6kV供配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)探討

孫瑨

（大慶油田天然氣分公司，黑龍江 大慶 163000）

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，電氣技術(shù)也有了極大的進(jìn)步，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及供電技術(shù)的融入，也讓許多供電設(shè)施在技術(shù)層次和功能上都進(jìn)入了全新的階段，有效地提高了供電水平和供電穩(wěn)定性。但目前隊(duì)繼電設(shè)備技術(shù)升級(jí)以及運(yùn)行穩(wěn)定性的研究成果較少，本文針對6kV供配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)工作展開研究。目前，6kV供配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)工作需要技術(shù)人員深入系統(tǒng)內(nèi)部，進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集以及分析，并通過閉合開關(guān)過程實(shí)現(xiàn)控制，整個(gè)過程風(fēng)險(xiǎn)較高。

1 6kV供配電系統(tǒng)中各種運(yùn)行工況下繼電保護(hù)的任務(wù)內(nèi)容

6kV是我國目前使用的最廣泛的供電系統(tǒng)，系統(tǒng)中會(huì)配備繼電保護(hù)裝置，以此提高供電系統(tǒng)的故障排查能力以及事故處理能力，及時(shí)掌握故障位置，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。同時(shí)繼電保護(hù)裝置的存在可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的不斷電維護(hù)，極大地提供系統(tǒng)供電的連續(xù)性。近年來，為了更好地滿足企業(yè)的供電質(zhì)量已經(jīng)供電能力的需求，供電系統(tǒng)不斷進(jìn)行技術(shù)升級(jí)和優(yōu)化，在這個(gè)過程中，繼電保護(hù)裝置可以充分地考量更新后的系統(tǒng)運(yùn)行是否穩(wěn)定，是否達(dá)到了技術(shù)升級(jí)的預(yù)期效果以及使用安全性。

1.1 系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)

6kV供配電系統(tǒng)在運(yùn)行的狀態(tài)需要進(jìn)行三個(gè)保護(hù)任務(wù)。首先，繼電保護(hù)裝置在系統(tǒng)運(yùn)行中對系統(tǒng)進(jìn)行全面的監(jiān)測，采集系統(tǒng)運(yùn)行過程中各個(gè)緩解的原始運(yùn)行數(shù)據(jù)以及儀表內(nèi)容，確保系統(tǒng)可以正確地對各個(gè)裝置進(jìn)行電壓分配，系統(tǒng)所有設(shè)備可以在額定電壓下平穩(wěn)高效地工作。其次，在系統(tǒng)部分線路或設(shè)備出現(xiàn)工作異?；蛘吖恼茣r(shí)要及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并迅速響應(yīng)處理，避免因局部鼓掌影響系統(tǒng)的整體運(yùn)行狀態(tài)以及供配電的效果。最后，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，導(dǎo)致系統(tǒng)正常的運(yùn)行狀態(tài)受到影響，繼電器保護(hù)系統(tǒng)需要根據(jù)具體的鼓掌原因迅速構(gòu)建保護(hù)措施，確保故障不會(huì)構(gòu)成系統(tǒng)的供電鼓掌，確保供電系統(tǒng)供電持續(xù)性，并降低系統(tǒng)故障的出現(xiàn)幾率，滿足長期使用的目標(biāo)。

1.2 繼電保護(hù)裝置的具體任務(wù)

在前文的論述中，明確的繼電保護(hù)裝置的在保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行以及故障排查中的重要作用，因此繼電保護(hù)裝置的具體功能應(yīng)基于系統(tǒng)的實(shí)際保護(hù)需要進(jìn)行設(shè)置，在這個(gè)過程中，應(yīng)充分考量系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境以及系統(tǒng)用戶的實(shí)際用電需求。在6kV供配電系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，幾點(diǎn)保護(hù)裝置要具備完善的監(jiān)控和監(jiān)測功能，可以對系統(tǒng)中各個(gè)線路和設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)充分掌握，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的收集和反饋功能。值班人員可以通過繼電保護(hù)裝置及時(shí)收到系統(tǒng)運(yùn)行的原始運(yùn)行數(shù)據(jù)，充分掌握系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。在供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，繼電器保護(hù)系統(tǒng)會(huì)迅速判斷故障的發(fā)生位置以及導(dǎo)致故障出現(xiàn)的線路及設(shè)備區(qū)域，并迅速地切斷故障部分電路，確保系統(tǒng)整體供電不受影響，并將故障區(qū)域、故障原因以及故障數(shù)據(jù)反饋給搶修人員，在保障非故障線路正常運(yùn)行的前提下，進(jìn)行故障線路的搶修。

