摘要：通过将10kV馈线开关与线路开关进行配合，能够及时将出现故障的线路切断，从而避免故障范围扩大。但是，在10kV馈线开关与线路开关的实际配合应用中，保护定值的设置可能会不合理，导致线路中的多级开关出现跳闸现象。因此，需要对两者保护定值配合应注意的要点进行分析，以提高两者配合的有效性。
关键词：10kV馈线开关；线路开关；保护配合；要点
通过变电站10kV馈线开关与线路开关的保护配合，可以对线路故障进行针对性的切除，从而将故障的影响范围降至最小。在实际的生产工作中，各级开关在设定保护定值时，往往不依靠具有科学依据的数值进行设定，从而极易造成许多开关同时发生跳闸现象。所以，运维人员在设定10kV线路的各级开关安全定值时，必须遵循一定的合理性，这样一来，对整个供电系统的可靠性都会有较大的提高。在变电站的实际生产管理过程中，由于常常缺乏对10kV馈线开关以及其线路上的开关在设置保护定值时的综合分析；同时，因为对于随着线路中的装配容量的增加所导致的励磁涌流的猛增也缺乏一定的考虑，所以，近年来在变电站10kV线路中，各级开关不规则的发生跳闸现象的情况也时有发生。
1故障概述
在某110kV变电站，当10kV的M线过流Ⅰ段时产生保护动作，重新合闸动作成功完成，此时线路中的电流为0。这次故障一共引起了三个开关的跳闸现象发生，他们分别是M线上的533开关跳闸、主干线一号塔上的1T1开关跳闸及沟墘直线上的1T1开关跳闸，具体情况如图1。（为了方便区分，以下将主干线一号塔上的1T1开关称作开关A，将沟墘支线上的1T1开关称作开关B）
图1 线路故障时跳闸开关安全定值
图2 馈线开关与线路开关的定制配合
由于在这次故障中，处于10kV的M线末端的开关B发生了跳闸现象，所以充分的说明了故障发生的地点在开关B的后端，但同时其前两级开关却同时发生跳闸，那么就证明这些开关在设定安全定值时存在着不合理之处。
2故障的初步分析
2.1 10kV的M线电流保护定值
众所周知，柱上开关的动作时间普遍在0.04秒到1秒之间，同时在这次故障中，在过流Ⅰ段中，其保护的整定动作花费0s。所以，在线路主开关上产生零时限的速断保护，其与过流Ⅰ段、过流Ⅱ段的保护时限关系为：过流Ⅰ段保护时限0秒＜线路开关保护时限0.06秒＜过流Ⅱ段保护时限0.6秒。在故障发生的一瞬间，三个开关都发生了短路现象，并且保护动作的启动电流的标准也都已经达到了，所以才会发生跳闸现象。
根据上述各项条件可以进行推断，由于开关B处于线路的末端，且其保护定值为400A/0s，所以其应能够最先阻挡住故障电流，在这种情况下，开关A与开关533都不应发生动作。但是如上所述，开关533与开关B的整定时限都是0s，而开关B的动作时间却是0.06s，开关533的动作时间为0s,所以，开关533会发生瞬间跳闸的情况，而开关B则会在开关533跳闸之后0.06s同样发生跳闸现象，但是这种情况下，开关A同样不会有所动作。在开关533发生瞬间跳闸（也就是过流Ⅰ段）之后1s,馈线进行重新合闸的保护动作，开关533在这个时间同样进行合闸动作，这时电源在开关533到开关B的线路中进行传输工作。但是在合闸的瞬间，变压器会产生一股极为庞大的励磁涌流，这股励磁涌流甚至会达到额定量的6-8倍，同时其还在不断的进行叠加，所以特别容易发生保护的误动作。
2.2励磁涌流幅值的计算方式
如图1所示，在线段Ⅰ中，一共装配了14台配变，总容量如图上标注的为7075kVA，按照2/3的容量及励磁涌流为额定电流6倍的情况，不难求出，重新合闸的瞬间，励磁电流的最高值可以达到1634A。还可以通过励磁涌流衰减过程的计算方法，就是励磁涌流幅值与间断角随时间变化的计算公式，来求出励磁涌流随着时间的变化，其本身会发生什么样的变化。在正式列出公式前，可以先来设定几个值：k为励磁周期数，k=1,2,3…；Ik为第k个周期时，励磁涌流的幅值；I0为第一个周期中励磁涌流的幅值；Θj.k为间断角，那么就可以将公式列为：Ik≈[（1+cos（θj.k/2））/（1+cos（θj.0/2））]*I
