毕 业 设 计〔论文〕题目：浅论10KV供电系统的继电保护论文摘要：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,电气故障的发生是不可避免的由于电力系统的特殊性,上述五个环节应是环环相扣、时时平衡、缺一不可,又几乎是在同一时间完成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关键词：电力系统 发电变电 输电配电 / 目 录 1 10KV的基本介绍<1>1.1 10KV供电系统在电力系统中的重要位置11.2 10KV系统中应配置的继电保护11.3 10KV系统中继电保护的配置现状21.4 微机型继电保护扩展成综合测控装置:22 继电保护的基本概念32.1 10KV供电系统的几种运行状况32.1 10KV供电系统继电保护装置的任务42.3 对继电保护装置的基本要求42.4 继电保护的基本原理6 3 几种常用电流保护的分析63.1 反时限过电流保护63.2 定时限过电流保护73.3 电流速断保护93.4 三段式过电流保护装置103.5 零序电流保护114对于10kv继电保护中常用继电器的参数124.1 额定工作电压124.2 直流电阻124.3 吸合电流124.4 释放电流124.5 触点切换电压和电流125 继电器的选择135.1 按使用环境选型135.2 按输入信号不同确定继电器种类135.3 输入参量的选定135.4 根据负载情况选择继电器触点的种类和容量136 对某地电信10KV系统中继电保护的综合评价146.1 定时限过电流保护与反时限过电流保护的配置146.2 该地电信10KV系统中高压设备的配置146.3 关于10KV一相接地保护方式的探讨15 1 10KV的基本介绍1.1 10KV供电系统在电力系统中的重要位置 电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等五个环节组成的。
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,电气故障的发生是不可避免的由于电力系统的特殊性,上述五个环节应是环环相扣、时时平衡、缺一不可,又几乎是在同一时间完成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；当10KV不接地系统中的某处发生一相接地时,就会造成接地相的电压降低,其他两相的电压升高,常此运行就可能使系统中的绝缘遭受损坏,也有进一步发展为事故的可能 10KV供电系统是电力系统的一部分它能否安全、稳定、可靠地运行,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正常的运行因此要全面地理解和执行地区电业部门的有关标准和规程以及相应的国家标准和规 由于10KV 系统中包含着一次系统和二次系统又由于一次系统比较简单、更为直观,在考虑和设置上较为容易；而二次系统相对较为复杂,并且二次系统包括了大量的继电保护装置、自动装置和二次回路。
所谓继电保护装置就是在供电系统中用来对一次系统进行监视、测量、控制和保护,由继电器来组成的一套专门的自动装置为了确保10KV供电系统的正常运行,必须正确的设置继电保护装置 1.2 10KV系统中应配置的继电保护 按照工厂企业10KV供电系统的设计规要求,在10KV的供电线路、配电变压器和分段母线上一般应设置以下保护装置： 〔1〕 10KV线路应配置的继电保护 10KV线路一般均应装设过电流保护当过电流保护的时限不大于0.5s～0.7s,并没有保护配合上的要求时,可不装设电流速断保护；自重要的变配电所引出的线路应装设瞬时电流速断保护当瞬时电流速断保护不能满足选择性动作时,应装设略带时限的电流速断保护 〔2〕10KV配电变压器应配置的继电保护 1〕当配电变压器容量小于400KVA时： 一般采用高压熔断器保护； 2〕当配电变压器容量为400～630KVA,高压侧采用断路器时,应装设过电流保护,而当过流保护时限大于0.5s时,还应装设电流速断保护；对于车间油浸式配电变压器还应装设气体保护； 3〕当配电变压器容量为800KVA及以上时,应装设过电流保护,而当过流保护时限大于0.5s时,还应装设电流速断保护；对于油浸式配电变压器还应装设气体保护；另外尚应装设温度保护。
〔3〕 10KV分段母线应配置的继电保护 对于不并列运行的分段母线,应装设电流速断保护,但仅在断路器合闸的瞬间投入,合闸后自动解除；另外应装设过电流保护如采用的是反时限过电流保护时,其瞬动部分应解除；对于负荷等级较低的配电所可不装设保护 1.3 10KV系统中继电保护的配置现状 目前,一般企业高压供电系统中均为10KV系统除早期建设的10KV系统中,较多采用的是直流操作的定时限过电流保护和瞬时电流速断保护外,近些年来飞速建设的电网上一般均采用了环网或手车式高压开关柜,继电保护方式多为交流操作的反时限过电流保护装置很多重要企业为双路10KV电源、 高压母线分段但不联络或虽能联络但不能自动投入配电系统中的继电保护装置与整个电力系统的继电保护一样,历经了电磁型、晶体管型、集成电路型、微机型的发展过程至今,不同形式的保护还在配电系统中广泛存在并发挥作用对于微机型继电保护装置由于其性能的优越运行可靠,越来越得到用户的认可而在配电系统量使用同时,由于用户不断提高的要求和制造厂家的努力,继电保护技术在配网中得到很大的发展,并且超越原有的行业围,走向多功能智能化,而传统意义上的独立的继电保护装置正在消失。
