10kV配电系统保护装置可靠性研究

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【摘 要】城市电网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。本文就10kv配电系统保护装置可靠性进行了研究，对10KV配电系统的现状作了详细的分析，并介绍了配电系统保护技术的演变过程和提高了一些优化供电的方式。旨在为10KV配电系统保护装置的优化提供参考。

【关键词】10KV配电系统保护装置；可靠性；研究

1.引言

电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等五个环节组成。在电力系统中，各种类型的、大量的电气设备通过电气线路紧密地联结在一起。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，电气故障的发生就不可避免。10kV配电系统是电力系统的一部分，它能否安全、稳定、可靠的运行，不但直接关系到企业用电的畅通，而且涉及到电力系统能否安全正常的运行。因此，为了确保10kV配电系统的正常运行，必须正确地设置继电保护装置，并对其进行优化。

2.现状分析

（1）调查统计

根据对2010-12至2011-12月期间10kV配电系统设计图纸的情况，对其中保护装置电源供电方式做分类统计。所分类型分别为：方式一，从配电系统低压屏引出电源；方式二：由10kV专用互感器提供电源；方式三：独立的直流系统供电。统计结果见下表。

表1微机式保护装置电源供电方式统计表

图1 微机式保护装置电源供电方式比例图

（2）对比分析

方式一：从配电系统低压屏引出电源。接线方式：保护装置安装于10kV配电系统中，该方式中装置供电电源引自低压系统，是位于10kV系统的下一级系统。

理论分析：在两电压等级之间还存在有诸多电气元件，其间任一元件出现故障都会影响低压系统的可靠性。

结论：低压系统本身存在诸多隐患，可靠性比其上一级更差，不宜从该系统引出供电电源。

方式二：由10kV专用互感器提供电源

接线方式：该方式的电源引出点在10kV电压等级，中间环节少，不受其他元件影响。

理论分析：完全依赖于10kV配电系统。当10kV系统停电或受到波动时，该互感器同样无法保持稳定的电压。

结论：当系统故障或受波动时，无法为保护装置提供稳定的供电电源。

方式三：独立的直流系统供电

接线方式：通过市电系统电源为直流系统中的蓄电池充电，再有直流系统为保护装置供电。

理论分析：直流电源独立于市电系统电源，不受系统电源波动的影响，保证了保护装置的稳定运行。

结论：保护装置可稳定运行，但独立的直流系统造价较高，且占总面积较大。

3.技术演变过程

通过对技术发展的过程分析，可以发现导致这一问题出现的技术原因。在有电磁式继电器保护至微机保护的技术是由35kV及以上变电站率先采用的。由于显著提高了供电系统的可靠性，后来逐步推广至10kV及以下配电室中。各阶段的技术演变过程如下：

（1）上世纪80、90年代―电磁式继电器保护时期：

采用保护方式：供配电系统中普遍应用的是GL-10型过流继电器。

说明：该继电器只需接入被测电流，当被测量满足定值及动作，装置本身无需电源。

（2）上世纪末至本世纪初―35kV以上供电系统开始使用微机保护

采用方式：装设独立直流系统为微机保护装置提供稳定的控制电源。

说明：由于35kV及以上变电站的重要性及本身占地面积较大，具备装设的条件。

（3）本世纪初至今―10kV配电系统采用微机式保护

采用方式：微机保护装置在本系统取电源，不装设独立直流系统。断路器配置失压脱扣功能，当系统电压过低时动作跳闸。

说明：失压脱扣同样动作与保护外故障，系统事故排除后无法自动合闸，延长了用户的停电时间，因此该功能均未投运。

由以上发展阶段可知：①在10kV配电系统的失压脱扣停止投运后未采取其他互补措施；②微机保护从高电压等级供电系统中引进，其他配置不足；③10kV配电室缺少稳定电源点，导致保护装置供电电源可靠性低。

4.优化供电方式

根据以上要因的确认，借鉴35kV及以上变电站的独立直流系统供电方式，同时结合配电系统的结构特点。通过建立动态加静态不同方式的两个电源系统为其供电从而提高供电电源可靠性。

保留原有保护装置由专用互感器引出电源供电的优点，并通过借鉴35kV及以上变电站保护装置的供电方式弥补保护装置电源引出点及电源方式单一的缺点。

保护装置采用双电源接入，一回从高压侧专用互感器引出，另一回从低压屏引出后串入UPS再从其引出，两回路电源线经继电器辅助接点后并接，并接后接至保护装置。现阶段不间断电源设备造价低，体积小，接线方式简单，便于运行检修，施工安装方便；中间继电器技术成熟、运行可靠性高、造价低、使用普及、便于更换，增加以上两设备运行检修均不需停电。

图2改进后双电源供电方式接线原理图

5.巩固措施

鉴于产品的质量情况和运行经验，为确保微机保护装置供电回路的可靠性。新增主要设备需采用以下巩固措施和维护方法。

（1）UPS不间断电源属于离线型设备即实际运行中可能长时间无电流经过仅作为备用蓄电池，因此，需根据产品要求定期进行充放电维护。

（2）中间继电器辅助接点长时间关闭或开启，有可能发生接点粘合现象即无法做闭合或开启动作而保持上一动作状态。因此，应视产品质量水平定期进行检查维护，维护前可将接点所在回路短接后取出设备。

6.结语

综上所述，10kV配电系统是电力系统的一部分，它能否安全、稳定、可靠的运行，不但直接关系到企业用电的畅通，而且涉及到电力系统能否安全正常的运行。因此，为了确保10kV配电系统的正常运行，必须正确地设置继电保护装置，并对其进行优化，这就要求我们要不断求学、探索和进取，达到提高供电可靠性的目的，保障电网安全稳定运。

参考文献：

[1] 曾滔胜.浅谈10kV供电系统的继电保护[J].城市建设理论研究.2013（08）.

[2] 伏莉.10KV配电系统继电保护动作可靠性能分析 [J].中国科技纵横.2012（19）.