合閘時間由0.8s延長到2.0s，將使重合閘成功率由40%以下提高到60%左右。3.2.2有關(guān)保護選型10kv線路保護裝置的配置雖然較簡單，但由于線路的復(fù)雜性和負荷的多變性，保護裝置的選型還是值得重視的。根據(jù)諸城電網(wǎng)保護配置情況及運行經(jīng)驗資料，建議在新建變電所中應(yīng)采用保護配置全面的微機保護。微機保護在具備電流速斷、過電流及重合閘的基礎(chǔ)上，還應(yīng)具備低壓（或復(fù)壓）閉鎖、時限速斷等功能，以適應(yīng)線路及負荷變化對保護方式的不同要求。3.3 本章小結(jié)有關(guān)10kv繼電保護的一些問題：勵磁涌流對變電所

32、10kv線路保護的影響電流速斷保護作為10kv配電線路的主要保護，是按照最大運行方式下線路末端三相短路電流來整定的，由于考慮到靈敏度大于1.2，因此動作電流值往往取得較小，特別是在線路較長，配電變壓器較多時，即系統(tǒng)阻抗較大時，動作電流取值會更小。因此在整定時沒有考慮到配電變壓器投入時的勵磁涌流對無時限電流速斷保護的影響，即勵磁涌流的起始值遠超過無時限速斷保護定值，造成一些變電所的10kv出線在檢修后恢復(fù)送電時，開關(guān)合上即保護動作跳閘或運行過程中頻繁跳閘的情況發(fā)生。這些容易出現(xiàn)的問題相關(guān)工作人員需要了解繼電保護的相關(guān)重要性，同時也要掌握解決常見問題的方法，這需要不斷的學(xué)習(xí)新知識同時也要不斷的請教

33、有資歷的老師傅才能得以解決問題。第四章 10kv供電系統(tǒng)中的繼電保護4.1 10kv供電系統(tǒng)的繼電保護運行狀況1、供電系統(tǒng)的正常運行這種狀況是指系統(tǒng)中各種設(shè)備或線路均在其額定狀態(tài)下進行工作；各種信號、指示和儀表均工作在允許范圍內(nèi)的運行；2、 供電系統(tǒng)的故障這種狀況系指某些設(shè)備或線路出現(xiàn)了危及其本身或系統(tǒng)的安全運行，并有可能使事態(tài)進一步擴大的運行狀況；3、 供電系統(tǒng)的異常運行這種狀況系指系統(tǒng)的正常運行遭到了破壞，但尚未構(gòu)成故障時的運行狀況。4.2 10kv供電系統(tǒng)繼電保護裝置的任務(wù)1、在供電系統(tǒng)中運行正常時，它應(yīng)能完整地、安全地監(jiān)視各種設(shè)備的運行狀況，為值班人員提供可靠的運行依據(jù)；2、如供電系統(tǒng)

34、中發(fā)生故障時，它應(yīng)能自動地、迅速地、有選擇性地切除故障部分，保證非故障部分繼續(xù)運行；3、當供電系統(tǒng)中出現(xiàn)異常運行工作狀況時，它應(yīng)能及時地、準確地發(fā)出信號或警報，通知值班人員盡快做出處理；不難看出，在10kv系統(tǒng)中裝設(shè)繼電保護裝置的主要作用是通過縮小事故范圍或預(yù)報事故的發(fā)生，來達到提高系統(tǒng)運行的可靠性，并最大限度地保證供電的安全和不間斷?？梢韵胂螅?0kv系統(tǒng)中利用熔斷器去完成上述任務(wù)是不能滿足要求的。因為熔斷器的安秒特性不甚完善，熄滅高壓電路中強烈電弧的能力不足，甚至有使故障進一步擴大的可能；同時還延長了停電的歷時。只有采用繼電保護裝置才是最完美的措施。因此，在10kv系統(tǒng)中的繼電保護裝置就

