城市电网10kV配电系统继电保护的分析探讨论文（五篇材料）

第一篇：城市电网10kV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10kV配电系统在电力系统中的重要位置及城市电网10kV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；整定计算

城市电网10kV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、居民生活用电的畅通，而且涉及到电力系统能否正常的运行。

一、城市电网10kV配电系统在电力系统中的重要位置

城市电网10kV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10kV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10kV配电系统继电保护的基本类型

城市电网10kV系统中装设继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

继电保护的动作时间与短路电流的大小有关，短路电流越大，动作时间越短；短路电流越小，动作时间越长，这种保护就叫做反时限过电流保护。反时限过电流保护虽外部接线简单，但内部结构十分复杂，调试比较困难；在灵敏度和动作的准确性、速动性等方面也远不如电磁式继电器构成的继电保护装置。这种保护方式目前主要应用于一般用户端的进线开关处保护，不推荐使用在变电站10kV出线开关处。

（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本原理。在10kV中性点不接地系统中，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电流等）不应动作。即：

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，已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.max。即：

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1.15～1.25

Kjx——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=1；如为三角形接线和两相电流差接线时Kjx=√3

Kf：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10kV配电系统中，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。随着电网规模的发展，为了确保10KV供电系统的正常运行，必须正确地设置继电保护装置并准确整定各项相关定值。

【参考文献】

[1]崔家佩，孟庆，陈永芳，熊炳辉．电力系统继电保护与安全自动装置整定计算[M]．水利电力出版社，1993．

[2]方大千．实用继电保护技术[M]．人民邮民出版社，2003．

[3]吴潮辉．城市配电网规划探讨[N]．华南理工大学学报.

第二篇：城市10kV配电系统供电可靠性分析

城市10kV配电系统供电可靠性分析

摘要：供电的可靠性是创建一流供电企业的基本保障，本研究对城市10KV配电系统供电可靠性进行了充分的分析，总结了影响供电可靠性的主要因素及其有效的改进方法，通过科学的改善措施，是我国城市的供电可靠性达到世界先进水平。关键词：10KV配电系统；供电可靠性；原因分析

配电系统可靠性就是指直接向用户供电和配电的系统对广大用户的供电能力的可靠性。供电可靠性直观的体现了供电系统的供电能力，是衡量一个供电企业技术和水平的重要标准，也是衡量一个供电企业对用户供电能力的重要经济指标，同时也反映出一个城市的总体经济发展水平。随着生活环境的不断改善，人们对供电系统提出了更高的要求，这不仅是用户的希望，同时也是供电企业所要追求的目标。近几年来的电网改造让城市供电可靠性有了很大的改观，但距离我们的要求还远远不够，本研究针对供电系统可靠性存在的问题原因进行了分析，并提出了一些可供参考的改进措施。

1.影响配电系统供电可靠性的原因分析

1.1．10KV配电系统的预停电时间过长

目前很多城市配电网架等结构薄弱，设施、电源点等都需要改造，由于这些配网基建、技改大修、业扩等工程的增多，就造就了很多的预安排停电，预停电期间，检修按时计划性很弱，对于停电后的综合管理和计划性不强，管理的力度和制度也不够，使得设备在改造或者检修期间的时间过长，或者超过了预期的计划时间，造成了大范围的停电，在预停电之前的准备工作也不够充分，施工的进度慢，施工人员准备也不够充分，这些都无形当中增加了用户停电的时间。

1.2．10KV配电系统的故障停电较多

由于施工人员的技术水平不高或者设计标准及操作技术不到位就进行施工，造成很多设备在运转初始就是存在安全隐患的。在设备运行的过程当中，设备的维护管理也不到位，这些安全隐患在运转的时期也不易被发现和消除，严重影响了供电系统的可靠性。这种故障停电成为了影响供电可靠性的其中一个最主要的原因。另外，外力破坏也是造成供电故障的主要原因之一，例如：树木破坏、气候因素、用户影响等。

1.3．配电供电系统的管理存在问题

城市是供电需求较大的地区，不仅用户需求大，还需要长期连续的供电，离开电力资源，城市就会变为半瘫痪状态，相比较之下，农村的用电相对较少，对电力的依赖性也较低，这就使得很多领导对城市的供电过于重视，而对农村的供电不够重视的现状。另一方面，由于很多电力系统的人员的个人技术能力不足，管理模式相对落后，对供电可靠性的重视程度不够，没有一个清楚的认识，也没有采取定期的培训和指导，也不愿意改变和创新，一些专职的技术人员相对欠缺，因此对供电企业供电可靠性的管理力度不够，技术跟不上，管理水平上不去，更是无法有效的指导和带领供电系统开展一些活动，因此，没有一个健全的供电可靠性的机构或者组织。

