10kV继电保护装置的运行维护

韩尚君

10kV供电系统是我国供电系统当中十分重要的组成部分，与人们的日常生活和工作息息相关，确保其能够平稳的运行对人们的日常生活和工作具有非常重要的现实意义。为了确保10kV供电系统平稳安全的运行就必须采用性能稳定、质量安全可靠的继电保护装置，进而为10kV供電系统的平稳运行提供有效的保护，避免其受到不良因素的干扰。本文对继电保护装置的基本工作原理进行了比较深入的分析研究，在此基础上，进一步提出了10kV继电保护装置的基本性能要求以及如何做好10kV继电保护装置的运行维护，对从事10kV供电系统继电保护装置维护工作的技术人员具有一定的借鉴意义，进而不断提高自身的工作水平，从而为整个10kV供电系统的供电、变电、输电和用电的平稳运行提供可靠的保障。

10kV继电保护装置是电力系统不可或缺的重要组成部分，对于维持整个电力系统的安全平稳运行具有决定性的作用。继电保护装置是一种智能化的自动控制装置，能够对整个电力系统实施实时的监控，能够快速的检测到电力设备的故障。若出现短路故障会导致系统中的电流过大，进而引起供电系统的局部电压发生不同程度的下降，继电保护装置检测到这个故障以后，就会将发生短路的部分与整个供电系统进行有效的隔离，进而降低对整个供电系统的影响，确保供电系统的其他部分平稳运行。另外，继电保护装置还可以在系统出现超负荷、低频率以及电压过高时发出信号，再由工作人员进行故障的排除，这样就能够对供电系统起到一个保护作用。

继电保护装置的基本原理

电力系统故障的特点。电力系统的结构非常复杂，在实际的运行过程中，会出现各种类型的故障，其中最常见的故障类型就是短路故障。电力系统一旦发生短路故障，就会导致电压和电流之间的相位角发生一定的变化，进而影响到整个电力系统的安全平稳运行。电力系统短路故障根据其发生原因的不同可以分为：单相接地短路、两相接地短路、两相短路以及三相短路等4种类型，除了三相短路之外的所有短路类型都是不对称短路。其中，单相接地短路故障是最为常见的短路故障类型，占到电力系统总故障数量的65%左右；两相短路接地故障占到20%左右；两相短路故障占到10%左右；三相短路故障的发生概率非常低，仅占到5%左右。短路故障会导致电力系统中的电流猛增至正常工作状态下的几十甚至几百倍，当处于高压状态下，其电流可以达到数千万安培之大，会对整个电力系统造成严重的损害。短路故障的特点可以归结为：电力系统中的设备所受到的损坏程度与短路故障的时间成正比，即短路故障的时间越长，所造成的损害就越大；短路点离电源的距离越小，其中的路阻抗越小，所导致的短路电流就越大。因此，一旦电路中发生短路，就要及时的采取应对措施，尽量减小短路时间，进而降低短路所造成的损失。

继电保护装置的几种类型。电力系统中会发生不同类型的故障，就需要采用不同类型的继电保护装置对电力系统进行有效的保护。根据其工作原理的不同，继电保护装置可以分为以下几种类型：

反应电流变化的继电保护装置。其工作原理就是通过对供电系统电流大小的有效监测，根据电流大小的变化情况对供电系统的运行状况进行有效的判断，一旦发现供电系统的电流大小出现异常情况，就可以及时的对整个供电系统进行有效的保护。该种类型的装置主要是由定时限过电流保护、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组成。

反应电压变化的继电保护装置。其工作原理就是对整个供电系统的电压变化进行实时的监测，一旦发现电压变化超过规定的安全范围后，保护装置就自动采取有效的措施，进而避免对整个电力系统的稳定运行造成影响。该种类型的装置主要是由过电压保护和低电压保护部分组成。

同时反应电流变化和电压与电流之间相位角变化的继电保护装置。其工作原理就是通过对供电系统运行过程中的电流、电压以及相位角的变化进行实时检测，进而根据检测结果对整个供电系统的运行状况进行有效的判断。

