10KV变电所继电保护问题探讨
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摘要：在我国的配电网中，10kv配电网属中压配电网，直接面对城市居民和工矿企业等广大用户的供电需要，用以确保用户供电，10kV配电网建造的地点非常关键，在配电工程中。能否确保电力施工的质量是一个关键问题，本文就10kV变电站的继电保护进行了探讨。
中图分类号：U665.12 文献标识码：A 文章编号：
近年来，我国的社会经济快速发展，人民生活水平的迅速提高，社会对电量的需求也提高迅速。其中对10KV变电站的电力能源配备和输送也明显在提高。所以，10KV变电站的电力施工变得十分重要。本文对10kV变电所设计继电保护的相关问题进行了讨论。
继电保护的整定及短路故障分析
一般来看，10KV双电源供电的变电所的电源会受电侧以及用户变压器高压侧分别设有故障时过流及速断保护装置。其保护接定值的确定根据有关设计手册规定：过流保护装置的动作电流，需要按躲过可能出现的过负荷电流整定，电流速断保护装置的动作电流。按躲过变压器低压侧短路时，滤过保护装置的最大短路电流来整定，而10KV配、变电系统在实际运行过程中，当短路故障真正发生时，出于短路点及短路形式的不同(如图l所示)，按照上述的保护额定，预期的目的不能够完全达到。
图l (1DL与2DL互为自投)
上图中：若d1点发生短路，通过对10KV电源变压器侧两级电流速断保护整定值及受电侧的配合，对变压器的保护不会发生跳闸越级的事故，不过若在变压器低出线侧d2点短路，或在变压器内部即d2’处，发生轻微的二相短路故障时，这时短路电流都相对不大，并不能达到配电变压器电流速断保护装置的动作电流，即电流速断保护不会发生动作。在这个时候，仅仅只有靠过流保护切除故障，而引类短路故障所引起的过电流远大于正常超负荷运行时的过电流。它的值无论对单台配电变压器保护侧或是对电源总迸线保护侧，都可以使过流保护装可靠动作，而延时过滤保护的动作时限大多为0.5―0.7s．电源进线侧常规为0.5s，与用户变压器过流动作时限略短或相同，使得继电保护越级跳闸。如果逐级向上对动作时限延长，此时会对整个电网的安全运行带来不利影响，实际上通常在0.4KV低压出线回路，图中d3，d4点发生短路的机率较多不可不予以重视，虽然对这类短路故障，一般都由该回路低压断路器保护跳闸，但不能完全排除因低压断路器内部故障或产品质量等因素造成保护跳闸失灵的可能性。上述越级跳闸事故就会发生。
二、10kV变电所进线断路器继电保护设置的问题
对10kV变电所电源进线柜设计继电保护时，设有失压跳闸保护、速断保护及过载保护。如果严格按照电力系统要求，只需要设失压跳闸就足够了，不需要再设其它的保护。
在具体实际中，进线柜没有必要设过载保护，过载保护就设在各出线回路及变压器回路上，哪一个回路过载，哪一个回路就跳闸，如果等到全厂过载跳闸，那问题就大了。而且，过载保护是和时间相互配合的，如果将进线开关设过载保护，就会使得下一级出线开关的过载保护跳闸时间延长。而从电力系统总变电站出来的开关则必须要设过载保护，例如时间整定为0.5秒跳闸，动作时间阶梯至少需要0.5秒，到电源进线开关就需要整定1秒跳闸，到了变电所的出线开关就得整定1.5秒跳闸，这使得变电所出线开关的过载跳闸的时间延长。进线开关没有设过载保护，就没有了这一时间阶梯0.5秒，那么变电所出线开关的过载保护跳闸的时间只要1秒。也有说法是进线开关过载保护是出线开关过载保护的后备保护，一旦出线开关过载保护拒动，进线开关后备保护的作用就可发动，这方面要看变电所规模的大小。假如变电所规模小，只有一、二个出线回路的，那么这个进线开关后备保护则有作用，若变电所规模较大，这个进线开关的后备保护就失去了它所具有的意义。因为进线开关的过载是按全厂过载整定的，不是按某一回路过载整定的，其动作电流比较大，并不能起到后备保护的作用。
