农村电网继电保护运用浅谈

农村电网继电保护运用浅谈

高新亮

（国网吉林桦甸市供电有限公司吉林桦甸132400）

摘要：继电保护是保证电力系统正常运行的重要手段，本文针对农村电网线路的特点对保护配置情况及继电保护中容易忽略的一些问题进行简单分析、探讨。

关键词：继电保护；农村线路；励磁涌流；饱和；分支电流；真空开关

前言：农村电网是整个电网的重要组成部分，以前电力负荷主要为农村居民生活用电、工农业生产用电。随着我国经济的快速发展，居民生活质量提高，居民生活用电增加；各种厂矿的投产使工业用电量大幅增加，这使农村电网对供电可靠性有了更高的要求。以往的电磁继电器已经跟不上发展的步伐，微机型保护逐渐成为继电保护的主流，这就要求我们改变以往对继电保护的认知，开始对微机型继电保护在农村电网中的应用进行探讨及论证。

一、农村电网线路特点

1、10千伏配电线路分支线多，且分支线长度往往超过主线亘长。

2、负载率低，且负荷变化大，受季节性、节日性等影响大，随机性强，功率因数低。

3、配电变压器数量过多，导致励磁涌流大。

4、线路设备质量相对较差，多为裸导线，天气影响较大，故障率较高。

5、供电半径过大，线路往往亘长都在15公里以上。

二、10千伏农村线路继电保护配置情况

农村地区10千伏线路继电保护主要配置：速断保护、过流保护、过负荷保护及重合闸保护。

电流速断保护按被保护线路末端的短路电流整定，即按末端三相金属性短路时故障电流整定，可以保护线路全长的80%-85%的部分。电流速断保护为瞬时性动作，即不附加延时，所以，一般电流速断保护为保护装置固有动作时限。这体现了继电保护的速动性。

速断保护并不能保护线路的全长，即存在保护死区，为了实现保护线路全长的目的，我们就需要应用过流保护来实现。

过流保护按躲过线路最大负荷电流整定，当线路末端发生短路时，短路电流会超过过流保护整定值，超过整定时限后保护装置动作，断路器跳闸。过流保护可以保护线路全长及下一级线路一部分。

架空线路故障大都是“瞬时性”的故障，在线路被继电保护迅速动作控制断路器断开后，故障点的绝缘水平可自行恢复，故障随即消失。此时，如果把断开的线路断路器重新合上，就能够恢复正常的供电。这就体现了重合闸的重要性。

重合闸是为了保证系统的安全稳定运行而设置的一种自动控制装置，电力系统特别是架空线路的故障大多数是瞬时性故障，采用自动重合闸，可以使系统故障跳闸后很快恢复正常运行，即重合成功。这不仅提高供电可靠性，而且对暂态稳定也是有利的，重合闸越快对暂态的稳定越有利，但重合闸时间受短路处断电去游离时间影响，同时还应考虑裕度时间及断路器合闸固有时间，如果重合过快产生电弧的短路点可能因断电去游戏时间不够而造成电弧重燃，致使重合不成功甚至故障扩大，所以三相一次重合闸动作时间不宜小于1秒，为提高线路重合成功率，可酌情延长重合闸时间，我公司多采用4.5秒重合时间。

三、10kV农村配电线路保护中容易被忽视的问题及解决方法

1、励磁涌流对继电保护的影响

10kV农村配电线路供电半径大，线路亘长很长，虽速断保护只保护线路全长的80%-85%，但往往这80%-85%的距离已经超过15公里，速断保护为了使保护段有灵敏度，往往致使速断保护电流定值都不是很大。

农村地区地域辽阔，居住分散，农村线路往往装有大量的配电变压器，线路检修或故障跳闸后，在线路送电时，这些配电变压器都是投入状态的，在合闸瞬间，各变压器所产生的励磁涌流在线路上相互叠加、来回反射，产生了一个复杂的电磁暂态过程，在系统阻抗较小时，会出现较大的涌流，且涌流持续时间也长。电流速断保护由于要兼顾灵敏度，动作电流值往往取得较小，特别是在长线路时更明显。励磁涌流值可能会大于装置整定值，使保护误动，送电失败。这种情况在线路变压器个数少、容量小以及系统阻抗大时并不突出，因此容易被忽视，但随着经济发展，当线路变压器个数及容量增大后，就可能出现。