1.4．配电供电系统的供电能力有限

影响供电系统的可靠性的其中一个因素是供电系统的供电能力有限。受下达指标的限制，为了应对错峰避谷的措施，出现了电力供应缺口，为了确保电网的正常运转，就必须在电力供应缺口出现的时候采取临时的限电手段，来确保电力系统的正常运行，这也就形成了影响城市配电系统的可靠性因素之一。

2.改进配电系统供电可靠性的有效措施

2.1．加快电网的改造工程，减少预停电时间

为了减少预停电的时间，必须在停电之前对每一个环节有所计划，对每一次临时停电严格把关，充分调动各供电所、援建单位等施工成员，组织施工时可以联合起来，事先准备好方案，保证不拖延预停电的时间，及时完成任务。对于停电和恢复电的过程也可以进行优化，各供电所在计划停电之前和送电之前要及时完成相关手续的办理，以减少不必要的耽误时间。对于需要转供电操作的，需要严格执行相关规定，缩短操作时间。有一些可以带电作业的，尽量在保证安全的前提下，提倡带电作业，推广10KV带电作业，强化管理水平，尽可能的减少停电施工，有条件的尽可能进行不停电检修。也可以利用技术水平的提高来缩短检修的时间，提高工作质量和效率，加大考核力度，提高工作人员努力改进的积极性。目前，我国在很多地区开展了检修、预试、业扩增容综合停电工作,在某种程度上,可以避免部分重复停电,但也是历年不可避免的因素。

2.2．合理改善供电系统的综合检修能力，减少故障停电

对于供电系统的设施要进行抽查，监督配电系统的工作水平。根据设备缺陷管理制度要求进行管理，及时查出设备的缺陷，及时处理，确保紧急、重大缺陷消除率达到百分之百，一般的缺陷达到八成以上。及时对线路设备开展检测工作，尤其是在用电高峰期到来之前，必须开展预测量工作，并根据实际情况及时采取相应的措施。对于10KV线路的通道周围要及时清障，以免造成树木等造成的故障停电。做好线路防风加固工程，对于有安全隐患的障碍物及时清除和躲避，改造不合理的线路，以提高抗风能力，减小气候因素对故障停电的影响。完善故障查找机制，及时准确的对故障发生的地方进行定位，并第一时间找出故障的原因，及时整改，并且制订防范措施，防止故障的二次发生。对于可能产生故障的地区，要及时进行故障演练，不断的优化处理方案。加强计划管理，提高综合检修的能

力，保证设备运行的可靠性。

2.3．加强配供电系统的管理水平，提高作业人员的工作能力

配电网的运行及有效管理是供电系统可靠性的重要保障手段。对此要加强管理，对于预停电的安排要及时有效，合理快速。对于故障停电，则要有效避免，完善机制。条件成熟的时候，当尽力完成不停电的保证。优化停电作业流程，通过精细的管理，加强对停电期间的控制，以减少停电时间。强化用电监察的作用，强化设备的技术监督，避免发生故障停电。在强化供电系统管理的同时，还要提高作业人员的工作能力。要定期的对有关技术人员和管理人员进行知识和业务的培训，对于这些人员还要进行定期的指导和技术的更新，开展业务水平和知识水平的考核制度，让工作人员都能主动自觉的学习，调动他们工作和学习的积极性。通过这种理论知识的培训和学习，在实践中将不断提高供电系统的可靠性。不光是对人员的管理，对于设备也要进行管理，让技术人员运用自己的业务知识对设备进行检修和管理，进一步提高了供电系统的可靠性。

2.4．提高配供电系统的供电能力

随着科学技术的不断发展，城市的供电水平也在不断进步。我国应当及时改造落后的设备，运用先进的技术水平，提高我国供电系统的供电能力，这样就能有效的减少故障停电和预安排停电的次数，同时还能大大的缩小停电的范围。这些新技术的运行，也大大降低了线路运行的故障率。

3.结语

随着我国社会经济和技术突飞猛进的发展，我国用户对于配供电系统的要求也越来越高，提高供电系统的供电可靠性是群众的呼声，也是我国供电企业的必经之路。通过对电网的改造和不断建设，供电的可靠性也在不断的提高，不断的为我国用户带来了科学、安全、可靠的电力资源。但是，提高供电可靠性不是短时间的任务，它需要不断的完善下去，是需要长期坚持的，因此，我们要与时俱进，不断的进行设备改造，加强管理，继续为用户提供完善的电力服务，为社会的发展提供电力保障。

参考文献：

[1] 郭永基.电力系统及电力设备的可靠性[J].电力系统自动,2001,9(10):53-56.[2]谷群辉,罗安.一种适用的供电可靠性预测评估算法[J].电网技术.2003,8(11):34-35.[3]马淑华.城市10kV配电系统供电可靠性分析[J].华北电力技术.2005,12(9):70-71.