在实践运行中，速断保护很有必要，因为它是切断故障电流的，系统发生短路，电流较大，假如能有所选择地切断短路故障回路，这无疑是最理想的，万一短路故障回路拒动，进线开关的速断后备保护是非常必要的。
过电压保护问题
真空断路器的一个显著特点是动作快速，即可以在非常短的时间内切断负荷电流及故障电流。在这里以ZN63A一12真空断路器为例，合闸触头弹跳时间小于2ms，合闸整个过程的时间小于100ms，分闸整个过程时间小于50ms；而SNl0―10少油断路器，合闸整个过程的时间为0.2秒，分闸时间为0.06秒，真空断路器要比少油断路器的动作快得多，由于动作快就会产生操作过电压。一般电路都是感性的，分合闸过程电流急速的变化，产生的过电压为U=Ldi／dt，di／dt变化率非常大，此时感应的电压U也就很大，这对电气设备绝缘耐压产生很大的威胁，所以有必要加装避雷器，从而保护整个配电装置的安全。某些进口的10kV真空断路器，没有装放电避雷器，却也可以正常工作，对断路器来讲是有可能的。由于断路器绝缘材料的改进，制造技术的提高，耐压水平提高了，操作过程中产生的过电压冲击也可以经受的住。不过我们在实践运行中，不装避雷器的，经常发生原件出毛病的问题，例如有些绝缘垫片击穿而短路了，刀闸瓷脚击穿了，真正原因就是真空断路器操作产生过电压引起的。断路器本身是可能承受得起过电压的冲击，但是所有配置的元件都得有这个耐压水平才行，同时安装高压柜时也得考虑这个耐压水平，方可安全供电。往往我们配的元件各不相同，有的就没有这样的耐压水平，安装过程各个环节的安全距离，耐压水平都得考虑，其中一个地方发生疏忽，即有可能发生击穿事故。
继电保护的选择
对高压侧范围在6～10kV的变电所主变压器来说，通常装设有带的过电流保护；如过电流保护动作时间大于0．5～0.7s时，还应装流速断保护。容量在400kV以上的车间内油浸式变压器和800kV・A及以上的油浸式变压器，按规定应装设气体继护。而容量在400kV・A及以上的变压器，多台并列运行或单台并作为其它负荷的备用电源时，此时根据可能过负荷的情况装设过负护。过负荷保护及瓦斯保护在轻微故障时，动作号，而其它保护包括瓦斯保护在严重故障时，一般作于跳闸。
根据要求装设过瓦斯、电流保护和电流速断保护对于由外部相问短路引起的过电流，保护应装于下列的侧边：
(1)除主电源侧外，其他各侧保护只要求作为相邻元件的护，而不要求作为变压器内部故障的后备保护；
(2)保护装置对各侧母线的各类短路应具有足够的灵敏性线路由变压器作远后备时，一般要求对线路不对称短路具有足够性。相邻线路大量瓦斯时，一般动作于断开的各侧断路器；
(3)对于双线圈变压器，装于主电源侧。
五、防雷与接地的设计
1、接地设计
架空线路相连的进出线，每一个都要在入户处的电线杆接地，用以达到重复接地的目的，并且是每个电缆头。按规定10kV配电装置的构架，变压器的380V侧中性线及外壳及380V电气设备的金属外壳等都要接地，其接地电阻要求。6根直径50mm的钢管作接地体，用40mm 4mm的扁钢连接在电所墙脚2m，打人一排50mm，长2.5m的钢管接地体。每隔5m打入一根，管间用40mm4mm的扁钢连接。
2、防雷设计
在规定的要求下，金属外壳及变压器低压侧中性点等需要与避雷器接地端连接起来。在每段母线和每路进线终端上，都需要装上阀式避雷器。假如进线连有一段引入电缆的架空线路，在架空线路终端的电缆头处则需要装设阀雷器或排气式避雷器，其电缆头外壳与接地端相联后接地。
本文对10kV变电站的施工中的技术应用、一些具体的施工措施，以及系统设计，使得在实际施工中，应对各种状况能及时有效地处理，避免不必要的伤害和错误的方法。
参考文献
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