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[摘要]目前国内主要钢铁企业，其车间变电所普遍采用10kV配电电压，变电所主变一般采用中性点经电阻接地方式。由于10kV配电系统中，用电负荷类型比较复杂，采用常规继电器保护，不能满足选择性、灵敏性、速动性、可靠性的要求。近几年发展起来的微机保护系统，很大程度上解决了用户的难题。
[关键词]钢铁企业 中性点电阻接地 中压配电系统 微机保护
中图分类号：TM7文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2008）1020009－01
本文主要论述了钢铁企业中压配电系统的特点，针对其特点阐述了使用微机保护的优越性。并针对不同的负荷情况，提供了保护整定计算方法及其理论依据。
一、10kV配电系统的特点
10kV配电系统的特点是——差异性较大。主要表现在以下几点：
（一） 用户情况差异大：有的线路只带一、二个用户，有的呈放射状，数台甚至数十台变压器T接于同一条线路的各个分支上；
（二）线路长度差异较大：有的线路只有几百米，有的线路长达几公里；
（三）负荷容量差异较大：有的线路上负荷容量不超过100kVA，有的线路上却带有几千kVA的配电变压器；
（四）保护对象差异较大：有的线路属于最末级保护，有的线路上设有用户变电所。
二、问题的提出
对于配电线路，由于以上所述的特点，整定计算时需做一些具体的特殊的考虑，以满足继电保护选择性、灵敏性、速动性、可靠性的要求。
三、整定计算方案
10kV配电系统的保护，一般采用电流速断、过电流、单相接地过流。对于特殊负荷，以上保护不能满足要求时，可考虑增加其它保护。
（一）速断保护
1．计算方法：
由于10kV线路一般位于保护的最末几级，所以定值计算偏重灵敏性。对有用户变电所的线路，选择性靠上下级时限配合来保证。在以下两种计算结果中选较大值作为速断整定值。
（1）按躲过变压器二次侧短路时的一次侧最大电流整定。
Kk：可靠系数，取1.2。
Kjx：接线系数，接于相电流时取1，接于相电流差时取。
Id.B.max：变压器二次侧短路时的一次侧最大电流。
Ki：CT变比。
（2）按躲过变压器的励磁涌流整定。
Kjx：接线系数，接于相电流时取1，接于相电流差时取。
K1：电流倍数， 6~10倍，一般取8倍。
Ie.B：配电变压器一次侧额定电流。
Ki：CT变比。
（3）如果不是变压器而是馈线回路，按躲过下级变电所最大可能负荷整定。
Kk：可靠系数，可取1.2。
Kjx：接线系数，接于相电流时取1，接于相电流差时取。
Kgh：过负荷系数，可取2~5。
Ie.KX：馈线回路额定电流。
Kf：继电器返回系数，可取0.96。
Ki：CT变比。
2．特殊情况的处理：
（1）线路很短，最小方式时无保护区；或下一级为重要的变电所时，可将速断保护改为带时限速断保护。动作电流取1.1倍的下级速断保护最大值，动作时限比下级速断保护大一个时间级差。
（2）当线路较长且较规则，线路上用户较少，可采用躲过线路末端最大短路电流整定，可靠系数取1.3~1.5。
（3）当速断整定值较小或与负荷电流相差不大时，速断整定值必须躲过励磁涌流，这种情况下，必须校验速断整定值。
3．灵敏度校验：
计算条件：按系统最小运行方式下保护安装处两相短路时，流过保护装置的最小短路电流校验。
速断保护灵敏系数
Kjx：接线系数，接于相电流时取1，接于相电流差时取。
Kmxd：相对灵敏系数，CT为星形接法，发生两相短路时取0.87。
Id.min：系统最小运行方式下，保护安装处两相短路时流过保护装置的最小短路电流。
Ki：CT变比。
，则灵敏度足够。
（二）过流保护
1．计算方法：
（1）按避开可能出现的最大过负荷电流整定。此方法应综合考虑可靠系数、过负荷系数、继电器的返回系数。
整定值
Kk：可靠系数，可取1.1。
Kjx：接线系数，接于相电流时取1，接于相电流差时取。
Kgh：过负荷系数，可取1~3。
Ie.B：变压器一次侧额定电流。
Kf：继电器返回系数，可取0.96。
Ki：CT变比。
（2）如果不是变压器而是馈线回路，送至下级变电所，按躲过下级变电所最大负荷电流整定。
Kk：可靠系数，可取1.1。
Kjx：接线系数，接于相电流时取1，接于相电流差时取。
Ifh.max：最大负荷电流。
Kf：继电器返回系数，可取0.96。
Ki：CT变比。