在系统供电的可靠性、故障响应的灵敏性、保护动作的选择性、切除故障的快速性以及运行方式的灵活性、运行人员上存在着的一些问题得到解决 1.4 微机型继电保护扩展成综合测控装置:〔1〕出于微机继电保护在高压电网推广成功,其优良的性能、方便的操作和简单的维护在电力系统中深得人心,而近年来微电子技术的高速发展,高性能、低价值的 CPU及外围器件的出现,加之成熟的制造工艺,就有可能制造出性能优越而价格适宜的用于配网的继电保护产品当然,CPU强大的记算能力在完成继电保护功能之外,还有较多的能力去处理传统上由另外一些装置完成的功能或者去实现过去没有实现的功能因此,首先把RTU中的遥信及遥测加入、再后来加入遥控等功能．再把低周减载等功能加入,形成了一个融合保护、测量、控制、通讯等功能在一起的综合装置在这个装置里,传统的分界消失了,只剩下功能的组合,而在实际上就保护功能而言,也得到较大的发展因为有测量的要求,就需加入电压测量,有丁电压测量值,继电保护的实现方法就有了更多的发展余地必然会发展并研究出更适用于配网的保护方法 有了这样的综合装置,人们完全有理由要求就地安装以节省电缆,简化控制室,甚至实现无人值班、远方操作等要求．以最终达到节约场地,节约资金．节约人力的目的。
这种要求反过来也对装置的制造提出了很高的要求例如,装置要适应较宽的温度围,耐受较强的电磁幅射和干扰水平,要求装置有更强的自检和互检能力由于用户的这些要求,装置制造商在器件选用、印刷板设计、 EMC技术机箱结构工艺等下了很多的工夫,逐步满足了现场的需要因此在新建的变电站中,中低压开关设备采用就地安装的挂拉柜式装置,配用通讯线构成自动化系统已成为一个潮流〔2〕10kV柱上开关及配电开关智能化 除上述变电站中采用就地安装的综合测控装置外,原来为手动操作的柱上开关及配电开关,由于微机保护装置的介入．出现了全新的变化在很长一段时间里, 10kV配网中采用自动设备很少,有可能是可供选择的设备不多,也可能是需求不足但是随着用户对用电可靠性要求的提高,对配网设备的自动化也提出了较高的要求目前已有开发并使用的两大类装置一类是FTU〔现场远方终端〕和柱上开关分离,各自独立工作,完成自身功能另一类是将FTU<现场远方终端>与柱上开关组合在一起,成为一个设备,一个机电一体化的设备,实现保护、测量、控制、通讯、开合等功能的智能化组合由于使用这些智能化设备,加上良好的通讯功能与集控装置相连接,可以完成许多在以前无法完成或者要有很多装置才能完成的任务。
当然FTU实际上是一个集合保护、测量、控制、通讯的微机型装置,也同样需要提高件能、扩大功能、发展改进,满足配电网中的各种功能要求,实现配电网的自动化〔3〕户外型测控装置的发展除了上述 FTU等装于户外的测按装置外,在电压等级较高的配电设备中也逐渐采用户外型装置或是就地安装的装置采用户外型的目的是为了简化主控制室,减少电缆连结在户外开关附近,采用就地安装的结构,例如双层屏敝的金属箱体,里边安装保护测控设备,也可能是独立的,也可能是综合的,通过通讯线例如光纤同主控室联络、交换信息,接收命令由于就地安装,CT的负担减轻,控制电缆缩短,间隔在视野上更清晰,因而操作也更可靠由于这些优点,这样一种力案会逐步发展,特别在新建站中会有较大的发展 就地就近布置保护设备及测量装置的没想由来已久、但是由当时的技术条件很难满足要求,且户外设备要耐受较为恶劣的环境,包括气象环境及电磁干扰,化学腐蚀及其它条件,因此在技术上难度较大直到最近几年,受 FTU的启发,户外就地安装逐渐得到发展,而适应恶劣环境的各种技术也相应发展起来,并且正在不断发展提高中可以预见,就地安装在电压较高的系统甚至是很高的系统将成为热点、而继电保护技术也在这种发展中得到深化和提高。
综上所述,配电网中的继电保护正在同别的功能相互渗透,相互融合成一个新型的综和测控装置,而继电保护的功能在其中得到深化和发展配合微机技术的发展,通讯技术的发现,以及适府各种环境的硬件的发展配电网中的综合测控装置的功能愈来愈强,应用围愈来愈大,传统的继电保护装置渐不明显,而继电保护技术却会不断向智能化方向发展2 继电保护的基本概念 2.1 10KV供电系统的几种运行状况 〔1〕 供电系统的正常运行 这种状况系指系统中各种设备或线路均在其额定状态下进行工作；各种信号、指示和仪表均工作在允许围的运行状况； 〔2〕 供电系统的故障 这种状况系指某些设备或线路出现了危及其本身或系统的安全运行,并有可能使事态进一步扩大的运行状况； 〔3〕供电系统的异常运行 这种状况系指系统的正常运行遭到了破坏,但尚未构成故障时的运行状况 2.210KV供电系统继电保护装置的任务 〔1〕 在供电系统中运行正常时,它应能完整地、安全地监视各种设备的运行状况,为值班人员提供可靠的运行依据； 〔2〕如供电系统中发生故障时,它应能自动地、迅速地、有选择性地切除故障部分,保证非故障部分继续运行； 〔3〕当供电系统中出现异常运行工作状况时,它应能及时地、准确地发出信号或警报,通知值班人员尽快做出处理； 不难看出,在10KV系统中装设继电保护装置的主要作用是通过缩小事故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。