李崇文
江苏基久网络科技有限公司南京分公司 江苏南京 210000
摘要：目前，我国10kV配电网络的主干线路中设有大量配电变压器，与之相连的多条分支线路中同样配有一个或多个配电变压器，为了提高电路故障隔离质量，电网中具备大量的分段断路器。由此造成的后果是，电网线路结构接线十分复杂，反而由安全隐患。本文围绕10kV馈线继电保护实用整定方案展开分析，供参考。
关键词：10kV；继电保护；实用整定方案；分段断路器
引言：馈线是电力系统配电网络中的一个专业术语，既可以指代与任意配网节点相连接的之路，又可以是馈入/馈出支路[1]。由于配电网的典型拓扑呈现出“辐射”状，故绝大多数馈线中的能量流动均是单向的。为了提高供电的可靠性，配网的结构设置日趋复杂，功率的传输方向不再具备单一性。因此，现代10kV配网中的所有支路事实上都是馈线。
1.10kV配电网络馈线经典电路结构梳理
目前，全国范围内几乎完全覆盖了10kV配电网络，尽管各地变电站的建设受地形因素以及地方实际供电需求等因素的影响而存在一定的差异，但10kV馈电线路结构大同小异。其中一种经典的构成方式为：①S1、S2两个供电电源分别设置在电路的两侧，整体呈现出环网并联的态势，多见于城市10kV配电网络（业内人士形象地称之为“手拉手”模式）；②断路器、熔断器等设备分别设置在环形配电网络的主干路上；③除了主干路之外，还设有两个处于表面看来处于并联状态的分支线（分别命名为Br1和Br2），之所以称之为“表面”，是因为两条分支线与主干线之间均存在一个开关，分支线是否启动取决于控制开关是否处于闭合状态；若两个开关均同时闭合，则两条分支线之间以及与主干线之间均呈现并联的关系。上述提到的断路器，除了S2电源附近母线出口处的断路器开关处于打开（中断连接）状态之外，主干线路中的其他断路器、熔断器均处于接通状态。通常情况下，各段线路的具体长度取决于电力负载情况，且供电半径通常不会超过15km。除此之外，主干线路以及分支线路中的多个配电变压器均有特定的作用，包含民居住宅日常生活变压器以及企业生产专用变压器，与线路之间相互连接的方式均以断路器或熔断器作为主要控制器件。总体来看，此种经典的10kV配电网络的结构较为复杂，内中含有大量大功率电气设备，若线路中出现故障，每一种电气设备均可能受到影响，故必须进行继电保护。
2.当前10kV馈线继电保护配置方案存在的问题简析
现有的10kV配电网络馈线继电保护配置方案为：①在S1电源的母线出口处设置只对该条线路有效的保护装置1；主干线路下方与分支线Br1相连处附近设置分段断路器，即为保护装置2。②两条分支线路Br1和Br2同时设置保护开关和熔断器，也能够起到继电保护作用。按照上述继电保护模式，馈电线路的变电站出口断路器的保护定植由变电站所在市县供电公司及政府有关部门自行整定。但无论作何调整，具体的整定思路大致相当，对保护定值的一般规定如下：①针对过流段I的整定标准需参照变电站出口处母线两相短路电流的最小值；②过流段II的整定定额则需参照最大负荷电流；③过流段I段的继电保护定植取值最小值为1.5kA，最大值为2kA，此种变化依照变电站高压侧的电压等级而定。此种继电保护配置方案存在的问题在于，馈电线路上分段断路器的位置和保护定值应参照何种标准进行设定并不明确，如果线路中同时存在多台配电变压器时，保护装置如何处理励磁涌流问题也并不明确。此外，当线路进入实际配电作业时，如果馈线的某一个点出现故障，多个断路器、熔断器会在同一时间收到“异常”信号，进而同时跳闸。
但实际情况是，只需有一个断路器跳闸，进而使线路处于“切断”状态，则故障便几乎不会产生较大的影响。如果将有关参数改变之后，多个断路器面临故障时很可能都“不作为”，导致无法成功隔离故障。