第三篇：电网配电变压器的故障分析和预防措施

电网配电变压器的故障分析和预防措施

摘要：在电力系统中，配电变压器占据着至关重要的地位，其安全运行直接关系到配电线路的供电可靠性。一旦出现故障，将直接影响电网安全经济运行，给人民群众的正常生活带来损失。本文分析了电网配电变压器的故障原因，探讨了电网配电变压器的预防措施。

关键词：电网配电变压器；故障原因；预防措施

配电变压器是电力主体设备，随着系统容量和电网规模的扩大，配电变压器故障给电网安全经济运行带来的影响越来越大。为确保其稳定运行，最基础的工作就是做好日常检查和检测，对变压器常见故障现象做出正确判断分析，并及时采取针对性的运行和检修预防措施，有着至关重要的作用。

一、电网配电变压器的故障原因

1.绕组故障

电配电变压器在长期过载运行的情况下，由于部分低压线路维护不到位，使绕阻发热使绝缘逐渐老化，容易造成匝间短路、相间短路或对地短故障的发生。发生短路时变压器的电流超过额定电流几倍甚至几十倍，线圈温度迅速升高，导致绝缘老化，同时绕组受到较大电磁力矩作用，发生移位或变形，绝缘材料形成碎片状脱落，使线体裸露而造成匝间短路。铜、铝线质量不好，形成局部过热，线圈绝缘受潮，系统短路使绕组造成的机械损伤，冲击电流造成的机械损伤等当绕阻焊接不良，在大电流过热及内部匝间短路引起的电动力作用下，会引起绕阻引线断裂造成事故扩大。

2.过电压

配电变压器按规定要求必须在高、低压侧安装合格的避雷器，以降低雷电过电压、铁磁谐振过电压对变压器高低压线圈或套管的危害。主要有以下原因造成配电变压器过电压而损坏：①避雷器安装试验不符合要求，安装避雷器一般是三只避雷器只有一点接地，在长期运行中由于年久失修、风吹雨打造成严重锈蚀，气候变化及其它特殊情况造成接地点断开或接触不良，当遇有雷电过电压或系统谐振过 电压时，由于不能及时对大地进行泄流降压因而击穿变压器；②只重视变压器高压侧避雷器的安装试验，而轻视低压侧避雷器的安装试验，因变压器低压侧不安装避雷器，在变压器低压侧遭雷击时，产生逆变对变压器高压侧线圈进行冲击的同时，低压侧线圈也有损坏的可能。

3.分接开关

（1）分接开关裸露受潮。由于将军帽、套管、分接开关、端盖、油阀等处渗漏油，使分接开关长期裸露在空气中，又因为配电变压器的油标指示设在油枕中部，变压器在运行中产生的碳化物受热后又产生油焦等物质，容易将油标呼吸孔堵塞，少量的变压器油留在油标内，在负荷、环境温度变化时，油标管内的油位不变化，所以不容易被及时发现。

（2）高温过热。正常运行中的变压器分接开关，长期浸在高于常温的油中，会引起分接开关触头出现碳膜和油垢，引起触头发热，触头发热后又使弹簧压力降低或出现零件变形等情况，又加剧了触头发热，从而引起电弧短路，烧坏变压器。

（3）本身缺陷。分接开关的质量差，存在结构不合理、压力不够、接触不可靠、外部字轮位置与内部实际位置不完 一致等问题，引起动、静触头不完全接触，错位的动、静触头使两抽头之间的绝缘距离变小，引发相间短路或对地放电。

（4）人为原因。有的电工对无载调压开关的原理不清楚，经常调压不正确或不到位，导致动、静触头部分接触或错位。

4.二次侧短路

当电网配电变压器发生二次侧短路、接地等故障时，二次侧将产生高于额定电流 20～30倍的短路电流，变压器一次侧必然要产生很大的电流来抵消二次侧短路 电流的消磁作用，大电流在一方面使变压器线圈内部将产生巨大机械应力，致使 圈压缩，主副绝缘松动脱落、线圈变形。另一方面由于短路电流的存在，导致一、二次线圈温度急剧升高，此时如果一、二次保险选择不当或使用铝铜丝代替，可能很快使变压器线圈烧毁。