35、成了供電系統(tǒng)能否安全可靠運行的不可缺少的重要組成部分。4.3 對繼電保護裝置的基本要求對繼電保護裝置的基本要求有四點：即選擇性、靈敏性、速動性和可靠性1、選擇性當供電系統(tǒng)中發(fā)生故障時，繼電保護裝置應(yīng)能有選擇性地將故障部分切除。也就是它應(yīng)該首先斷開距離故障點最近的斷路器，以保證系統(tǒng)中其它非故障部分能繼續(xù)正常運行。系統(tǒng)中的繼電保護裝置能滿足上述要求的，就稱為有選擇性；否則就稱為沒有選擇性。主保護和后備保護：10kv供電系統(tǒng)中的電氣設(shè)備和線路應(yīng)裝設(shè)短路故障保護。短路故障保護應(yīng)有主保護、后備保護，必要時可增設(shè)輔助保護。當在系統(tǒng)中的同一地點或不同地點裝有兩套保護時，其中有一套動作比較快，而另一套動作比較

36、慢，動作比較快的就稱為主保護；而動作比較慢的就稱為后備保護。即：為滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備的要求，能以最快速度有選擇地切除被保護設(shè)備和線路故障的保護，就稱為主保護；當主保護或斷路器拒動時，用以切除故障的保護，就稱為后備保護。后備保護不應(yīng)理解為次要保護，它同樣是重要的。后備保護不僅可以起到當主保護應(yīng)該動作而未動作時的后備，還可以起到當主保護雖已動作但最終未能達到切除故障部分的作用。除此之外，它還有另外的意義。為了使快速動作的主保護實現(xiàn)選擇性，從而就造成了主保護不能保護線路的全長,而只能保護線路的一部分。也就是說，出現(xiàn)了保護的死區(qū)。這一死區(qū)就必須利用后備保護來彌補不可。近后備和遠后備：當主保護或斷路器拒

37、動時，由相臨設(shè)備或線路的保護來實現(xiàn)的后備稱為遠后備保護；由本級電氣設(shè)備或線路的另一套保護實現(xiàn)后備的保護，就叫近后備保護；輔助保護：為補充主保護和后備保護的性能或當主保護和后備保護退出運行而增設(shè)的簡單保護，稱為輔助保護。2、靈敏性靈敏性系指繼電保護裝置對故障和異常工作狀況的反映能力。在保護裝置的保護范圍內(nèi)，不管短路點的位置如何、不論短路的性質(zhì)怎樣，保護裝置均不應(yīng)產(chǎn)生拒絕動作；但在保護區(qū)外發(fā)生故障時,又不應(yīng)該產(chǎn)生錯誤動作。保護裝置靈敏與否，一般用靈敏系數(shù)來衡量。保護裝置的靈敏系數(shù)應(yīng)根據(jù)不利的運行方式和故障類型進行。靈敏系數(shù)為被保護區(qū)發(fā)生短路時，流過保護安裝處的最小短路電流與保護裝置一次動作電流的比

38、值，即: （4-1）靈敏系數(shù)越高，則反映輕微故障的能力越強。各類保護裝置靈敏系數(shù)的大小，根據(jù)保護裝置的不同而不盡相同。對于多相保護，取兩相短路電流最小值;對于10kv不接地系統(tǒng)的單相短路保護取單相接地電容電流最小值;3、速動性速動性是指保護裝置應(yīng)能盡快地切除短路故障。縮短切除故障的時間，就可以減輕短路電流對電氣設(shè)備的損壞程度，加快系統(tǒng)電壓的恢復(fù)，從而為電氣設(shè)備的自啟動創(chuàng)造了有利條件，同時還提高了發(fā)電機并列運行的穩(wěn)定性。所謂故障的切除時間是指保護裝置的動作時間與斷路器的跳閘時間之和。由于斷路器一經(jīng)選定，其跳閘時間就已確定，目前我國生產(chǎn)的斷路器跳閘時間均在0.02s以下。所以實現(xiàn)速動性的關(guān)鍵是選用