3.10kV馈线继电保护实用整定方案
3.1整定思路分析
一种新型10kV馈电继电保护实用整定方案基于《Q/GFW 10422-2017 国家电网继电保护整定计算技术规范》中的相关规定提出，如变压器低压侧三相过流保护应用于低压侧后备保护时，断路器等设备的启动响应时间必须控制在2s之内等[2]。此种整定方案的总体思路为：①在主干线路中设置两个分段，变电站出口附近的断路器作为第一级保护装置，上文提到的与Br1分支线路相近的P点作为第二级保护装置所在地。②在一、二级保护基础上，分别在两条分支线路（Br1、Br2）中设置分支保护装置。为了贯彻落实管理部门提出的“限额”标准，基于经典10kV配电网络馈线构成模式的实际情况，可进一步将第一级保护装置分为三个区间段，在延时方面分别对应即时启动（0s）、0.5s启动、0.7～1s启动。第二级保护装置可进一步分设为两个区间段，对应的延时分别为0.3s和0.5s。两条分支线的保护设置分别为即时启动和0.3s延时启动。
3.2变电站出口处的一级保护整定
如上文所述，10kV配电网络馈线第一级继电保护装置设置在变电站出口处。此级保护装置的重要程度最高，需保证所有尽出故障均能够在检测到的瞬间即被可靠切除。此级保护装置的异常电流定值设定为：最大短路电路=可靠系数（具体取值为1.3）与第一级装指出发生三线短路时的电流的乘积。将第一级三个区间段的启动延时（分别为0s、0.5s、0.7～1.0s）带入最大短路电流炎症计算后（过流I段启动延时时间为0s，保护装置灵敏度取常规之，得出的可靠系数大于1，符合相关要求；过流II段和过流III段的相关值经过验证后同样符合要求）带入计算后，得出的结论为：10kV配电网络馈线中第一级保护装置若按上述方式设置，导向能够承受的热稳定电流整定结果可接受，整定方案可行。
3.3分段开关处的二级保护整定
第二级保护装置设定在分段开关附近，如上文所述需配置两段电流保护。其中，过流I段的定值应根据线路最末端两项短路电流最小值，行灵敏度整定。此段对应的保护装置延时启动时间为0.3s。在此基础上，设定第二级保护装置的过流II段与第一级保护装置中的过流III段协同作业，敏感电流临界值设定标准为：第二级保护装置过流II段临界电流一旦达到第一级保护装置过流III段临界电流的90%时，保护装置即需自行启动，该段保护时间如前所述为0.5s。
3.4分支线路保护整定
分支线路的保护整定原则与主干线路的原则略有不同，即分支线路出现过载电流、短路等故障时，分支线路保护装置应迅速将分支线路切断，避免影响主干线路的正常运行。分支线路I段的保护整定可行性方式为，分支线路保护装置启动时，分支线路中的最大过载电流为分支路末端发生两线短路时的电流最小值与灵敏系数（此处取1.5）之间的比值。除了此种整定方式之外，还有一种可靠的整定方案，即与主干线路第一级的保护装置启动机制类似，当分支线路的过载电流达到可靠系数（取值1.3）与配变低压侧三相短路电流最小值乘积相同时，即可启动。
结语：综上所述，针对10kV配网馈线继电保护的实用整定方案，其本质在于对10kV配方现有保护方案实施后的诸多问题进行统一解决，目的在于使多种方式下的10kV配网多段保护机制在定值和动作时间方面能够互相配合，既可以解决配电网保护规范性不足的问题，又可避免越级跳闸现象，全面提高供电的可靠性。
参考文献：
[1]董君君.分布式电源10 kV馈线继电保护仿真分析[J].通讯世界,2020,27(04):141-142.
[2]刘雪霞. 10kV配电网小电阻接地零序保护的可靠性研究[D].中国矿业大学,2019.