本文分析了电力系统城区配电网10KV馈线保护的特点和形式，通过对某些大城市10KV馈线保护的调研，总结了城市配电网直供区10KV馈线可行性保护方案，并理论分析了配电网保护对变压器的影响和励磁涌流对保护装置重合闸的影响。

随着国民经济的发展，用电量的不断扩大，10KV配网的规模也日益扩大，对供电可靠性也提出更高的要求。城市10KV配电网的特点是：配电网络的距离短（多为2~3公里，较长者5公里），负载密集，故而每条主干线上都或多或少地T接着用户变压器，且其运行情况受系统、负荷大小、天气、周边环境及施工质量等因素的影响，其故障原因比较复杂，这些因素给保护的整定带来了较大的困难。

同时，保护的配合存在一定的灵活性，一个整定方案会因为整定配合方法的不同，就有不同的保护效果，因此在保护上还存在整定配合的技巧。由于很多电力系统的运行人员在选择保护方案时对是否影响到变压器的性能存在顾虑，很多情况下还遇到励磁涌流导致的重合闸失败问题。所以，要获得一个最佳的整定方案，既需要灵活掌握保护装置的整定技巧，又要考虑继电保护的配置与选型，还要考虑电力系统的结构和运行。

10KV配电网保护整订的相关原则

在理论上，Ⅰ段电流速断保护如下整定：为满足选择性，应按最大运行方式下躲过末端短路时流过保护的最大电流来整定。在计算短路电流时，对于线路的阻抗，按规程规定：66KV及以下的架空线路和电缆，当电阻与电抗之比R/X>0.3时，宜采用阻抗值Z＝(X2+R2)1/2，并假定旋转电机的负序阻抗等于正序电抗，x2=x1。

如果能按这样整定，则在用户变压器内部故障时，10KV馈线保护就不可能动作。另外，如遇如下情况，允许适当牺牲部分选择性：接入供电变压器的终端线路无论是一台或多台变压器并列运行（包括多处T接的供电变压器或供电线路），都允许线路侧的速动段保护按躲开变压器其他侧母线故障整定。必要时，线路速动段保护可经一小段延时。

几种保护方案

根据我们对具有代表性的十个大、中、小城市的调研情况，结合配电网的具体特点，通过综合分析，提炼出了10KV馈线保护的几种可行性方案，主要有两类，即二段式电流保护和三段式电流保护，其中二段式电流保护以“速断＋过流”进行配置，这种保护灵活多样，连同三段式电流保护，概括如下：

第一类：二段式电流保护，即Ⅰ段为电流速断保护，Ⅱ段为过流保护，其配置和整定方法遵从三段式电流保护的基本原理〔2〕，具体的实现方法有下面几种：

①电流速断动作值的整定是按躲过系统最大运行方式下T接在线路上容量最大的一台变压器低压侧短路时流过保护的最大电流来整定（不考虑电阻影响），定值一般在1500～2000A左右，动作时限为0s；过流保护是按躲过最大负荷电流来整定，动作时限一般为0.5s。

②电流速断动作值按最大运行方式下躲过末端短路时流过保护的最大电流来整定，其值约在5KA左右，保护动作时限为0s；过流保护的动作值按躲过负荷电流整定，动作时限取1s。

这种保护范围可能延伸到T接的变压器高压侧，与①的动作的定值比起来，范围小很多。这种保护有时配合重合闸前加速投入，因此T接变压器高压侧短路10KV出线开关一般不会误动作，且能满足越级跳闸次数不超过3次/（100km·1年）的要求。

③电流速断动作值的整定同①，也在1.5~2.0KA左右，速断适当延时0.2~0.6s；过流保护的动作值仍旧按躲过负荷电流整定，动作时限取1～1.5s。

第二类：10KV出线采用三段式电流保护：

Ⅰ段：电流速断保护：按最大方式下能保护线路的85%左右来整定。定值大约在4~6KA左右，但这个定值比末端实际短路电流小，时限为0s。

Ⅱ段：按小方式下末端短路有足够灵敏度整定（Klm=1.5），动作时限为0.5s。

Ⅲ段：躲过最大负荷电流，动作时限为1s。

这种保护方案也能满足越级跳闸次数不超过3次/（100km·1年）的要求。

几种方案的应用及比较分析

在二段式的①中，由于10KV出线开关过流保护动作时限仅为0.5s，而小容量变压器多采用熔丝保护，熔丝保护具有反时限特性，因此这种保护存在越级跳闸的可能性〔4，5，6〕。从资料统计数字上看，发生此类故障占有相当大的比例。比如：2003年2月至11月份止，福州市发生10KV馈线速断开关动作越级跳闸有131次，其中用户原因造成跳闸事故的有42次，占总数的32.1％。

