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摘要：电力系统继电保护及自动装置主要是依据电力系统中电流、电压的变化作出相应动作，在设计前期，为尽可能提高逻辑运算结果的准确性，并没有过多地考虑涌流问题。但在电力系统运行过程中，发现励磁涌流对其稳定运行产生了很大的影响，特别是在10 kV 线路开关合闸过程，出现多起线路保护误动作事故。如果不采取措施解决变压器励磁涌流问题，将导致继电保护装置误动作，直接影响继电保护装置运行的稳定性，进而影响电能的输送，甚至威胁整个电力系统的安全稳定运行。本文从励磁涌流产生的原理入手，对10kV 配电线路存在的问题进行了分析，并提出了10kV 配电线路故障处理措施。
关键词：10kV 配电线路；励磁涌流；保护误动
随着我国国家电网的进步，继电保护设备也有了进一步更新，已经有了巨大的改进，但是仍存在影响电网的正常运行的一些的问题，电网运行中常出现的故障就是继电保护误动事故。这一问题不但对继电保护装置的安全运行产生了严重影响，还损害了电网企业的发展，因此继电保护误动现象要及时解决才能使得线路正常运行。10kV配电线路保护装置往往结构十分复杂，并且具有较多的系统，在检测时维修人员不得不对各个系统进行分析与检查，进而提高继电保护系统内部运行的稳定性及装置的整体安全性能。
一、励磁涌流产生原理
当变压器励磁电流仅经过其一侧时， 通过电流互感器反应到差动回路将出现不平衡的状态。如果外部出现故障时，因电压降低，其励磁电流也会随之减小，影响也比较小。然而一旦变压器外部故障被切除或者空载投入后使得电压得以恢复，因变压器铁芯中的磁通无法产生突变，则会产生一个非周期分量磁通，导致变压器铁芯出现饱和状态，进而产生较大的励磁电流，即励磁涌流。在这一过程中，如果励磁涌流极具增大就会变成差流，幅值比较大，如果不及时采取合理应对措施则会导致差动保护误动的情况出现。
二、10kV 线路保护动作原因及存在的问题
在线路运行过程中，如果出现多次10kV 配电线路跳闸或者停电后恢复送电时，就会出现过流保护动作跳闸情况，此时自动重合闸出现故障，手动试送则会出现动作跳闸情况，且电力运维人员对整条线路进行检查之后并未发现问题， 无法找到故障点。经过深入研究发现， 随着电力负荷的不断增长，10kV 线路挂接的容量比较小的配电变压器数量不断增多，在线路开关合闸的瞬间，各个变压器产生的励磁涌流就会叠加，加上电动机自启动电流等因素的影响，极易导致线路保护动作跳闸而出现无法送电的情况。在实际运行过程中，10kV 线路通常运用的是三段式电流保护，也就是Ⅰ段瞬时电流速断保护、Ⅱ段限时电流速断保护、Ⅲ段过电流保护。电流速断保护作为配电线路的主保护，必须具有较高的灵敏度，所以，Ⅰ段瞬时电流速断保护动作的电流一般比较小。当10kV 线路分支较多、线路较长、挂接配电变压器比较多时，励磁涌流则会出现较大的峰值。加上Ⅰ段瞬时电流速断保护动作的时限为零秒，采取合闸操作之后，励磁涌流的起始值一般会超过Ⅰ段瞬时电流速断保护装置定值，导致电流速断保护出现误动情况。
在整定计算时，为躲过励磁涌流，在与主变后备保护定值进行匹配的情况下，对电流速断保护定值进行适当调大。经过大量研究表明，励磁涌流大小与时间成反相关，初始时期涌流较大，经过一段时间之后涌流就会降低为零，且经过7-10 个工频周波之后，涌流就会自动衰减到可以忽略的范围内。这一过程中，当涌流衰减为零，线路电流值将与线路的负荷电流接近，流过保护装置的电流即为线路负荷电流。为避免励磁涌流出现保护误动作之后， 可以运用延长动作时间以及提升Ⅰ段电流速断保护装置定值的方式来躲避励磁涌流。一般来说，在Ⅰ段瞬时电流速断保护回路加入0.15～0.2s 进行延时操作。这种方式最大的优点在于不需要对保护装置进行大范围改造，即可有效避免电流速断保护误动。同时也存在以下几个问题：①随着Ⅰ段电流速断保护装置定值的增加，灵敏度逐渐降低；②延长动作时间，其保护范围就会相应缩短，增加了故障的切除时间，对设备产生严重危害。