39、的保護裝置應(yīng)能快速動作。4、可靠性保護裝置應(yīng)能正確的動作，并隨時處于準備狀態(tài)。如不能滿足可靠性的要求，保護裝置反而成為了擴大事故或直接造成故障的根源。為確保保護裝置動作的可靠性，則要求保護裝置的設(shè)計原理、整定計算、安裝調(diào)試要正確無誤；同時要求組成保護裝置的各元件的質(zhì)量要可靠、運行維護要得當、系統(tǒng)應(yīng)盡可能的簡化有效，以提高保護的可靠性。4.4 繼電保護的常見類型1、反時限過電流保護（1）什么是反時限過電流保護繼電保護的動作時間與短路電流的大小有關(guān)，短路電流越大，動作時間越短；短路電流越小，動作時間越長，這種保護就叫做反時限過電流保護。（2）繼電器的構(gòu)成反時限過電流保護是由gl-15（25）感應(yīng)型

40、繼電器構(gòu)成的。這種保護方式廣泛于一般工礦中，感應(yīng)型繼電器兼有電磁式電流繼電器（作為起動元件）、電磁式時間繼電器（作為時限元件）、電磁式信號繼電器（作為信號元件）和電磁式中間繼電器（作為出口元件）的功能，用以實現(xiàn)反時限過電流保護；另外，它還有電磁速斷元件的功能，又能同時實現(xiàn)電流速斷保護。采用這種繼電器,就可以采用交流操作，無須裝設(shè)直流屏等設(shè)備；通過一種繼電器還可以完成兩種保護功能（體現(xiàn)了繼電器的多功能性），也可以大大簡化繼電保護裝置。但這種繼電器雖外部接線簡單，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，調(diào)試比較困難；在靈敏度和動作的準確性、速動性等方面也遠不如電磁式繼電器構(gòu)成的繼電保護裝置。（3）反時限過電流保護的基

41、本原理圖4-2反時限展電流展開圖圖4-1 反時限過電流原理圖當供電線路發(fā)生相間短路時，感應(yīng)型繼電器ka1或（和）ka2達到整定的一定時限后動作，首先使其常開觸點閉合，這時斷路器的脫扣器yr1或（和）yr2因有ka1或（和）ka2的常閉觸點分流（短路），而無電流通過,故暫時不會動作。但接著ka1或（ka2）的常閉觸點斷開，因yr1或（和）yr2因“去分流”而通電動作，使斷路器跳閘，同時繼電器本身的信號牌掉下，給出信號。在這里應(yīng)予說明，在采用“去分流”跳閘的反時限過電流保護裝置中，如繼電器的常閉觸點先斷開而常開觸點后閉合時，則會出現(xiàn)下列：繼電器在其常閉觸點斷開時即先失電返回，因此其常開觸點不可能閉

42、合，因此跳閘線圈也就不能通電跳閘；繼電器的常閉觸點如先斷開,ct的二次側(cè)帶負荷開路，將產(chǎn)生數(shù)千伏的高電壓、比差角差增大、計量不準以及鐵心發(fā)熱有可能燒毀絕緣等，這是不允許的。（4）反時限過電流保護。反時限過電流保護整定計算式為： （4-2）式中：反時限過電流保護繼電器的動作電流；可靠系數(shù)，取1.251.3；返回系數(shù)，取0.8；負荷自動系數(shù)，一般取1.251.3；電流互感器接線系數(shù)；電流互感器變比；變壓器額定電流。2、定時限過電流保護（1）什么是定時限過電流保護繼電保護的動作時間與短路電流的大小無關(guān)，時間是恒定的，時間是靠時間繼電器的整定來獲得的。時間繼電器在一定范圍內(nèi)是連續(xù)可調(diào)的，這種保護方式就

43、稱為定時限過電流保護。（2）繼電器的構(gòu)成定時限過電流保護是由電磁式時間繼電器（作為時限元件）、電磁式中間繼電器（作為出口元件）、電磁式電流繼電器（作為起動元件）、電磁式信號繼電器（作為信號元件）構(gòu)成的。它一般采用直流操作，須設(shè)置直流屏。定時限過電流保護簡單可靠、完全依靠選擇動作時間來獲得選擇性，上、下級的選擇性配合比較容易、時限由時間繼電器根據(jù)后獲取的參數(shù)來整定，動作的選擇性能夠保證、動作的靈敏性能夠滿足要求、整定調(diào)試比較準確和方便。這種保護方式一般應(yīng)用在1035kv系統(tǒng)中比較重要的變配電所。（3）定時限過電流保護的基本原理圖4-3 兩相兩繼電器的定時限過電流保護的原理接線圖10kv中性點不接