10KV继电保护装置的基本性能要求

继电保护装置的选择性。10KV继电保护装置运行过程中，对供电系统所采取的保护措施要限制在故障线路内，也就是说进行停电保护的线路范围要尽可能小，避免因处理故障线路而对整个供电系统造成过大的影响。因此，这就要求继电保护装置在处理供电系统故障时，具有一定的选择性，能够将受影响的线路区域限制在合理的范围内。继电保护装置对电力系统故障所采取的保护措施主要有：主保护、后备保护以及辅助保护等。其中，主保护是继电保护中反应最迅速、运行最快、保护能力最大的保护系统，是处于主要地位的保护系统；后备保护相较于主保护运行速度较慢，在主保护没有运行的前提下，对故障线路进行二次保护、主保护措施对线路无法起到有效的保护效果后，后备保护对故障线路进行一定的补救保护；辅助保护是在主保护和后备保护对故障线路的保护措施无效时才进行启动，为电力系统提供简单快捷的保护，相较于前两种保护措施，辅助保护所提供的保护措施相对简单，但是其作用仍非常重要。

继电保护装置的速动性。由于电力系统一旦发生故障，若没有立即的予以切断，在很短的时间内就可能造成非常大的损失。因此，在实际运行过程中，要求继电保护装置能够在最短的时间内将故障线路进行切断隔离，即要求继电保护装置具有一定的速动性，避免故障线路对整个线路造成影响，进而对线路内电力设施、电气设备以及电路整体起到有效的保护作用。为了保障电力线路与设备的安全，继电保护装置的速动性要求如下：

对于电压较高的输电输电线路要在第一时间予以切断；确保电路中大容量的发电机、变压器以及电动机等设备内部故障发生情况下，继电保护装置运行迅速有效；由于10kV线路中电缆线截面较小，故障中易出现电路过热现象，因此继电设备不能使用延时保护措施；对社会公共安全和铁路交通设施危害较大的线路故障，继电保护装置的反应时间应等于保护装置和断路器动作时间之和。具体的反应时间规定如下：快速保护动作时间平常为6～12%秒，峰值时间为1～4%秒；断路器反应时间平常为6～25%秒，峰值时间为2～6%秒。endprint

继电保护装置的灵敏性。继电保护装置的灵敏性是指电力系统中的电流和电压出现故障后，对故障进行合理的分析和采取有效的保护措施的反应能力。在电力系统实际的运行过程中，继电保护装置对故障所进行的判断主要包括：故障发生的具体线路位置以及应该进行保護的电路范围、所发生故障的类型、对故障应采取的保护措施等。对线路故障进行科学合理的判断后，继电保护装置即可采取有效的保护措施，将故障线路予以切断，进而将其与运行正常的线路进行有效的隔离，将故障限制在合理的范围内，避免故障线路对整个电力系统造成更大的影响。继电保护装置发现故障的灵敏性，主要是由设备的灵敏度系数决定，设备的灵敏度系数越高，继电保护装置对故障采取有效处理措施的时间就越短。一般灵敏度系数越高的继电保护装置，其对轻微故障的反应与应对能力越强，但技术与制作成本也越高。因此在继电保护系统配置中，技术人员应根据电路保护实际需求，合理选择继电保护敏感性。

继电保护装置的可靠性。继电保护装置的可靠性是其对电路采取保护措施的基础，只有继电保护装置具有较高的可靠性才能为整个电力系统提供可靠的保护，继电保护装置的可靠性要求主要有以下三个方面。

电力系统正常运行情况下的可靠性。在整个电力系统和设备运行正常的情况下，继电保护装置的可靠性主要体现在：继电保护系统中的监控装置能够对电路与设备的运行状况进行有效的监控；继电保护装置所提供的运行数据精确、详细并且具有连续性的特征。

电力系统故障情况下可靠性。继电保护装置只有在电力系统发生故障时，才能发挥出对电路的保护作用，也是检验其可靠性的主要环节。在电力系统出现故障的情况下，继电保护装置的可靠性主要体现在：对于电路中出现的故障，继电保护装置能够自动、快速的做出有针对性的处理措施；所采取的处理措施能够有效的避免故障线路对整个电力系统造成不良影响；确保电力系统中的非故障线路，能够继续稳定的运行。