三、10kV 线路保护动作改进方案
1、在10kV 线路保护中相应增加二次谐波制动闭锁功能，即在对原有定值不改变的前提下， 对励磁涌流与故障电流进行区分。一般来说，励磁涌流中的二次谐波含量较大，而变压器差动保护正式对该特性的利用， 对二次谐波制动进行设定来预防励磁涌流引起的保护动作。如果在10kV 线路保护中，相应增加二次谐波制动闭锁功能，一旦线路出现故障，如果没有产生二次谐波，则不闭锁保护，如果线路中产生励磁涌流，则会迅速启动线路闭锁功能， 以免因变压器励磁涌流还产生保护误动作。
2、随着电网建设规模的不断扩大，10kV 线路负载明显增加，一旦出现故障则短路电流也会明显增加，当线路的出口处出现短路故障时，短路电流瞬间增加，使得变压器二次侧遭受电流的强大冲击，所以，需要对特殊段设置闭锁重合闸，以免变压器遭受强大电流而烧损。
3、一旦变电站线路出口附近出现故障，且断路器失灵，则需要变压器后备保护在对故障进行切出，通常情况下，其整定时间为2.2s。因线路出口附近故障短路电流较大，导致故障切出时间较长，极易出现一次设备或者变压器烧毁事故。所以，电力运维部门应在10kV 线路保护加装出口故障断路器失灵这种判别功能。其特点为线路出口出现跳闸情况之后，短路电流较大且不会自行消失，为此，加装线路出口故障失灵保护，能够避免线路出口故障时，断路器失灵切出时间长所形成的相应危害。
四、10kV 线路保护动作改进的管理对策
1、加大配电网规划管理力度。由于电网电力负荷的迅猛增长，线路配电变压器的容量也不断增加，负荷较为密集，各变压器励磁涌流的叠加效应也逐步增强。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆所以，电力企业相关管理部门应加大对配网规划的管理力度，对线路的负荷进行合理分段，以免因励磁涌流而导致线路保护动作跳闸。
2、合理调整保护定值
（1）电流Ⅰ段定制依据躲过配电线路变压器来实现励磁涌流的整定，时长为0s。因空载变压器合闸是个瞬间过程，导致励磁涌流出现叠加， 所以很难对配电线路空载合闸送电时的最大励磁涌流值进行核算。加上电流Ⅰ段没有延时动作定值， 所以可以依据保护动作情况以及现场的运行经验来对定值进行适当增加。
（2）电流Ⅱ段定值与整个变电站主变后备保护定值呈反相关，时长为0.2s。依据变压器励磁涌流随着时间的增加不断衰减的特点，电流Ⅱ段定值设置0.2s 短延时，其延时和上游主变后备保护与整定值成反相关，大大提升了保护动作的灵敏度。
（3）电流Ⅲ段定制延时1s，依据躲过线路最大负荷电流进行整定。在这一过程中，该段定值不需要与上游定值进行反配合，也不必对励磁涌流的影响进行考虑，大大提升长线路末端故障保护的稳定性。
（4）对电流加速段定值予以适当抬高，并设置0.1s 延时，以免重合闸动作过程中因励磁涌流而导致保护动作跳闸的情况出现，大大减少了线路的停电时间，提升了整个配电线路运行的经济性与可靠性。
五、10kV 配电线路故障处理措施
1、线路接地、开关跳闸故障处理措施。在通过检查发现导致10kV 配电线路出现线路接地极开关跳闸故障产生的原因之后，应该根据故障产生的具体原因采取相应的措施，以使得10kV 配电线路的供配电得以恢复。