其中，最大负荷电流Ifh.max按一台最大功率的电动机启动，其他负荷处于额定运行状态考虑。
2．特殊情况的处理：
（1）线路较短，配变总容量较小时，因为满足灵敏度要求不成问题，过负荷系数应选较大值。
（2）当线路较长，过流近后备灵敏度不够时，动作电流按正常最大负荷电流整定，只考虑可靠系数及返回系数。
3．灵敏度校验：
计算条件：系统最小运行方式下，保护安装处两相短路时流过保护装置的最小短路电流。
过流保护灵敏系数
Kjx：接线系数，接于相电流时取1，接于相电流差时取。
Kmxd：相对灵敏系数，CT为星形接法，发生两相短路时取0.87。
Id.min：系统最小运行方式下，保护安装处两相短路时流过保护装置的最小短路电流。
Ki：CT变比。
作为近后备保护时， ，则灵敏度足够。
作为远后备保护时， ，则灵敏度足够。
（三）单相接地过流保护
本文仅讨论变压器中性点经电阻接地的10kV配电系统
1． 计算方法
（1）整定值
Ie.0：中性点接地额定电流。
Kk：可靠系数，可取1.5。
Ki：中性点接地CT变比，或各馈出线回路零序CT变比。
10kV中性点接地额定电流取值范围为100~500A，可取300A。
（2）动作时限：采用定时限，取值范围0.5~3s。对于最末端的回路取0.5，上级回路的时限根据配合逐级递增。
2．特殊情况的处理：
（1）当前回路不是末端回路时，动作时限应比下级单相接地过流保护大一个时间级差（一般取0.5s）。
（2）对于馈出线回路，单相接地过流保护可采取安装零序CT的方式解决。但当单相接地故障发生在三相CT下方、零序CT上方时，故障电流不流经零序CT，这时候只能依靠三相CT检测故障电流，经微机保护装置计算零序电流分量，达到识别单相接地故障并准确动作的目的。
四、有关保护选型
10kV系统保护装置的配置虽然较简单，但由于线路的复杂性和负荷的多变性，保护装置的选型还是值得重视的。根据钢铁企业电网保护配置情况及运行经验，建议在新建变电所中应采用保护配置全面的微机保护。微机保护在具备电流速断、过电流、单相接地过流的基础上，还应具备差动、低压闭锁、带时限速断等功能，以适应线路及负荷变化对保护方式的不同要求。
参考文献：
[1]《钢铁企业电力设计手册》.
[2]《工业与民用配电设计手册》.
[3]《电力系统继电保护与安全自动装置整定计算》.
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
[关键词]钢铁企业 中性点电阻接地 中压配电系统 微机保护
中图分类号：TM7文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2008）1020009－01
本文主要论述了钢铁企业中压配电系统的特点，针对其特点阐述了使用微机保护的优越性。并针对不同的负荷情况，提供了保护整定计算方法及其理论依据。
一、10kV配电系统的特点
10kV配电系统的特点是——差异性较大。主要表现在以下几点：
（一） 用户情况差异大：有的线路只带一、二个用户，有的呈放射状，数台甚至数十台变压器T接于同一条线路的各个分支上；
（二）线路长度差异较大：有的线路只有几百米，有的线路长达几公里；
（三）负荷容量差异较大：有的线路上负荷容量不超过100kVA，有的线路上却带有几千kVA的配电变压器；
（四）保护对象差异较大：有的线路属于最末级保护，有的线路上设有用户变电所。
二、问题的提出
对于配电线路，由于以上所述的特点，整定计算时需做一些具体的特殊的考虑，以满足继电保护选择性、灵敏性、速动性、可靠性的要求。
三、整定计算方案
10kV配电系统的保护，一般采用电流速断、过电流、单相接地过流。对于特殊负荷，以上保护不能满足要求时，可考虑增加其它保护。
（一）速断保护
1．计算方法：
由于10kV线路一般位于保护的最末几级，所以定值计算偏重灵敏性。对有用户变电所的线路，选择性靠上下级时限配合来保证。在以下两种计算结果中选较大值作为速断整定值。
（1）按躲过变压器二次侧短路时的一次侧最大电流整定。
Kk：可靠系数，取1.2。
Kjx：接线系数，接于相电流时取1，接于相电流差时取。
Id.B.max：变压器二次侧短路时的一次侧最大电流。
Ki：CT变比。
（2）按躲过变压器的励磁涌流整定。
Kjx：接线系数，接于相电流时取1，接于相电流差时取。
K1：电流倍数， 6~10倍，一般取8倍。
Ie.B：配电变压器一次侧额定电流。
Ki：CT变比。