二、电网配电变压器的预防措施

1.做好运行前的检查测试

电网配电变压器投运前必须进行现场检测，1O00V和2500V兆欧表测量变压器的一、二次绕组对地绝缘电阻（测量时，非被测量绕组接地），以及一、二次绕组间的绝缘电阻，并记录测量时的环境温度。绝缘电阻的允许值没有硬性规定，但应与历史情况或原始数据相比较，不低于出厂值的70%（当被测变压器的温度与制造厂试验时的温度不同时，应换算到同一温度再进行比较）。

2.认真检查绕组

（1）匝间短路，吊心检查，匝间短路处绝缘呈黑焦状；测绕组直流电阻，三相电阻不平衡，短路相电阻小；在低压绕组上施加10～20%的额定电压试验，损坏点会冒烟。一般在后天运行中匝间短路较少，因此应对新投运变压器应加强声音及电压电流检查，提早发现并处理。

（2）绕组对地短路，用摇表测量绕组对地绝缘电阻，如阻值为零或接近零则为接地相。吊心检查有无杂物，绕组与铁心间的绝缘套管、绝缘纸板有无损坏，绕组是否变形。试验油的击穿电压值是否合格，应正确用保险丝的容量、接地电阻合格，定期紧固密封螺栓。

（3）相间短路，吊心外观检查，相间短路处绝缘呈黑焦状；测绕组绝缘电阻，相间阻值为零或接近零；测量绕组直流电阻和变压比，与出厂值和以往测量记录做比较，即可判断出绕组的损坏情况

3.合理配置避雷器，防止过电压

（1）在配电变高压侧安装HY5WS-17/50 型氧化锌避雷器。在配变低压侧配电柜（箱）内装设HYI5W-0.28/1.3 型低压金属氧化物避雷器，这样能有效防止低压侧线路落雷时，产生的正变换波对配变的影响，从而起到保护配变及其总计量装置的作用。

（2）在配变的高压侧进线和低压侧出线第一、二、三基杆上的绝缘子铁脚进行接地。当雷击在该线路上时，雷电入侵波便通过这些绝缘子铁撞圈脚接地绝缘薄弱点而引入大地，使进入配变绕组的过电压幅值和陡度大大降低，起到削波减压作用。

（3）降低杆塔的接地电阻，特别是有变压器及避雷器的杆塔的接地电阻。一般而言，可以采用复合接地网来做，水平接地体在土壤中埋深0.6～0.8m，而垂直接地体则在水平接地体基础上打入地中，深度一般2.5m，水平接地体一般采用40mm×4mm热镀锌扁钢，垂直接地体采用50mm×50mm×5mm的热镀锌角钢，接地引上线采10mm 圆钢或40mm×4mm热镀锌扁钢（推荐采用扁钢接地）。

4.正确调节分接开关

变压器分接开关的选择开关，虽然在调压过程 中不参与切断负荷电流，但每一 次切换选择，要求动、静触头都必须可靠接触，且接触的压力和面积满足通过负荷电流的要求，故应采取如下步骤进行：无载调压时，先将变压器停运，测量一次绕组的直流电阻并做好记录；打开分接开关罩，检查检查分接开关的档位，扭动分接开关把手至所需的调整的档位，测量分接开关变挡后一次绕组的直流电阻并做好记录，对比两次测量结果并检查回路的完整性和三相电阻的均一性，检查分接开关位置的正确性后并锁紧，记录分接开关变换情况，合格后恢复供电并测量变压器低压侧电压。

5.加强高低压引线连接工艺

①加强巡视检查，如发现引线接触不良，及时紧固；②采用正确的连接工艺，如采用并帽法连接、铜铝过渡连接、压接，搪锡涂导电膏等措施；③采用新型线夹（接线端子），以增加接触面，降低接触电阻；④避免或减少过载运行，营造好的散热环境等；⑤导电杆通过电流达200A 时，最直接方法，就是配变引线连接螺丝的引线加装固定支架，确保安全距离。

总之，随着设备管理标准化的不断提高，对配电变压器的运行提出了高标准、严要求的运行准则。因此，电网配电变压器的故障问题能否得到及时、彻底的处理，也逐步成为衡量一个电力企业设备管理的重要技术指标。