（1）对于存在破损以及裂缝的绝缘子应该及时地予以更换，如果绝缘子表面存在有严重的放电痕迹，也应该及时地予以更换。而且在对于绝缘子进行更换的过程中，由于针式绝缘子容易遭到雷击而发生破坏，所以一般在对于绝缘子进行更换的时候，往往都是采用柱型绝缘子进行更换。而如果是由于绝缘子出现单边歪斜而导致故障的出现，则应该对于歪斜的绝缘子重新进行安装。
（2）为了有效地避免10kV 配电线路出现线路接地开关跳闸的故障，必须要定期的对绝缘子进行检查及清扫，如果发现绝缘子存在掉瓷、裂纹以及砂眼等情况，必须要及时地予以更换。一般来说新建线路应该使用质量较好的加强型绝缘子，在对于绝缘子进行安装的时候也必须要对其绝缘电阻进行测试，同时进行交流耐压试验，合格之后才能够进行安装。这样才能够有效地对于10kV 配电线路的接地以及开关跳闸故障进行预防和处理。
2、10kV 配电线路短路故障处理措施。及时对10kV 配电线路短路故障进行查找，明确了故障产生的原因后，就可以有针对性地采取措施对其进行处理。而在10kV 配电线路出现短路故障之后，首先需要将故障线路加以切除，并且对于故障无关的线路和支路及时地进行送电。在处理的过程中，应该依据事故的具体类型，并且严格按照相关的规程进行操作，避免事故进一步扩大，有效地减小故障的范围。在将故障线路切除之后，再进行抢修工作票的办理，并且做好故障线路的隔离以及相关的安全措施，然后再进行故障抢修。在完成了故障抢修之后，应该及时地恢复供电。
3、10kV 配电线路断线故障处理措施。如果10kV 配电线路出现了断线故障，在对其进行处理的过程中，必须要严格按照保人身、保电网和保设备的原则开展故障处理工作，首先必须要尽快地查明故障地点以及故障产生的原因，然后再将故障线路进行隔离，避免其对于其它线路造成影响，同时也防止故障的进一步扩大。在对于故障进行处理的过程中，必须要采取相应的保护措施，防止行人接近故障线路以及故障设备，避免造成人员的伤亡。而如果10kV 配电线路多处发生了断线故障，则应该先对于主干线的故障进行处理，及时地将断开的线路重新接上，然后再逐个对于支线的断线故障进行处理。同时在恢复供电的过程中，也应该先恢复一级负荷用户的供电，然后再逐级地进行恢复。
总之，在实际运行过程中，由于配电线路处于整个电网的末端，具有点多、面广且配变多等特点，大大提升了保护定值的整定难度。同时保护配合存在较大的灵活性配合方法不同，其保护效果也不尽相同。所以，随着经济及社会的不断发展， 电网的不断发展， 在对保护定值进行整定计算的过程中，应对线路负荷性质、线路结构以及励磁涌流等多种因素予以充分考虑，并结合实际情况对各种方式予以灵活选择，切实提升保护动作的灵敏度和选择性，为确保电网供电的安全性与稳定性打下坚实基础。
参考文献
[1]熊婷，曾祥君，.非有效接地电网单相接地故障选线技术综述[J].电气技术，2013（5）：1~6.
[2]尹星光，宛玉健，张新州．10kV线路故障引起相邻线路异常跳闸的原因分析[J].华电技术，2012（7）：23~27.
[3]黄海洋，王庆华.馈线继电保护误动作分析及防止对策[J].广西水利水电，2014（3）：54~55.
[4]凌小霁．10kV低压配电系统励磁涌流问题分析及解决方案[J].大众科技，2014．
[5]谢冰.配电系统继电保护存在的问题及改进措施[J].科技创新导报,2012,36:90.
[6]付振强，周振宇，王舒．10kV配电线路保护误动原因分析[J]．东北电力技术，2017．
[6]赵明奇，刘忠，徐庆中．10kV配电线路合闸涌流测试分析[J]．江苏电机工程，2016(1):33～34．
论文作者:王永学
论文发表刊物:《电力设备》2018年第7期
论文发表时间:2018/6/25
标签：线路论文; 电流论文; 故障论文; 励磁论文; 变压器论文; 绝缘子论文; 动作论文; 《电力设备》2018年第7期论文;