励磁涌流的特征，就是它含有大量的二次谐波，且它的大小是随着时间而衰减的，一开始涌流很大，一段时间后涌流衰减为零，流过保护装置的电流为线路负荷电流，利用涌流这个特点，建议在电流速断保护中加入一短时间延时，一般为0.1～0.2秒的时限，就可以有效防止励磁涌流引起的误动作，这样虽然会使速断保护不能在发生故障时立即动作，增加故障时间，但往往起到的作用却十分明显。如速断保护时限为固定时限无法调整，可以退出速断保护，投入限时速断保护。

2、电流互感器饱和对继电保护的影响

短路电流的大小主要取决于上级电网短路阻抗和本线路短路阻抗的大小，农村地区的变电所，它们往往远离电源，系统阻抗较大，且变压器初建时容量都很小，致使线路出口处短路电流一般都较小，对于同一线路，出口处短路电流大小会随着系统规模及运行方式改变而改变。随着系统规模的不断的扩大，10kV系统短路电流会随之变大，可以达到电流互感器一次额定电流的几十倍甚至上百倍，系统中原有一些能正常运行的变比小的电流互感器就可能存在饱和现象，且短路电流中含大量非周期分量，又会进一步加快电流互感器饱和。在10kV线路发生故障短路时，由于电流互感器饱和，感应到二次侧的电流会很小或几乎接近于零，致使保护装置拒动，严重威胁运行设备的安全，更严重的会导致越级跳闸，影响供电可靠性。

为了避免电流互感器饱和，我们可以从多方面进行预防，在选取电力互感器方面，变比不能选得过小，要充分考虑到线路短路时电流互感器饱和的问题；互感器应用时，要尽量减少电流互感器二次负载阻抗，尽量避免保护和计量共用电流互感器；安装时缩短电流互感器二次电缆长度及加大二次电缆截面等，这样就能很好的防止电流互感器饱和现象的发生。

3、分支电流对继电保护的影响

10千伏农村配电线路分支线多，且分支线负荷很大，有的分支线还带有入网的小电站，使分支线成为一个分支电源。

当保护安装处与短路点之间连接有分支电源时，将使通过故障线路的电流大于流过保护装置的电流，这种因分支电源的影响而使故障线路电流增大的现象，称为助增。产生助增现象的分支电源，称为助增电源，其产生的电流称为助增电流。当有助增电流时，阻抗元件感受的阻抗比没有分支电流时要大，使保护范围缩小。这就要求我们在整定计算时充分考虑分支电流的影响。

当保护安装处与短路点之间连接的不是分支电源而是分支负荷（普通分支线）时，将使通过故障线路的电流小于流过保护装置的电流，这种因分支负荷的影响而使故障线路电流减小的现象，称为汲出，非故障线路中的电流称为汲出电流，当有汲出电流时，阻抗元件感受的阻抗比没有汲出电流时要小，使保护范围增大，使保护延伸，存在延伸至配电变压器二次侧的可能。这就要求我们在整定计算时充分考虑汲出电流的影响。

为了消除分支电流的影响，建议在整定计算时，选取合适的分支系数。分支系数随系统运行方式的改变而变化。当整定值一定时，分支系数越大，保护范围越小，即灵敏度越低；分支系数越小，保护范围越大。

4、分段真空开关继电保护的重要性。

10千伏线路往往装有分段真空开关，但现在运行中并不重视分段真空开关继电保护的应用，分段开关仅仅充当负荷开关使用。农村线路供电半径大，线路长，且分线多，如果电流定值过高，线路后端将没有灵敏度，失去保护；但如果电流定值过低，将使保护范围延伸至首端变台二次侧，低压侧故障导致越级跳闸，且不利于合闸送电时躲避励磁涌流的冲击。

所以建议充分运用分段真空开关继电保护，与出口开关互相配合，共同对线路进行保护。

5、负荷季节性变化对继电保护的影响

农村地区负荷多为居民生活用电及厂矿工业用电，线路负荷变化大，受季节性、节日性等影响大。厂矿专用线路在夏季时，负荷大，电机启动时，励磁涌流大，要求过流保护自启动系数高，电流定值大。但冬季停产时，负荷骤降，电流定值应相对下调。农村公配线路多为居民用电，冬季时，尤其是春节期间负荷骤增，夏季反而负荷减少。

建议针对不同负荷情况制定两套甚至多套定值，这样就可以在不同时期采用合理定值。

四、结束语

社会在不断进步发展，科技时代带来了电子技术、计算机技术及通信技术的高速发展，为继电保护注入新的活力，为继电保护提供了性能高、质量好、传输快、功能全的保护装置，可以说现在已经完全进入微机保护的时代，只有掌握相关知识才能保证电网安全稳定运行。

参考文献：

[1]杨晓敏电力系统保护原理及应用中国电力出版社

[2]3~110千伏电网继电保护装置运行整定规程DL/T584-95