参考文献：

[1]陆燕峰，陆岳平.对农村电网配电变压器故障的分析[J].大科技：科技天地，2011（15）

[2]汪建华，吴元林.关于电网中配电变压器运行问题的探讨[J].电子技术与软件工程，2013（24）

[3]黎星.配电变压器常见故障分析及处理探析[J].大科技，2013（20）

第四篇：浅谈10kV配电系统继电保护配置及整定计算

浅谈10kV配电系统继电保护配置及整定计算

摘 要:10kV配电系统广泛地应用在城镇和乡村的用电中，但在继电保护配置及定值计算方面往往不完善，常发生故障时断路器拒动或越级跳闸，影响单位用电和系统安全，因此完善配置10kV配电系统的保护及正确计算定值十分重要。文中主要介绍10kV配电系统的保护配置及定值计算方法。

关键词:10kV配电系统；继电保护配置；整定计算

一、10kV配电系统的保护配置情况

大部分工厂企业及居民小区用电是10kV供电，并设置配电房，一般情况下一个配电房安装一台或二台10kV/400V的配电变压器，用380V/220V电压供用户用电，一次系统接线图，如图1。

用电单位的保护配置存在下面几种情况：

1.10kV配电房单台变压器容量小于800kVA时，为了简化和节省费用，10kV侧往往只装环网柜，内配设负荷开关和熔断器，不装设断路器和继电保护装置，所以当发生短路故障时，只能靠熔断器熔断来保护变压器。这种配置的缺点，一是变压器没有过载保护；二是熔断器熔断电流有分散性、时限不稳定，容易发生越级跳闸，造成停电扩大。

2.当变压器单台容量大于800kVA及以上时，10kV侧开关柜内均装设断路器并配置继电保护装置，配置保护的型式有两种：

①装设GL-10系列反时限过电流继电器，构成过电流保护，电流定值可以从端子上做阶梯状调节，缺点是时限调节误差较大，构成上下级保护时限配合难度大。②装设微机保护比较完善，具有过负荷保护信号、过电流保护和速断保护作用跳闸，保护定值和时间调整比较精确和方便，建议推广选用。

3.有些10kV专线工业用户，主要用电负载是高压电动机，如轧钢和穿孔行业，其高压电动机容量较大，有的达2500kW及以上。在生产过程中，经常会连续不断地发生电动机短时（1～2s）的过载，因过载有随机性，所以过电流保护常因定值及时限配合不当使上一级即变电所出线开关(如图1中B1)跳闸，造成整条10kV线路停电。如某钢铁企业一台2500kW轧钢电动机在轧钢过程中，10kV侧瞬间最大尖峰电流高达800A以上，远超过该线路变电所开关处的过流保护定值和时限。电力部门只好根据用户生产的特点，调整保护定值和时限，以保证用户用电的安全可靠。有的用户使用大容量冷冻机，其10kV电动机容量达500～1000kW，起动电流经限流后仍达到3.5倍额定电流。过电流保护的起动电流和时限也要现场试验确定。

所以对于10kV配电系统，应根据不同容量和不同用电负载性质来选配保护装置和进行定值计算。

二、10kV馈电线路保护配置

对10kV馈电线路，在变电所内的出线开关B1处一般装设微机型三阶段式电流相间保护装置，即过电流保护、限时电流速断保护和电流速断保护：

1.过电流保护：动作电流应大于线路上可能出现的最大负载电流，要考虑外部故障切除后电压恢复，电动机自起动及短时过载，电流继电器能可靠返回等因素，其二次动作电流Idz为：

如果不考虑电动机自起动因素，其二次动作电流为：

式中：Kk—可靠系数，1.15～1.25,（一般取1.20）

（根据电动机的容量大小及启动方式一般取1.5～3）Kzd—电动机自起动系数，Kh—电流继电器的返回系数，0.85 KT—电流继电器的变比

Ie MAX—线路最大负荷

电流保护时限取0.6～0.8s，保护范围为整条10kV馈电线路长度并延伸到下一级。当出现有电动机短时过载的情况时，过电流保护定值可参照前式计算。2.限时电流速断保护：应保护线路全长的100%，动作电流取小于该线路末端二相短路电流值，时限比过电流保护小一个△t=0.3s。一般可取0.3～0.5s。二次动作电流

(3/2)5500 Idz..（Z系统小Z线路）KkKtZ.系统小—整个系统在最小运行方式下的阻抗标幺值

Z.线路—10kV馈电线路全长的阻抗标幺值，如架空线路等于0.4Ω/km×Lkm×(100/10.52),如电缆线路等于0.08Ω/km×LKM×(100/10.52)

