kv配电系统继电保护常用方案及整定计算

kv配电系统继电保护常用方案及整定计算摘要：本文详细介绍了10kV配电系统继电保护的常用方案，包括线路保护、变压器保护等。同时，对各保护的整定计算原则、方法及相关参数的确定进行了深入阐述，旨在为10kV配电系统的安全稳定运行提供可靠的继电保护技术支持。

一、引言10kV配电系统作为电力系统的重要组成部分，其安全可靠运行对于保障用户用电至关重要。继电保护装置是配电系统的关键设备，能够在故障发生时迅速动作，切除故障线路或设备，避免故障范围扩大，减少停电损失。因此，合理选择继电保护方案并准确进行整定计算具有重要意义。

二、10kV配电系统继电保护常用方案

（一）线路保护1.电流速断保护电流速断保护是反应电流增大而瞬时动作的保护。它的动作电流按照躲过被保护线路末端短路时可能出现的最大短路电流来整定。当线路发生短路时，若短路电流大于速断保护的动作电流，保护装置迅速动作，跳开断路器，切除靠近电源端的短路故障。电流速断保护的优点是动作迅速，能快速切除靠近电源端的严重短路故障；缺点是不能保护线路全长，存在保护死区。2.限时电流速断保护限时电流速断保护是为了弥补电流速断保护的死区而设置的。它的动作电流按照躲过下一条线路电流速断保护的动作电流来整定，动作时限比下一条线路电流速断保护大一个时间级差（一般为0.51s）。当电流速断保护不能动作时，限时电流速断保护动作，切除本线路全长范围内的短路故障。限时电流速断保护的优点是能够保护线路全长，且动作具有一定的选择性；缺点是动作时间较长，切除靠近电源端短路故障时可能会有一定的延时。3.过电流保护过电流保护是反应电流超过整定值而动作的保护。它的动作电流按照躲过被保护线路的最大负荷电流来整定。当过电流保护动作时，经过一定的延时（一般为0.55s）跳开断路器，切除线路故障。过电流保护的优点是结构简单、动作可靠，能保护线路全长及相邻线路；缺点是动作时间较长，切除故障不够迅速。

（二）变压器保护1.过电流保护变压器的过电流保护与线路的过电流保护原理相同，用于保护变压器外部短路引起的过电流。动作电流按照躲过变压器可能出现的最大负荷电流来整定，动作时限应与相邻线路的过电流保护相配合。2.电流速断保护变压器的电流速断保护用于保护变压器内部及靠近电源端的短路故障。动作电流按照躲过变压器二次侧母线短路时可能出现的最大短路电流来整定，动作迅速，能快速切除变压器内部的严重短路故障。3.过负荷保护过负荷保护反应变压器的过负荷情况。动作电流按照躲过变压器的额定电流来整定，一般动作于信号，当变压器过负荷时间较长时，也可动作于跳闸。4.瓦斯保护瓦斯保护是变压器的主保护之一，用于反应变压器油箱内部故障。当变压器内部发生轻微故障时，瓦斯继电器动作，发出轻瓦斯信号；当内部发生严重故障时，瓦斯继电器动作，跳开变压器两侧断路器。5.差动保护差动保护是利用变压器两侧电流互感器二次侧电流的差值来判断变压器是否发生故障。它能快速、灵敏地切除变压器内部的相间短路、匝间短路等故障。差动保护的动作电流按照躲过变压器正常运行时的不平衡电流来整定。

三、继电保护整定计算原则

（一）选择性保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，保证系统中无故障部分仍能继续安全运行。

（二）速动性快速切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性，减少用户在电压降低的情况下工作的时间，以及缩小故障元件的损坏程度。

（三）灵敏性保护装置对其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。灵敏性用灵敏系数来衡量，灵敏系数应满足相关规程的要求。

（四）可靠性保护装置在规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，不应拒绝动作；而在其他不属于它动作的情况下，则不应误动作。

四、线路保护整定计算

（一）电流速断保护整定计算1.动作电流整定\[I_{dz}=K_{k}I_{d.max}\]其中，\(I_{dz}\)为电流速断保护的动作电流，\(K_{k}\)为可靠系数，一般取1.21.3；\(I_{d.max}\)为被保护线路末端短路时可能出现的最大短路电流。2.动作时限电流速断保护为瞬时动作，动作时限\(t_{dz}=0s\)。

（二）限时电流速断保护整定计算1.动作电流整定\[I_{dz}=K_{k}I_{d.max}\]其中，\(K_{k}\)为可靠系数，取1.11.2；\(I_{d.max}\)为下一条线路电流速断保护的动作电流。2.动作时限整定\[t_{dz}=t_{1}+Δt\]其中，\(t_{1}\)为下一条线路电流速断保护的动作时限，\(Δt\)为时间级差，一般取0.51s。