电力系统运行异常情况下下可靠性。当电力系统处于未发生故障的异常状态下，继电保护装置的可靠性主要体现在：能够对线路的异常状况进行正确的判断；对异常状况能够进行系统全面的记录，并及时将出现异常状况的线路部分进行预警报警。

10kV继电保护装置的运行维护

电流速断保护。在10kv电力系统的运行过程中，一旦线路中出现短路故障，就会对整个线路的安全运行造成不小的影响，甚至会造成电网烧毁的严重后果。通过设置电流速断保护装置能够在短路故障发生时，将电路进行有效的切断，进而降低短路故障所造成的损失，从而确保电力系统的安全平稳运行。电流速断保护根据其响应时间的不同可以分为瞬时电流速断保护和略带时限的电流速断保护两种类型，前者的动作电流要大于保护范围外部短路时的最大短路电流，这就能够将速断范围有效的限制在被保护线路的内部，进而减少因切断电路所造成的影响范围，确保电力系统的安全平稳运行。但是该方式在整定值的选择上有着很大的局限性，在实际的应用过程中不宜单独使用，要与其他保护方式进行协同保护。

定时限过流保护。定时限过流保护即要求继电保护装置能够在规定的时间内完成对电路的固定保护。其具体的反应时间是由时间继电器进行有效的控制，能够在一定的时间范围内进行合理的调整。因此，对于没有采取接地措施的电力系统，其采用的方式主要是尽量使得被保护的线路躲避电流负荷，只有在线路中的电流超出规定的范围内才会采取保护措施。在使用定时限过流保护时，要充分关注到以下两点：当线路中的电流大小在安全合理的范围内，即电力系统处于正常的工作状态，此时继电保护装置不会采取任何保护措施；电力系统一旦发生故障，线路中的电流大小就会超过规定的范围，继电保护装置就会采取定时限过流保护措施，进而将故障限制在合理的范围内。

反时限过流保护。反时限过流保护是指，一旦电力系统发生故障，继电保护装置就会根据线路中的电流大小采取相应的保护措施。发生故障的线路中电流越大，继电保护装置进行保护动作所需的时间就越短，反之，进行保护动作的时间就越长。反时限过流保护主要是由感应型继电器组成，其内部含有启动原件和和时间原件以及容量非常大的触点，能够有效的跳过中间继电器而直接进行跳闸保护。此外，反时限过流保护装置还设有机械掉牌信号装置，在实际的连接中能够实现简便快捷的保护接线。同时，在使用时还要注意，继电器在其常闭触点断开时一般为先失电返回，这就使得其触点不能够闭合，所以跳闸线圈就不能正常地通电跳闸。

两段式和三段式过流保护。瞬时电流速断保护所能保护的线路范围非常有限，一旦出现较大范围的故障则该保护措施就无法提供有效的保护，因此，在实际的工作中，瞬时电流速断保护只能作为一种辅助性的保护。为了给电力系统提供更加系统全面的保护，可以将瞬时电流速断保护和定时限过流保护进行合理的组合，进而形成两段式的电流保护形式。两段式的电流保护形式兼具两种保护方式的优点，因而能够为电力系统提供更加全面的保护。此外，为了进一步提高电力系统运行过程中的稳定性，在实际的保护过程中还会采用三段式的电流保护，即瞬时电流速断+略带时限的电流速断+定时限过流保护的组合形式，这种保护方式可以在相邻的线路保护拒动时启动后备保护，从而使得供电线路的运行更加安全。

总而言之，确保电力系统能够进行平稳安全的运行对于人们的生活和工作具有十分重要的现实意义。但是电力系统越来越庞大、越来越复杂，导致其故障的发生概率高居不下，为了提高电力系统的可靠性和稳定性，要在电力系统中合理的设置继电保护装置，一旦电力系统出现故障时，继电保护装置能够及时采取有效的保护措施，将故障电路与非故障电路进行有效的隔离，从而降低故障线路对整个电力系统所造成的影响，确保电力系统能够进行平稳安全的运行，为人们的生活和工作提供充足的能源。

（作者单位：中国铝业河南分公司）endprint