44、地系統(tǒng)中，廣泛采用的兩相兩繼電器的定時限過電流保護的原理接線圖。它是由兩只電流互感器和兩只電流繼電器、一只時間繼電器和一只信號繼電器構(gòu)成。當被保護線路只設(shè)有一套保護，且時間繼電器的容量足大時，可用時間繼電器的觸點去直接接通跳閘回路，而省去出口中間繼電器。當被保護線路中發(fā)生短路故障時，電流互感器的一次電流急劇增加，其二次電流隨之成比例的增大。當ct的二次電流大于電流繼電器的起動值時，電流繼電器動作。由于兩只電流繼電器的觸點是并聯(lián)的，故當任一電流繼電器的觸點閉合，都能接通時間繼電器的線圈回路。這時，時間繼電器就按照預(yù)先整定的時間動作使其接點吸合。這樣，時間繼電器的觸點又接通了信號繼電器和出口中間繼

45、電器的線圈，使其動作。出口中間繼電器的觸點接通了跳閘線圈回路，從而使被保護回路的斷路器跳閘切斷了故障回路，保證了非故障回路的繼續(xù)運行。而信號繼電器的動作使信號指示牌掉下并發(fā)出警報信號。由上不難看出，保護裝置的動作時間只決定于時間繼電器的預(yù)先整定的時間，而與被保護回路的短路電流大小無關(guān)，所以這種過電流保護稱為定時限過電流保護。（4）定時限過電流保護的整定計算躲過變壓器最大負荷電流整定計算式為： （4-5）式中：返回系數(shù)，取0.80.85；負荷自動系數(shù)，一般取1.21.5；電流互感器接線系數(shù)；電流互感器變比；變壓器額定電流。（5）過電流保護動作時限的整定原則為使過電流保護具有一定的選擇性，各相臨元

46、件的過電流保護應(yīng)具有不同的動作時間。圖4-4 元件動作示意圖在線路l1、l2、l3的靠近電源端分別裝有過電流保護裝置1、2、3。當d1點發(fā)生短路時，短路電流由電源提供并流過保護裝置1、2、3，當短路電流大于它們的整定值時，各套保護裝置均啟動。但按選擇性的要求，應(yīng)只由保護裝置3（離故障點最近）動作于跳閘。在故障切除后，保護裝置1、2返回。因此就必須使保護裝置1的動作時間較保護裝置2長一些；而保護裝置2又要比保護裝置3長一些，并依次類推，即：即：t1t2t3不難看出，各級保護裝置的動作時限是由末端向電源端逐級增大的。也就是越靠近電源端，保護的動作時限越長，有如階梯一樣，故稱為階梯性時限特性。各級之

47、間的時限均差一個固定的數(shù)值，稱其為時限級差dt。對于定時限過電流保護的時限級差dt一般為0.5s;對于反時限的時限級差dt一般為0.7s?？墒?，越靠近電源端線路的阻抗越小，短路電流將越大，而保護的動作時間越長。也就是說過電流保護存在著缺陷。這種缺陷就必須由電流速斷保護來彌補不可。（6）過電流保護的保護范圍過流保護可以保護設(shè)備的全部，也可以保護線路的全長，還可以作為相臨下一級線路穿越性故障的后備保護。3、電流速斷保護（1）電流速斷保護的概念電流速斷保護是一種無時限或略帶時限動作的一種電流保護。它能在最短的時間內(nèi)迅速切除短路故障，減小故障持續(xù)時間，防止事故擴大。電流速斷保護又分為瞬時電流速斷保護和

48、略帶時限的電流速斷保護兩種。（2）電流速斷保護的構(gòu)成電流速斷保護是由電磁式中間繼電器（作為出口元件）、電磁式電流繼電器（作為起動元件）、電磁式信號繼電器（作為信號元件）構(gòu)成的。它一般不需要時間繼電器。常采用直流操作，須設(shè)置直流屏。電流速斷保護簡單可靠、完全依靠短路電流的大小來確定保護是否需要啟動。它是按一定地點的短路電流來獲得選擇性動作，動作的選擇性能夠保證、動作的靈敏性能夠滿足要求、整定調(diào)試比較準確和方便。（3）瞬時電流速斷保護的整定原則和保護范圍瞬時電流速斷保護與過電流保護的區(qū)別，在于它的動作電流值不是躲過最大負荷電流，而是必須大于保護范圍外部短路時的最大短路電流。即按躲過被保護線路末端可