（三）过电流保护整定计算1.动作电流整定\[I_{dz}=\frac{K_{k}K_{zq}}{K_{f}}I_{L.max}\]其中，\(K_{k}\)为可靠系数，取1.21.3；\(K_{zq}\)为自起动系数，一般取1.53；\(K_{f}\)为返回系数，一般取0.850.95；\(I_{L.max}\)为被保护线路的最大负荷电流。2.动作时限整定过电流保护的动作时限应按照阶梯原则进行整定，即\[t_{n}=t_{n1}+Δt\]其中，\(t_{n}\)为第\(n\)级过电流保护的动作时限，\(t_{n1}\)为相邻上一级过电流保护的动作时限，\(Δt\)为时间级差，一般取0.51s。

五、变压器保护整定计算

（一）过电流保护整定计算1.动作电流整定\[I_{dz}=\frac{K_{k}K_{zq}}{K_{f}}I_{L.max}\]其中，各参数含义与线路过电流保护相同。2.动作时限整定与线路过电流保护类似，按照阶梯原则整定动作时限。

（二）电流速断保护整定计算1.动作电流整定\[I_{dz}=K_{k}I_{d.max}\]其中，\(K_{k}\)为可靠系数，取1.21.3；\(I_{d.max}\)为变压器二次侧母线短路时可能出现的最大短路电流。2.动作时限电流速断保护为瞬时动作，动作时限\(t_{dz}=0s\)。

（三）过负荷保护整定计算1.动作电流整定\[I_{dz}=K_{k}I_{e}\]其中，\(K_{k}\)为可靠系数，取1.051.1；\(I_{e}\)为变压器的额定电流。2.动作时限过负荷保护一般动作于信号，动作时限较长，可根据实际情况确定，如915s。

（四）瓦斯保护整定计算瓦斯保护主要是根据瓦斯继电器的动作原理来实现保护功能，其动作值的整定主要与瓦斯继电器的结构和性能有关。一般轻瓦斯动作容积为250300ml，重瓦斯动作流速为0.61.5m/s。

（五）差动保护整定计算1.动作电流整定\[I_{dz}=K_{k}I_{bp}\]其中，\(K_{k}\)为可靠系数，取1.31.5；\(I_{bp}\)为变压器正常运行时的不平衡电流。不平衡电流主要由电流互感器的误差、变压器的励磁涌流等因素引起。2.制动系数整定为了防止差动保护在外部短路时误动作，通常引入制动特性。制动系数\(K_{z}\)的整定应根据实际情况进行试验确定，一般在0.30.7之间。

六、整定计算实例

（一）线路保护整定计算实例某10kV线路，长度为8km，最大负荷电流\(I_{L.max}=500A\)，线路末端短路时可能出现的最大短路电流\(I_{d.max}=5000A\)，下一条线路电流速断保护的动作电流\(I_{d1.max}=4000A\)。1.电流速断保护整定\[I_{dz}=K_{k}I_{d.max}=1.2×5000=6000A\]动作时限\(t_{dz}=0s\)。2.限时电流速断保护整定\[I_{dz}=K_{k}I_{d1.max}=1.1×4000=4400A\]\[t_{dz}=t_{1}+Δt\]假设下一条线路电流速断保护动作时限\(t_{1}=0s\)，时间级差\(Δt=0.5s\)，则\(t_{dz}=0.5s\)。3.过电流保护整定\[I_{dz}=\frac{K_{k}K_{zq}}{K_{f}}I_{L.max}=\frac{1.2×2}{0.85}×500≈1412A\]假设过电流保护为第1级，上一级过电流保护动作时限\(t_{1}=1s\)，时间级差\(Δt=0.5s\)，则\(t_{dz}=1+0.5=1.5s\)。

（二）变压器保护整定计算实例某10/0.4kV变压器，容量为1000kVA，额定电流\(I_{e}=57.7A\)，变压器二次侧母线短路时可能出现的最大短路电流\(I_{d.max}=15000A\)，变压器正常运行时的不平衡电流\(I_{bp}=10A\)。1.过电流保护整定\[I_{dz}=\frac{K_{k}K_{zq}}{K_{f}}I_{L.max}\]假设最大负荷电流\(I_{L.max}=100A\)，\(K_{k}=1.2\)，\(K_{zq}=2\)，\(K_{f}=0.85\)，则\[I_{dz}=\frac{1.2×2}{0.85}×100≈282A\]动作时限按照阶梯原则整定，假设上一级过电流保护动作时限\(t_{1}=1s\)，时间级差\(Δt=0.5s\)，则本变压器过电流保护动作时限\(t_{dz}=1+0.5=1.5s\)。2.电流速断保护整定\[I_{dz}=K_{k}I_{d.max}=1.2×15000=18000A\]动作时限\(t_{dz}=0s\)。3.过负荷保护整定\[I_{dz}=K_{k}I_{e}=1.05×57.7≈60.6A\]动作时限为10s。4.差动保护整定\[I_{dz}=K_{k}I_{bp}=1.3×10=13A\]制动系数\(K_{z}\)假设取0.5。

七、结论10kV配电系统继电保护的常用方案及整