城市电网10kV配电系统继电保护的分析探讨论文

1、城市电网lOkV配电系统继电保护的分析探讨论文城市电网1ORV配电系统继电保护的分析探讨论文【摘要】文章介绍了城市电网lOkv配电系统在电力系统中的重 要位置及城市电网lOkV配电系统继电保护的基本类型，着重介绍了 几种目前国内常用的电流保护：反时限过电流保护、定时限过电流 保护、电流速断保护，并分析了各类保护装置的基本构成、保护范 围、动作原理、配合方法、优缺点，给出了详细的整定计算过程。【关键词】配电系统；继电保护;城市电网lOkv配电系统是电力系统发电、变电、输电、配电和 用电等五个环节的一个重要组成部分。它能否安全、稳定、可靠地 运行，不但直接关系到党政机关、工矿企业、居民生活用电的畅

2、通, 而且涉及到电力系统能否正常的运行。一、城市电网lOkv配电系统在电力系统中的重要位置城市电网lOkv配电系统由于其覆盖的地域极其辽阔、运行环境 极其复杂以及各种人为因素的影响，电气故障的发生是不能完全避 免的。在电力系统中的任何一处发生事故，都有可能对电力系统的 运行产生重大影响。例如，当系统中的某工矿企业的设备发生短路 事故时，由于短路电流的热效应和电动力效应，往往造成电气设备 或电气线路的致命损坏还有可能严重到使系统的稳定运行遭到破坏。 为了确保城市电网lOkv配电系统的正常运行，必须正确地设置继电 保护装置。二、城市电网lOkv配电系统继电保护的基本类型城市电网lOkv系统中装设继

3、电保护装置的主要作用是通过缩小 事故范围或预报事故的发生，来达到提高系统运行的可靠性，并最 大限度地保证供电的安全和不间断。可以想象，在10kV系统中利用熔断器去完成上述任务是不能满 足要求的。因为熔断器的安秒特性不甚完善，熄灭高压电路中强烈 电弧的能力不足，甚至有使故障进一步扩大的可能；同时还延长了 停电的历时。只有采用继电保护装置才是最完美的措施。因此，在 10kV系统中的继电保护装置就成了供电系统能否安全可靠运行的不 可缺少的重要组成部分。在电力系统中利用正常运行和故障时各物理量的差别就可以构成 各种不同原理和类型的继电保护装置。如在城市电网10kV配电系统 中应用最为广泛的是反映电流变

4、化的电流保护：有定时限过电流保 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，还有既反映电流的变化又反映电压与电流之间相位角变化的 方向过电流保护；利用故障接地线路的电容电流大于非故障接地线 路的电容电流来选择接地线路，一般均作用于发信号，在部分发达 城市因电容电流较大10kV配网系统采用中性点直接接地的运行方式, 此时零序电流保护直接作用于跳闸。三、几种常用电流保护的分析（一）反时限过电流保护（二）定时限过电流保护1.定时限过电流保护。继电保护的动作时间与短路电流的大小 无关，时间是恒定的，时间是靠时间继电器的整定来获得的。时间 继电器在一定范围内是连续可调的，这种保护方

5、式就称为定时限过 电流保护。2 .继电器的构成。定时限过电流保护是由电磁式时间继电器（作 为时限元件）、电磁式中间继电器（作为出口元件）、电磁式电流继电 器（作为起动元件）、电磁式信号继电器（作为信号元件）构成的。它 一般采用直流操作，须设置直流屏。定时限过电流保护简单可靠、 完全依靠选择动作时间来获得选择性，上、下级的选择性配合比较 容易、时限由时间继电器根据计算后获取的参数来整定，动作的'选 择性能够保证、动作的灵敏性能够满足要求、整定调试比较准确和 方便。这种保护方式一般应用在电力系统中变配电所，作为10kV出 线开关的电流保护。3. 定时限过电流保护的基木原理。在10kV中性点

6、不接地系统中, 广泛采用的两相两继电器的定时限过电流保护。它是由两只电流互 感器和两只电流继电器、一只时间继电器和一只信号继电器构成。 保护装置的动作时间只决定于时间继电器的预先整定的时间，而与 被保护回路的短路电流大小无关，所以这种过电流保护称为定时限 过电流保护。4. 动作电流的整定计算。过流保护装置中的电流继电器动作电 流的整定原则，是按照躲过被保护线路中可能出现的最大负荷电流 来考虑的。也就是只有在被保护线路故障时才启动，而在最大负荷 电流出现时不应动作。为此必须满足以下两个条件：（1）在正常情况下，出现最大负荷电流时（即电动机的启动和 自启动电流，以及用户负荷的突增和线路中出现的尖峰

