引言

一个用户站通过南方电网公司电网220kV变电站输送3条220kV架空线进入宝能变电站。宝能变电站通过两次110kV连接线与中央变电站连接，宝能变电站输送至球团变电站10kV母线和焦烧变电站10kV母线，中央变电站输送至炼钢33kV。10kV母线和原材料变为10kV母线。本文主要分析和讨论了用户站供配电10kV系统馈线继电保护中电流保护配置的缺陷及相应的优化建议。

1厂内供配电10kV馈线电流保护配置。

1.1过流段保护(电流速断保护)

1.1.1.1特征。

1)没有时限。

2)不能保护线路全长(存在死区)(一般设置为保护线路全长的85%)。

1.2过流三段保护(过流保护)

1.2.1特征。

1.有时间限制。如果下一个有限时间的电流速度断开保护，它将比有限时间的电流速度断开保护高出一个时间阶段（不同于有限时间，过电流保护作为第三保护，可以使反时间限制：故障电流越大，动作时间越短）。

2.能保护线路全长。

1.3低压闭锁过电流保护。

1.3.1特征。

1.保护只有当电压大于一定的闭锁电压值时，其接点才能恢复；

2.如果线电压高于闭锁电压值，无论施加的电流有多大，都不能保护动作出口。

2.从事故案例中分析其缺陷。

2.1简要陈述事故案件。

2016年9月9日，中央变电10kV馈线(中108.中201)送电用户内部故障导致上述两条进线跳开。9月9日03:00:26，上级变电所中央变电10kV馈线108用户1#电源综合保护首次报告保护启动，然后在03:19:55中108用户1#电源综合保护电流速度断开；中央变电10kV馈线201用户2#电源综合保护03:23:02电流速度断开。在此期间，中央108断路器在跳电前反复启动了40多次保护，大约需要20分钟。由于断路器未能及时跳开，电缆多次射击，明火转化为电气火灾。

2.2事故中发现的异常现象。

(1)用户侧断路器与中108断路器配备的保护类型及定值差异。

(2)用户侧故障本侧的电流速断和过电流保护不动作。

(3)108从保护开始到保护动作持续了20分钟，保护反复启动但不动作。

(4)108动作是断电流而不是保护范围更广的过电流保护。

2.3原因分析。

（1）由于单相接地故障，用户侧控制电路短线，综合保护不能驱动断路器跳闸，由于断路器一直在关闭，导致综合保护只能保护启动和快速断路动作，反复大电流冲击导致发热灾害进一步扩大，最终导致上级断路器跳闸[1]。

（2）由于故障异常电流的维护时间不能达到中108电流速度断开的0.4s时限，这种非连续异常电流在20分钟内一直出现，因此保护只启动而不移动。当事故等级上升时，故障电流维护时间超过0.4s时，断路器运动。

（4）根据录波波形，当时最大故障电流约为90A设备设置中的108过电流保护采用反时限计时法，反时限计算公式：

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由于过流反时限的动作时间比速断动作的定时时限长，因此由电流速断动作。

2.4事故反映的问题。

事故反映，10kV用户侧断路器保护失败后，用户侧未能成功检测到问题，上一级断路器未能及时切除故障[2]。这样，我们就必须考虑10kV馈线断路器与上下级断路器之间的保护是否到位。

3.对缺陷的优化意见。

3.1下级用户在综合保护上增加了操作电路失电保护功能。

对于事故的来源，用户侧综合保护的操作电路失电是直接原因。因此，建议在综合保护的操作电路上安装失电保护功能。

3.2重要断路器配备故障保护。

断路器故障保护是指故障电气设备继电保护动作跳闸命令和断路器拒绝，利用故障设备保护动作信息和断路器电流信息构成断路器故障判断，可在短时间内切除同厂其他相关断路器，使停电范围最小，保证整个电网的稳定运行，避免发电机、变压器等故障部件的严重燃烧和电网崩溃。

根据用户站目前的情况，只有220kV系统和110kV系统配备了故障保护，而10kV系统没有故障保护[3]。主要原因是，如果10kV断路器被拒绝，10kV侧断路器的过流保护可以由其上级主要变化作为后备保护。此外，故障保护虽然降低了断路器拒绝的可能性，但增加了断路器误移的可能性。从经济消费和收入的角度来看，也认为可以保持当前的设备配置。

3.3上级断路器后备保护整定值变更。

比较过电流保护的固定时限和反时限。

定时过电流保护是指保护装置的动作时间不随短路电流大小而变化的保护。

反时限过电流保护是指保护装置的动作时间随短路电流的增加而自动减小的保护。

定时过流保护装置的特点是时间限制更简单，上下级保护的选择性功能更容易充分利用，但所需继电器数量过多，接线复杂，继电器接触容量小，只能使用直流操作电源跳闸，保护装置的动作时间增加。

反时限过流保护装置的优点是所需继电器数量相对较少，接线简单，继电器接触容量较大，交流操作电源也可作用于跳闸，切断电源故障设置时限较小，但其缺点是保护装置动作时限难以设置，上下级保护合作复杂，可能造成较大误差[4]。

(2)选择过电流保护值。

为了弥补瞬时速度断开保护不能保护线路全长的缺点，通常采用稍有时限的速度断开保护，即延迟速度断开保护。这种保护通常与瞬时速度断开保护一起使用，其特点与固定时限过电流保护装置基本相同。不同之处在于，其动作时间比固定时限过电流保护的固定时间短[4]。为了使保护具有一定的选择性，其动作时间一般应比下一条线路的瞬时速度断开差0.5秒。

例如，案例中反映的情况表明，断路器的电流速度可以稍微降低，以提高灵敏度，而过流反时限的灵敏度也很少。考虑到上下级之间保护故障的可能性，调整合理的固定值很可能避免此类事故。

3.4利用10kV故障录波数据进行分析。

利用故障记录波收集的数据来保护故障是一种更经济的方法。根据用户站目前的配置，只有110kV和220kV系统才能将数据录音信息传输到控制中心，而10kV系统还没有做到这一点。通过故障记录仪，我们可以了解故障线路的波形，并根据采样电流、电压、时间等数据判断上下断路器的现状[5]。例如，如果发现下级断路器的故障记录数据中的电流达到启动值，且故障电流的持续时间已超过设定的时间限值，则断路器仍无动作判断夏季开关拒绝。

4结束语

本文简要介绍了用户站供配电10kV系统的电流保护配置和原理，主要反映了当前10kV系统电流保护的缺陷，并根据当前水平提出了一些优化建议。