（3）如果不是变压器而是馈线回路，按躲过下级变电所最大可能负荷整定。
Kk：可靠系数，可取1.2。
Kjx：接线系数，接于相电流时取1，接于相电流差时取。
Kgh：过负荷系数，可取2~5。
Ie.KX：馈线回路额定电流。
Kf：继电器返回系数，可取0.96。
Ki：CT变比。
2．特殊情况的处理：
（1）线路很短，最小方式时无保护区；或下一级为重要的变电所时，可将速断保护改为带时限速断保护。动作电流取1.1倍的下级速断保护最大值，动作时限比下级速断保护大一个时间级差。
（2）当线路较长且较规则，线路上用户较少，可采用躲过线路末端最大短路电流整定，可靠系数取1.3~1.5。
（3）当速断整定值较小或与负荷电流相差不大时，速断整定值必须躲过励磁涌流，这种情况下，必须校验速断整定值。
3．灵敏度校验：
计算条件：按系统最小运行方式下保护安装处两相短路时，流过保护装置的最小短路电流校验。
速断保护灵敏系数
Kjx：接线系数，接于相电流时取1，接于相电流差时取。
Kmxd：相对灵敏系数，CT为星形接法，发生两相短路时取0.87。
Id.min：系统最小运行方式下，保护安装处两相短路时流过保护装置的最小短路电流。
Ki：CT变比。
，则灵敏度足够。
（二）过流保护
1．计算方法：
（1）按避开可能出现的最大过负荷电流整定。此方法应综合考虑可靠系数、过负荷系数、继电器的返回系数。
整定值
Kk：可靠系数，可取1.1。
Kjx：接线系数，接于相电流时取1，接于相电流差时取。
Kgh：过负荷系数，可取1~3。
Ie.B：变压器一次侧额定电流。
Kf：继电器返回系数，可取0.96。
Ki：CT变比。
（2）如果不是变压器而是馈线回路，送至下级变电所，按躲过下级变电所最大负荷电流整定。
Kk：可靠系数，可取1.1。
Kjx：接线系数，接于相电流时取1，接于相电流差时取。
Ifh.max：最大负荷电流。
Kf：继电器返回系数，可取0.96。
Ki：CT变比。
其中，最大负荷电流Ifh.max按一台最大功率的电动机启动，其他负荷处于额定运行状态考虑。
2．特殊情况的处理：
（1）线路较短，配变总容量较小时，因为满足灵敏度要求不成问题，过负荷系数应选较大值。
（2）当线路较长，过流近后备灵敏度不够时，动作电流按正常最大负荷电流整定，只考虑可靠系数及返回系数。
3．灵敏度校验：
计算条件：系统最小运行方式下，保护安装处两相短路时流过保护装置的最小短路电流。
过流保护灵敏系数
Kjx：接线系数，接于相电流时取1，接于相电流差时取。
Kmxd：相对灵敏系数，CT为星形接法，发生两相短路时取0.87。
Id.min：系统最小运行方式下，保护安装处两相短路时流过保护装置的最小短路电流。
Ki：CT变比。
作为近后备保护时， ，则灵敏度足够。
作为远后备保护时， ，则灵敏度足够。
（三）单相接地过流保护
本文仅讨论变压器中性点经电阻接地的10kV配电系统
1． 计算方法
（1）整定值
Ie.0：中性点接地额定电流。
Kk：可靠系数，可取1.5。
Ki：中性点接地CT变比，或各馈出线回路零序CT变比。
10kV中性点接地额定电流取值范围为100~500A，可取300A。
（2）动作时限：采用定时限，取值范围0.5~3s。对于最末端的回路取0.5，上级回路的时限根据配合逐级递增。
2．特殊情况的处理：
（1）当前回路不是末端回路时，动作时限应比下级单相接地过流保护大一个时间级差（一般取0.5s）。
（2）对于馈出线回路，单相接地过流保护可采取安装零序CT的方式解决。但当单相接地故障发生在三相CT下方、零序CT上方时，故障电流不流经零序CT，这时候只能依靠三相CT检测故障电流，经微机保护装置计算零序电流分量，达到识别单相接地故障并准确动作的目的。
四、有关保护选型
10kV系统保护装置的配置虽然较简单，但由于线路的复杂性和负荷的多变性，保护装置的选型还是值得重视的。根据钢铁企业电网保护配置情况及运行经验，建议在新建变电所中应采用保护配置全面的微机保护。微机保护在具备电流速断、过电流、单相接地过流的基础上，还应具备差动、低压闭锁、带时限速断等功能，以适应线路及负荷变化对保护方式的不同要求。
参考文献：
[1]《钢铁企业电力设计手册》.
[2]《工业与民用配电设计手册》.
[3]《电力系统继电保护与安全自动装置整定计算》.
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”