7、电流等）不 应动作。B|J：Idz>Ifh. max式中Idz：过电流保护继电器的一次动作电流；Ifh. max：最大 负荷电流（2）保护装置在外部故障切除后应能可靠地返回。因为短路电 流消失后，保护装置有可能出现最大负荷电流，为保证选择性，己 动作的电流继电器在这时应当返回。因此保护装置的一次返回电流 If应大于最大负荷电流Ifh. maxo B|J：If >Ifh. max因此，定时限过电流装置电流继电器的动作电流Idz. j为：Idz. j= （Kk. Kjx/Kf. Nlh） . Ifh. max式中Kk：可靠系数，考虑到继电器动作电流的误差和计算误差 而设。一般取为1.

8、151.25Kjx由于继电器接入电流互感器二次侧的方式不同而引入的 一个系数。电流互感器为三相完全星形接线和不完全星形接线时 Kjx=l；如为三角形接线和两相电流差接线时Kjx二V 3Kf：返回系数，一般小于1；Nlh：电流互感器的变比。（三）动作时限的整定原则为使过电流保护具有一定的选择性，各相临元件的过电流保护应 具有不同的动作时间。各级保护装置的动作时限是由末端向电源端 逐级增大的。可是，越靠近电源端线路的阻抗越小，短路电流将越 大，而保护的动作时间越长。也就是说过电流保护存在着缺陷。这 种缺陷就必须由电流速断保护来弥补不可。（四）过电流保护的保护范围过流保护可以保护设备的全部，也可以保

9、护线路的全长，还可以 作为相临下一级线路穿越性故障的后备保护。四、电流速断保护（一）电流速断保护电流速断保护是一种无时限或略带时限动作的一种电流保护。它 能在最短的时间内迅速切除短路故障，减小故障持续时间，防止事 故扩大。电流速断保护又分为瞬时电流速断保护和略带时限的电流 速断保护两种。（二）电流速断保护的构成电流速断保护是由电磁式中间继电器（作为出口元件）、电磁式电 流继电器（作为起动元件）、电磁式信号继电器（作为信号元件）构成 的。它一般不需要时间继电器。它是按一定地点的短路电流来获得 选择性动作，动作的选择性能够保证、动作的灵敏性能够满足要求、 整定调试比较准确和方便。（三）瞬时电流速断

10、保护的整定原则和保护范围瞬时电流速断保护与过电流保护的区别，在于它的动作电流值不 是躲过最大负荷电流，而是必须大于保护范围外部短路时的最大短 路电流。当在被保护线路外部发生短路时，它不会动作。（四）瞬时电流速断保护的基本原理瞬时电流速断保护的原理与定时限过电流保护基本相同。只是由 一只电磁式中间继电器替代了时间继电器。（五）略带时限的电流速断保护瞬时电流速断保护最大的优点是动作迅速，但只能保护线路的首 端。而定时限过电流保护虽能保护线路的全长，但动作时限太长。 因此，它的保护范围就必然会延伸到下一段线路的始端去。这样， 当下一段线路始端发生短路时，保护也会起动。为了保证选择性的要求，须使其动作

11、 时限比下一段线路的瞬时电流速断保护大一个时限级差，其动作电 流也要比下一段线路瞬时电流速断保护的动作电流大一些。略带时 限的电流速断保护可作为被保护线路的主保护。五、三（两）段式过电流保护装置由于瞬时电流速断保护只能保护线路的一部分，所以不能作为线 路的主保护，而只能作为加速切除线路首端故障的辅助保护；略带 时限的电流速断保护能保护线路的全长，可作为本线路的主保护， 但不能作为下一段线路的后备保护；定时限过电流保护既可作为本 级线路的后备保护（当动作时限短时，也可作为主保护，而不再装 设略带时限的电流速断保护），还可以作为相临下一级线路的后备 保护，但切除故障的时限较长。目前在实际应用中，为简化保护配置及整定计算，同时对线路进 行可靠而有效的保护，常把瞬时电流速断保护和定时限过电流保护 相配合构成两段式电流保护。六、结语在城市电网lOkV配电系统中，各种类型的、大量的电气设备通 过电