49、能產(chǎn)生的三相最大短路電流來整定。從而使速斷保護范圍被限制在被保護線路的內(nèi)部，從整定值上保證了選擇性，因此可以瞬時跳閘。當在被保護線路外部發(fā)生短路時，它不會動作。所以不必考慮返回系數(shù)。由于只有當短路電流大于保護裝置的動作電流時，保護裝置才能動作。所以瞬時電流速斷保護不能保護設(shè)備的全部，也不能保護線路的全長，而只能保護線路的一部分。對于最大運行方式下的保護范圍一般能達到線路全長的50%即認為有良好的保護效果；對于在最小運行方式下的保護范圍能保護線路全長的15%20%，即可裝設(shè)。保護范圍以外的區(qū)域稱為“死區(qū)”。因此，瞬時電流速斷保護的任務(wù)是在線路始端短路時能快速地切除故障。當線路故障時，瞬時電流速斷

50、保護動作，運行人員根據(jù)其保護范圍較小這一特點,可以判斷故障出在線路首端，并且靠近保護安裝處；如為雙電源供電線路，則由兩側(cè)的瞬時電流速斷保護同時動作或同時都不動作，可判斷故障在線路的中間部分。（4）瞬時電流速斷保護的基本原理瞬時電流速斷保護的原理與定時限過電流保護基本相同。只是由一只電磁式中間繼電器替代了時間繼電器。中間繼電器的作用有兩點：其一是因電流繼電器的接點容量較小，不能直接接通跳閘線圈，用以增大接點容量；其二是當被保護線路上裝有熔斷器時，在兩相或三相避雷器同時放電時，將造成短時的相間短路。但當放完電后，線路即恢復(fù)正常，因此要求速斷保護既不誤動，又不保護的快速性。利用中間繼電器的固有動作時

51、間，就可避開避雷器的放電動作時間。（5）略帶時限的電流速斷保護瞬時電流速斷保護最大的優(yōu)點是動作迅速，但只能保護線路的首端。而定時限過電流保護雖能保護線路的全長，但動作時限太長。因此，常用略帶時限的電流速斷保護來消除瞬時電流速斷保護的“死區(qū)”。要求略帶時限的電流速斷保護能保護全線路。因此，它的保護范圍就必然會延伸到下一段線路的始端去。這樣，當下一段線路始端發(fā)生短路時，保護也會起動。為了保證選擇性的要求，須使其動作時限比下一段線路的瞬時電流速斷保護大一個時限級差，其動作電流也要比下一段線路瞬時電流速斷保護的動作電流大一些。略帶時限的電流速斷保護可作為被保護線路的主保護。略帶時限的電流速斷保護的原理

52、接線和定時限過電流保護的原理接線相同。（6）電流速斷保護。電流速斷保護的動作電流計算式為： （4-6）式中：變壓器低壓側(cè)三相短路電流的最大值；可靠系數(shù)，取1.3；電流互感器接線系數(shù)；電流互感器變比；4、三段式過電流保護裝置由于瞬時電流速斷保護只能保護線路的一部分，所以不能作為線路的主保護，而只能作為加速切除線路首端故障的輔助保護；略帶時限的電流速斷保護能保護線路的全長，可作為本線路的主保護，但不能作為下一段線路的后備保護；定時限過電流保護既可作為本級線路的后備保護（當動作時限短時，也可作為主保護，而不再裝設(shè)略帶時限的電流速斷保護。），還可以作為相臨下一級線路的后備保護，但切除故障的時限較長。一