2 6kV供配電系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置的繼電保護(hù)裝置

2.1 6kV線路應(yīng)配備的繼電保護(hù)裝置

6kV線路繼電保護(hù)裝置在系統(tǒng)的運(yùn)行中可以起到過流保護(hù)的重要作用。裝置可以根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需求進(jìn)行過流保護(hù)時(shí)限的調(diào)節(jié)，確保系統(tǒng)所有部件的過流保護(hù)時(shí)限均超過0.7s，才可以確保過流保護(hù)的效果。同時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際情況以及用電企業(yè)的實(shí)際用電需求，選擇性地在系統(tǒng)中安裝電流熔斷保護(hù)裝置，在發(fā)生電流過載的瞬間會(huì)自動(dòng)熔斷，保護(hù)線路。但在實(shí)際的應(yīng)用過程中，單純的熔斷裝置可能造成其他麻煩與損失，所以應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況判斷是否安裝帶時(shí)限的電流熔斷保護(hù)裝置。

2.2 6kV配電變壓器應(yīng)配置的繼電保護(hù)裝置

在現(xiàn)行6kV配電變壓器的配置中，有如下幾種保護(hù)措施。（1）高壓熔斷器的保護(hù)措施，多數(shù)應(yīng)用于容量小于400kva的變壓器中。（2）過流保護(hù)措施，一般應(yīng)用于電壓過高的情況下。（3）電流蘇熔斷的保護(hù)措施，一般應(yīng)用于電流過高的情形下，該措施可以滿足不同用電規(guī)模的保護(hù)任務(wù)，也有效地提供供電效果，確保企業(yè)供電的穩(wěn)定性。在針對700kva容量的變壓器時(shí)，可以設(shè)置時(shí)限在0.5～1s的熔斷裝置，這樣可以最大限度地提高對企業(yè)生產(chǎn)模式變化的適用性。

2.3 6kV分段母線應(yīng)配置的繼電保護(hù)裝置

6kV分段母線應(yīng)配置的繼電保護(hù)裝置應(yīng)根據(jù)實(shí)際母線類型進(jìn)行配置，首先，針對非并列運(yùn)行的分段母線可以采用電流熔斷保護(hù)裝置，在出現(xiàn)電流異常后，熔斷器迅速切斷供電，保護(hù)系統(tǒng)線路及設(shè)備。熔斷保護(hù)需在系統(tǒng)斷路器合閘的瞬間投入，才可以達(dá)成預(yù)期的保護(hù)效果，在合閘后因具備自動(dòng)解除保護(hù)的功能，在整個(gè)供電系統(tǒng)合閘恢復(fù)運(yùn)行后，要隨之開啟過流保護(hù)的系列功能。并配備完善的6kV繼電保護(hù)裝置，裝置可以對系統(tǒng)電路運(yùn)行的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，確定具體的保護(hù)措施，如果系統(tǒng)中存在負(fù)荷較低的母線部分，可以不加設(shè)保護(hù)裝置，對于負(fù)荷較大的母線應(yīng)對其進(jìn)行正確的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)級(jí)，并根據(jù)相應(yīng)級(jí)別，制定相應(yīng)的保護(hù)措施，實(shí)現(xiàn)分段母線保護(hù)。

3 常用的電流保護(hù)類型

3.1 反時(shí)限過流保護(hù)

反時(shí)限過流保護(hù)是6kV供電線路中常用的保護(hù)裝置，可以根據(jù)短路的電流大小執(zhí)行具體的保護(hù)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對短路電流的有效控制，當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)較大的短路電流時(shí)，如果電流量較大，但作用時(shí)間段，反時(shí)限過流保護(hù)裝置會(huì)對線路進(jìn)行保護(hù)，減少大電流對系統(tǒng)的破壞。當(dāng)短路電流點(diǎn)流量較小，但作用實(shí)踐較長時(shí)，反時(shí)限過流保護(hù)裝置可以根據(jù)用電用戶的實(shí)際需求進(jìn)行內(nèi)部電量的調(diào)節(jié)。最大限度地保障供電線路的安全性以及穩(wěn)定性。但反時(shí)限過流保護(hù)裝置也存在一定的技術(shù)弊端。由于反時(shí)限保護(hù)裝置在工作中，如果常閉觸電現(xiàn)行斷開，但在此啟動(dòng)時(shí)，需要進(jìn)行二次側(cè)帶負(fù)荷開路，導(dǎo)致系統(tǒng)線路中出現(xiàn)數(shù)千伏以上的瞬間高壓，對電路存在嚴(yán)重的威脅。因此技術(shù)人員要充分了解保護(hù)裝置的工作原理以及使用范圍，科學(xué)地進(jìn)行使用。