5500—基准容量100MVA下，10.5kV系统基准线电流。Kk—可靠系数，一般取1.5左右KT—电流互感器的变比3.电流速断保护：动作电流大于下一条线路始端短路时的最大短路电流整定。约保护线路全长的30%～50%，为速动动作。动作时间稍大于避雷器的放电时间，一般可整定于0.1～0.15s。二次动作电流：1.3～1.5—可靠系数5500—100MVA下，10.5kV时的基准线电流Z*系统大—系统在最大运行方式下的阻抗标幺值Z*线路—10kV馈电线路全长的阻抗标幺值，等于，如电缆线路前面用0.08Ω/km（公式里改成km）KT—电流互感器的变比规划设计与施工40中国水能及电气化2009.104.三阶段式电流保护的时间配合：t过电流＞t限时速断＞t速断同时还要满足：tB1过电流＞tB2过电流＞tB3过电流及tB4过电流

三、用户10kV配电变压器保护配置一般用户单台配电变压器在10kV侧开关B3（B4同）处装设保护为：1.过负荷保护：二次动作电流Idz应躲开变压器的最大负荷电流Ie MAX。时限选择应大于瞬时过载时间，避免短时过载时发信号。Kk—可靠系数1.05Kh—返回系数0.85t＝５～９s，发告警信号Ie MAX应根据变压器过载原则确定的最大负荷电流2.过电流保护：防御低压侧（400V侧）发生相间短路引起变压器的过电流。一般避开最大负荷电流就可以了。二次动作电流Kk=1.25—可靠系数保护时限t=0.5s，保护动作时断开变压器两端电源开关，保护范围为变压器高低压线圈，400V系统大部分，如果负载有出现象上述轧钢电动机短时过载那样的情况，应把定值和时限适当放大，避免正常运行时发生跳闸。3.电流速断保护：作为变压器内部故障的主保护，整定值应大于400V出线母线短路电流，仅保护变压器的内部大部分，和变压器瓦斯保护配合。二次动作电流保护时限t=0s，断开配变二端电源开关Kk=1.3～1.5—可靠系数5500A—100MVA下10.5kV时的基准线电流。Z*系统大由电力部门提供Z*线路=Zo×L×（100/U 2e）Z*配变=UK/SeZo—每公里电抗数当10kV架空线路时为0.4Ω/km当电缆线路时为0.08Ω/kmL—长度（公里）Ue—额定线电压（kV）Se—配变额定容量（MVA）KT—电流互感器的变比4.瓦斯保护：是变压器内部故障的主保护。一般800kVA及以上的充油变压器都装设瓦斯保护，干式变压器没有瓦斯保护。瓦斯保护的主要元件是瓦斯继电器，分重瓦斯保护和轻瓦斯保护。重瓦斯保护：当变压器内部发生线卷短路及单相接地时产生电弧及大量气体，使油流速增大情况下继电器动作，作用于跳闸。轻瓦斯保护：由于变压器油内积存空气，及发生轻微故障产生气体时，轻瓦斯保护动作，作用于报警。

四、用户10kV配电房保护配置及整定计算案例某用户的10kV配电房一次系统接线图，如图2。1.已知参数1#变压器(SG-10)：1600kVA，10kV/400V，Uu%=6.09%。2#变压器未安装。在10kV进线控制柜H1和主变控制柜H4均装设SEPAM S20综合微机保护装置。H1柜CT变比300/5，H4柜CT变比150/5。10kV进线电缆YJV-223×240，1km。经计算系统至变电所10kV母线处阻抗为：Z*系大=0.37418，Z*系小=0.4258。变电所出线馈电线路过电流保护时限0.8s。2.变压器控制柜H4（H3同）保护计算：(1)过流保护：（1600kVA一次电流Ie=92.4A）41图 12k0V系统接线图取T=0.2～0.3s如果考虑电动机自起动因素或短时过载，其动作电流还需乘以电动机自起动系数Kzq(一般Kzq取1.5～3)Kk—可靠系数1.25Kh—返回系数0.85KT—电流互感器的变比150/5=30(2）速断保护：主变阻抗：电缆长度：1km，YJV-22 3×240电缆阻抗：（下转第52页）规划设计与施工52中国水能及电气化2009.10片进行铜铝过渡搭接，铝排50℃持续工作环境长期允许载流量为：Ixu=K2×K0×I=1.13×0.66635×2613=1967.5A两台水轮机组额定负荷、额定电压、额定功率因数并列运行时候的电流：Ig=2×Ie=2×916.4=1832.8A根据以上计算得出：Ixu＞Ig铝排在机组带额定负荷、额定功率因数下的允许最高温升：Ig=K0×I即1832.8=0.149×（70－T）1/2×2613T=47.87℃根据以上计算结果，结合巨型铝母线长期允许工作温度＋70℃，集肤效应系数小、散热条件好，排除铝排因温升变化引起的风动效应而产生的杂音。因大电流母线的周围空间存在着强大的交变磁场，对于其中的钢铁结构母线桥架、吊架、绝缘子的金具、支持母线结构的钢梁、防护罩、混凝土中的钢筋及接地网，由于涡流和滞损耗而发热；同时在铁出线母线桥构成闭合磁路，感应产生环流而加剧发热，使得母线桥架的损耗和发热随着出线母线工作电流的增加而急剧增大，现场表现为母线桥架外表的温度和电流杂音随负荷电流的增加而加大，根据这些特征判定出线母线桥架出现的现象为环流引起的现象。