53、般情況下，為了對線路進行可靠而有效的保護，也常把瞬時電流速斷保護（或略帶時限的電流速斷保護）和定時限過電流保護相配合構(gòu)成兩段式電流保護。對于第一段電流保護，究竟采用瞬時電流速斷保護，還是采用略帶時限的電流速斷保護，可由具體情況確定。如用在線路-變壓器組接線，以采用瞬時電流速斷保護為佳。因在變壓器高壓側(cè)故障時，切除變壓器和切除線路的效果是一樣的。此時，允許用線路的瞬時電流速斷保護，來切除變壓器高壓側(cè)的故障。也就是說，其保護范圍可保護到線路全長并延伸到變壓器高壓側(cè)。這時的第一段電流保護可以作為主保護；第二段一般均采用定時限過流保護作為后備保護，其保護范圍含線路-變壓器組的全部。通常在被保護線路較短

54、時，第一段電流保護均采用略帶時限的電流速斷保護作為主保護；第二段采用定時限過流保護作為后備保護。在實際中還常采用三段式電流保護。就是以瞬時電流速斷保護作為第一段，以加速切除線路首端的故障，用作輔助保護；以略帶時限的電流速斷保護作為第二段，以保護線路的全長，用作主保護；以定時限過電流保護作為第三段，以作為線路全長和相臨下一級線路的后備保護。5、零序電流保護電力系統(tǒng)中發(fā)電機或變壓器的中性點運行方式，有中性點不接地、中性點經(jīng)消弧線圈接地和中性點直接接地三種方式。10kv系統(tǒng)采用的是中性點不接地的運行方式。系統(tǒng)運行正常時，三相是對稱的，三相對地間均勻分布有電容。在相電壓作用下，每相都有一個超前90的電

55、容電流流入地中。這三個電容電流數(shù)值相等、相位相差120，其向量和為零.中性點電位為零。假設(shè)a相發(fā)生了一相金屬性接地時，則a相對地電壓為零，其他兩相對地電壓升高為線電壓，三個線電壓不變。這時對負荷的供電沒有影響。按規(guī)程規(guī)定還可繼續(xù)運行2小時，而不必切斷電路。這也是采用中性點不接地的主要優(yōu)點。但其他兩相電壓升高，線路的絕緣受到考驗、有為兩點或多點接地的可能。應(yīng)及時發(fā)出信號，通知值班人員進行處理。10kv中性點不接地系統(tǒng)中，當出現(xiàn)一相接地時，利用三相五鐵心柱的電壓互感器（pt）的開口三角形的開口兩端有無零序電壓來實現(xiàn)絕緣監(jiān)察。它可以在pt柜上通過三塊相電壓表和一塊線電壓表（通過轉(zhuǎn)換開關(guān)可觀察三個線電

56、壓）看到“一低、兩高、三不變”。接在開口三角形開口兩端的過電壓繼電器動作，其常開接點接通信號繼電器，并發(fā)出預(yù)告信號。采用這種裝置比較簡單，但不能立即發(fā)現(xiàn)接地點，因為只要中間發(fā)生一相接地，則在同一電壓等級的所變電所母線上，均將出現(xiàn)零序電壓，接有帶絕緣監(jiān)視電壓互感器的電力用戶都會發(fā)出預(yù)告信號。也就是說該裝置沒有選擇性。為了查找接地點，需要電氣人員按照預(yù)先制定的“拉路序位圖”依次拉路查找，并隨之合上未接地的回路，直到找到接地點為止?？梢钥闯觯@種費力、費時、安全性差，在某些情況下這樣做還是不允許的。因此，這種裝置存在一定的缺陷。當網(wǎng)絡(luò)比較復(fù)雜、出線較多、可靠性要求高，采用絕緣監(jiān)察裝置是不能滿足運行要求時，可采用零序電流保護裝置。它是利用接地故障線路零序電流較非接地故障線路零序電流大的特點構(gòu)成的一種保護裝置。零序電流保護一般使用在有條件安裝零序電流互感器的電纜線路或經(jīng)電纜引出的架空線路上。當在電纜出線上安裝零序電流互感器時，其一次側(cè)為被保護電纜的三相導(dǎo)線，鐵心套在電纜外，其二次側(cè)接零序電流繼電器。當正常運行或發(fā)生相間短路時，一次側(cè)電流為零。二次側(cè)只有因?qū)Ь€排列不對稱而產(chǎn)生的不