3.2 定時(shí)限過電流保護(hù)

定時(shí)限過流保護(hù)與反時(shí)限過流保護(hù)在技術(shù)原理以及功能方面有著明顯的區(qū)別。定時(shí)限過流保護(hù)裝置的保護(hù)動(dòng)作時(shí)間與短路電流的大小以及作用時(shí)間并無直接的關(guān)聯(lián)。定時(shí)限過流保護(hù)裝置具有極高的保護(hù)自由度，可以設(shè)定恒定的系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間，并具備連續(xù)可調(diào)的系統(tǒng)功能，定時(shí)限過流保護(hù)是基于電磁式的繼電器、電流繼電器、信號(hào)繼電器等部件構(gòu)成，系統(tǒng)采用直流的操作模式。因此，在系統(tǒng)使用過程中技術(shù)人員需要配備直流電源，從而實(shí)現(xiàn)簡單、可控、完全、自由的保護(hù)模式。定時(shí)限過流保護(hù)裝置的具體保護(hù)實(shí)現(xiàn)，由繼電器設(shè)備進(jìn)行綜合控制，動(dòng)作的選擇性結(jié)果會(huì)根據(jù)時(shí)限的限定時(shí)間進(jìn)行決定，這種保護(hù)方式由于自由度高，因此具有更大的適用范圍以及兼容性，也有效地提高了工作效率。在被保護(hù)線路發(fā)生短路故障時(shí)，短路線路位置會(huì)產(chǎn)生瞬間的大額電流，此時(shí)，定時(shí)限過流保護(hù)會(huì)控制電流繼電器觸電，通過并聯(lián)的形式對電路進(jìn)行控制，讓單流繼電器觸點(diǎn)閉合，完成線圈回路，實(shí)現(xiàn)對電流的控制。

3.3 電流熔斷保護(hù)

電流熔斷保護(hù)裝置是一種相對特殊的保護(hù)措施，它處于無時(shí)限制和帶時(shí)限之間，是一種可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行時(shí)限設(shè)置的保護(hù)裝置。具有最短時(shí)限內(nèi)切斷故障線路，時(shí)限故障隔離的功能。在短路故障發(fā)生時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的故障電流，如果不立即進(jìn)行控制，會(huì)導(dǎo)致事故危害結(jié)果上升，事故危害面積上升等嚴(yán)重后果。瞬時(shí)電流保護(hù)裝置以及帶時(shí)限電流速斷保護(hù)裝置在此時(shí)有著不同的功能。其中瞬時(shí)電流速度保護(hù)動(dòng)作，而不是單純地對最大負(fù)荷電流進(jìn)行躲避，而是通過相應(yīng)的實(shí)時(shí)檢測手段，在對線路實(shí)時(shí)保護(hù)的過程中，對線路的最大承受電流能力以及運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行評(píng)級(jí)，從而執(zhí)行最佳化短路電流保護(hù)。瞬間電流速斷保護(hù)裝置具有高度的保護(hù)范圍可控性，通過相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置，可以將保護(hù)范圍控制在保護(hù)線路的內(nèi)部，并通過對系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)以及故障日志以及表現(xiàn)的分析，對故障電路的故障原因、發(fā)生原因以及解決方法進(jìn)行分析，判斷系統(tǒng)存在的故障、可能出現(xiàn)的故障以及隨后會(huì)逐步發(fā)展演變的處的故障，綜上所述，該保護(hù)系統(tǒng)具有更高的可控性以及選擇性，讓保護(hù)措施與系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)際情況更加貼合，同時(shí)也提高了瞬時(shí)跳閘的時(shí)間，縮短故障切斷線路的放映時(shí)間，更好地保護(hù)電路不受損害，讓其可以在最短時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)故行存在的問題，當(dāng)在被保護(hù)線路位置發(fā)生短路時(shí)，保護(hù)措施會(huì)不采取動(dòng)作。

三段式的過流保護(hù)裝置可以作為加速切除線路首端故障的主要保護(hù)功能，可以根據(jù)自身的性能對時(shí)限進(jìn)行全面的分析和計(jì)算，通過結(jié)果的分析，就可以對系統(tǒng)略帶時(shí)限的電流速斷線路進(jìn)行全長保護(hù)。同時(shí)三段式過流保護(hù)裝置更好地實(shí)現(xiàn)對電路部分的分段保護(hù)、分段故障判斷以及分段故障處理功能，在線路出現(xiàn)問題時(shí)可以最大限度保障系統(tǒng)的繼續(xù)運(yùn)行能力。