三、故障处理依据分析、判断,故障为环流引起的电流杂音和温升现象，将母线桥架一面采用非磁性材料铝栅代替原来的铁皮密封面板，同时将固定吊架与桥架用绝缘橡胶隔离，加强吊架的引接接地，实行人为断开原铁出线母线桥架闭合回路，隔断闭合磁路，阻断感应电流的产生。这一系列技术措施实施后，将机组总负荷从零逐步升到额定负荷16000kW，反复多次运行试验，原电流杂音消除，测量桥架外最高温度为38℃，出线母线桥架原故障现象消除，设备运行至今一年未发现原来的现象，保障设备的安全运行。参考文献：【1】戈东方等，电力工程电气设计手册：北京水利水电出版社，1989.（上接第41页）系统阻抗：Z*系大=0.37418取T=0.05～0.1sKk—可靠系数1.4(3)过负荷保护：取T=5～9s3.进线控制柜H1保护计算：由于2#变压器未安装，所以H1柜可与H4柜整定相同，但时间应取大一些。(1)过流保护（不考虑电动机自起动因素）：t=0.5～0.6s(2)速断保护：Idzj进线=7700/(4.1972×60)=30.6At=0.15～0.2s如果2#变压器已安装，应按1#、2#变压器的总容量来计算整定值。

第五篇：10kv配电系统继电保护常用方案及整定计算

10KV配电系统继电保护常用方案及整定计算

为保证选择性、可靠性，从区域站10KV出线、开关站10KV进出线均选用定时限速断、定时限过流。保

护配置及保护时间设定。

一、整定计算原则：

1.需符合《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB50062-92等相关国家标准。

2.可靠性、选择性、灵敏性、速动性应严格保障。

二、整定计算用系统运行方式：

1.按《城市电力网规划设计导则》（能源电[1993]228号）第4.7.1条和4.7.2条：为了取得合理的经济效益，城网各级电压的短路容量应该从网络的设计、电压等级、变压器的容量、阻抗的选择、运行方式等方面进行控制，使各级电压断路器的开断电流以及设备的动热稳定电流得到配合，该导则推荐10KV短路电流宜为Ik≤16KA，为提高供电可靠性、简化保护、限制短路电流，110KV站两台变压器采用分列运行方式，高低压侧分段开关均采用备用电源自动投入。

2.系统最大运行方式：110KV系统由一条110KV系统阻抗小的电源供电，本计算称方式1。

3.系统最小运行方式：110KV系统由一条110KV系统阻抗大的电源供电，本计算称方式2。

4.在无110KV系统阻抗资料的情况时，由于3～35KV系统容量与110KV系统比较相对较小，其各元件阻抗相对较大，则可认为110KV系统网络容量为无限大，对实际计算无多大影响。

5.本计算：基准容量Sjz=100MVA，10KV基准电压Ujz=10.5KV，10KV基准电流Ijz=5.5KA。

三、10KV系统保护参数只设一套，按最大运行方式计算定值，按最小运行方式校验灵敏度（保护范围末端，灵敏度KL≥1.5，速断KL≥2，近后备KL≥1.25，远后备保护KL≥1.2）。

四、短路电流计算：110KV站一台31.5MVA，10KV 4Km电缆线路（电缆每Km按0.073，架空线每Km按

0.364）=0.073×4=0.29 10KV开关站1000KVA：（至用户变电所电缆长度只有数十米至数百米，其阻抗小，可忽略不计）。

五、整定计算：

1.开关站出线（10DL）：当变压器采用过电流而不采用差动保护时，其电源线路较短时，例如电缆长度小于3Km时，采用线路--变压器组保护装置（即线路与受电变压器保护共用）。