由于励磁涌流摔跤需要明显的实践过程，所以可以将第一个周期中的励磁涌流衰减近似成0，还可以用变压器衰减励磁涌流的相关计算方式来对每一个工频周期里面的间断角进行推算，在第一个工频周期中，其间断角为121.86°；第五个中的间断角为217.01°；第十个为262.48°。这样，就可以计算出每一个工频周期中馈线开关533到开关B之间的励磁涌流幅值，比如，第五个工频周期幅值是751A，第十个则是375A。这样再结合图1就能看出，在第五个工频周期中励磁涌流达到了751A，已经远远超过了开关A的安全定值600A/0.1s。所以才造成了开关A跳闸现象的发生。3各级开关配合问题
3.各级开关配合问题
在变电站中，10kV线路产生故障时之所以会造成多级别开关共同跳闸现象的发生，主要是因为线路上的开关存在着一定的动作特性，从而在整条线路的末端出现短路现象发生时，就会造成馈线开关与短路开关之前的线路开关一同发生跳闸现象。励磁涌流的变化与时间有关，所以通过这一点就可以大致估算出在线路合闸后每个不同的工频周期中励磁涌流的幅值，这样就可以有效的判断出跳闸开关的定值与动作时限的安排是否合理。
3.1分段原则
目前，变电站中经常采用的分段开关多为ZW8-12式真空断路器，这种断路器的保护TA变比主要有200/5、400/5及600/5三种。在线路分段的过程中，可以根据线路长度的不同，来适应性的选择1-3台开关，将线路分成2-4段，这样就大大的方便了根据保护选择性创立的开关动作值阶梯配置原则。但是，需要注意的是，线路开关中设置保护的梯级不应过多，否则极易因为动作值接近从而导致越级误动作，从而丧失了选择性保护的根本目的。
3.2末端开关安全定值的设定原则
在不同开关中置入两股数值相同的短路电流，则TA变化较小的开关中，TA的二次侧电流就会较大，从而产生出来的磁力就会较大，动作也会因为磁力较大的缘故而变得更为迅速。所以应该以实际装接的配变容量与数量作为根据，在线路末端中的分支线路中，采用200/5或400/5的TA比，并且将动作的时限设定成0s，这样就可以在线路末端发生故障时，第一时间将故障电流切断，保证其他部分的开关正常工作。
3.3主干线开关安全定值设定原则
在实际的生产过程中，TA变比应该设定在400/5或者600/5之间，而动作时限方面比较合适的是0.6s-1s之间，这样便可以有效的解决合闸瞬间产生的励磁涌流对其他开关造成威胁的问题。
3.4馈线开关与线路开关的配合
之所以在合闸时会产生巨大的励磁涌流，究其原因，主要是因为在线路中装配的配变容量较大，这才导致励磁涌流超过了过流Ⅰ段的保护动作值，从而可能引起相关开关的保护误动作。通过定量计算可以知道，在经历过5个周波之后，励磁涌流的峰值以及衰弱到了最大励磁涌流峰值的0.46倍。所以，在馈线的过流Ⅰ段中，添加0.1s-0.15s的保护时限就可以有效地放置励磁涌流所引发的误动作。综上所述，针对本次的故障，再重新调整之后，在这个配电站中，馈线开关与线路开关的定制配合可以如图2所示。
4结论
变电站中馈线部分的开关与线路之中的开关在设定其保护定值时，应该遵循阶梯式的设定方式，从而将故障有效的控制在小范围内；其次，应该对每条线路上装接配变的容量以及线路分段的数量进行综合性的考虑，从而才能合理的设定相应开关的保护定值。只有将以上两者相结合，才能真正的发挥出每个开关的灵敏性与可靠性，从而对越级跳闸的现象进行有效的控制。
参考文献
[1]黄川就.变电站10kV馈线开关与线路开关的保护配合问题[J].农村电气化,2013,(04):25-26.
[2]武树云，范文健，杨福锋.变电站10kV馈线开关与线路开关的保护配合应注意的要点[J].通讯世界，2017，09：224-225.
论文作者:田海全
论文发表刊物:《电力设备》2019年第8期
论文发表时间:2019/9/19
标签：线路论文; 励磁论文; 动作论文; 发生论文; 故障论文; 变电站论文; 时限论文; 《电力设备》2019年第8期论文;