A.速断动作电流：躲过变压器低压侧最大三相短路电流：t=0S

灵敏度校验：

B.过流保护动作电流：躲过可能出现的过负荷电流，如干变按Kgh=1.5，如大的风机、水泵等启动电流，按实际换算到10KV侧电流，Kgh可能为1.2、1.3等，微机保护按厂家提供资料，返回系数Kh=0.95。，t=0.3S 灵敏度校验：

如灵敏度不够，改为低电压闭锁的过电流保护，电流元件按躲开变压器的额定电流整定，而低电压闭锁元件的起动电压则按照小于正常情况下的最低工作电压及躲过电动机自起动的条件来整定。

C.对变压器超温，瓦斯保护需跳闸者，变压器高压侧设负荷开关带分励脱扣器，作用于跳闸。

2.开关站进线(8DL)：

按规范可不设,本方案设的目的作为出线保护及其相关元件故障如电磁线圈断路而拒动时的后备保护及3～

10KV母线的保护。

A.限时速断动作电流:同开关站所有出线的最大一台变压器速断保护相配合,配合系数Kph=1.1，t=0.3S 灵敏度校验：

B.时限过流动作电流:，t=0.6S 灵敏度校验：

3.区域站10KV出线(5DL):

A.限时速断动作电流:同开关站出线(8DL)限时速断保护相配合,配合系数Kph=1.1,，t=0.4S 灵敏度校验：

B.时限过流动作电流:躲过线路过负载电流(如大电动机启动电流,某些实

验时的冲击电流等)，t=0.7S 灵敏度校验：

4.区域站10KV分段开关(2DL):

仅设充电保护,按躲开10KV母线充电时变压器励磁涌流,延时t=0.2S动作,充电后保护退出。，t=0.2S 灵敏度校验：

5.开关站10KV分段开关（7DL）：

同2DL原则，t=0.2S 灵敏度校验：

6.开关站出线带2台及以上变压器：

A.速断动作电流：躲过中最大者，t=0S

B.时限过流动作电流：躲过线路过负载电流，t=0.3S。

7.区域站至住宅小区供电线路（单线单环或双环、开环进行）：

A.限时速断动作电流：同6.A原则，t=0.4S(同小区变压器的高压熔断器配合）。

B.时限过流动作电流：同6.B原则，t=0.7S（同小区变压器的高压熔断器配合）。

8.区域站主变低压侧开关1DL、3DL: 设过电流保护（作为主变低后备保护，10KV母线保护及出线远后备保护），其动作电流按躲过主变的最大负荷电流（当一台主变故障或检修时的负荷电流及电动机启动等），对K-2点要求KL≥2,对K-3点要求KL

≥1.2。

保护为一段二时限，第一时限1.1S跳10KV分段开关，第二时限1.5S跳本侧开关。

9.关于时间级差说明：

A.对微机保护，开关站△t为0.3S，对区域站为提高可靠性△t为0.4S。

B.对电磁继电器保护，选精度较好的时间继电器，△t在开关站，区域站△t均为0.4S。

10.为避免CT饱和，可采用保护与测量CT分开，用不同的变比，如保护用300/5A等。

11.对10KV中性点非直接接地电力网中的单相接地故障：

A.在10KV母线上，装设接地监视装置，作用于信号。PT开口三角电压继电器整定值：Udz=15V，为避免铁磁谐振，在开口三角上设一个微机型消谐器。

B.区域站、开关站10KV出线较多，设微机小电流接地信号装置，可迅速判别某出线单相接地故障（对微机保护，10KV小电流接地选线功能通过各10KV间隔的监控保护实现，无需专门的装置）。

六、自动装置设定：

1.10KV架空出线重合闸：动作投入时间1S。

2.备用电源自动投入：

A.区域站10KV分段开关（2DL）自动投入时间：

a.t=110KV桥开关备自投时间+0.4S；

b.t=主变高后备动作时间+0.4S；

c.取a与b的最大值。

B.各开关站10KV分段开关备自投时间=2DL备自投时间+0.4S

C.备自投动作电压：

工作电源失压动作电压：25V(PT二次侧电压）

备用电源监视动作电压：70V(PT二次侧电压)

七、结束语：本方案经多年运行考验，符合可靠性、速动性、选择性、灵敏性四性原则，对区域站，动作时间小于1S，保证了10KV各设备和线路的热稳定，同反时限过流相比，动作时间准确、误差小、容易整定、选择性好。多次动作，未出现误动情况，保证了供电的可靠性。

参考文献

1.《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB50062-92 2.《城市电力网规划设计导则》能源电[1993]228号

3.工业与民用配电设计手册 中国航空工业规划设计研究院等编第2版