在二段式保护的①、②及第二类的三段式电流保护速断时限均为0 s，但动作值相差两倍多，即①的保护范围较长，所以①误动作的几率要高一些。

二段式保护的①和③比较，动作值相当，但时限相差0.2～0.3s。这就要考虑到出线若发生近端故障，是否会对变压器产生损伤。③较①1延长0.2～0.3s，因此方式③对变压器的冲击会大一些。

一个配电网要采用什么样的保护，不能生搬硬套各个具体方案，因为配电网的建设以实际用户需求为前提，所以配电网的保护要根据具体的配电网实际情况，结合理论分析，灵活运用。

一般情况下，如果线路较短、负荷集中的线路，可以考虑采用二段式保护的①；但如果线路长且负载较大，T接用户较多，再采用二段式保护的①就容易引起出线开关的误动作。

这时可以考虑投入速断延时加过流保护，例如采用二段式的③，如晋江市10KV配电网线路长、负荷较集中且容量大，采用的就是这种保护方式〔3〕；也可以将长线路分段，每段采用速断延时加过流保护，其中各段的速断保护允许有一小的时限级差进行配合，如泉州的10KV保护就是这种应用的典型；再如，若10KV配电网采用环网形式开环运行，可以考虑采用二段式保护的②，并结合重合闸前加速，如杭州的10KV配网保护采用的就是这种方式。

从实际运行实际情况来看，这些保护方案是满足供电可靠性的。当然，三段式电流保护也是较为可靠的一种保护方式，有些有条件的地区已经将其投入运行。从10KV配网供电可靠性的要求上看，灵活使用二段式电流保护，完全可以满足要求，因此，二段式电流保护是应用最普遍的馈线保护方式。

保护装置动作时限对变压器的影响

运行人员在选择保护方案时，对速断的延时是否影响到变压器的性能存在顾虑。变压器承受短路的动稳定能力，主要取决于变压器设计与制造水平。电力系统中故障切除的总时间=保护装置的动作时间+断路器跳闸时间（包括灭弧）。快速保护要0.02s固有动作时间，快速断路器开断时间要0.05~0.06s，也就是说尽管保护装置动作时间是0s，而实际切除故障最快也要0.07~0.08s。

如果是中、慢速断路器则开断时间大于0.1s [3]，则切除故障的总时间要0.12 s。由此可见，在继电保护动作时把断路器跳开后，变压器绕组早已承受了最大电动力的冲击了。因此，速断保护的整定时限不会影响到变压器的性能。

励磁涌流对保护的影响

在供配电网络中，有时会出现空载合闸或重合闸失败情况。这主要是因为空载合闸或外部故障切除后电压恢复时产生了励磁涌流。

当变压器空载投入或外部故障切除电压恢复时，由于铁芯中的磁链不能突变，将出现很大的励磁电流，称之为涌流。对于中小型变压器而言，励磁涌流峰值可达额定电流的8倍并迅速衰减，一般经0.5～1s后其值就小于0.25～0.5倍的额定电流。对于大型变压器，衰减相当慢，例如50MVA以上的变压器，励磁涌流衰减到其最大峰值的50％时的时间达几秒至几十秒。

T接在10KV馈线上的变压器属中小型，空载合闸或重合闸时，其励磁涌流峰值可能大于保护的定值，保护会把涌流判断成故障电流，保护动作会又一次把开关跳开，所以，空载合闸时就有可能合不上，通常要重合几次才能成功，特别是线路投入重合闸后加速保护后更容易遇到这种情况。

励磁涌流是电力系统中的一种暂态现象，根据它衰减速度快的特点，可采用重合闸后加速延长0.2s的方法来解决。而对于空载合闸，只要速断保护有0.2～0.6s的延时，可以躲过励磁涌流的峰值；若速断保护采用0s，则因动作值较大而能躲过涌流的峰值。一般地，二段式电流保护的的②和三段式电流保护不会出现这种情况。

结束语

总之，任何一种保护装置的性能都是有限的或者说任何一种保护装置对电力系统的适应能力都是有限的。以上总结的整定方案只是对T接用户较多的线路的一个一般上的整定、配置框架，在具体实施过程中要根据变电站主变后备保护方能在时限上进行协调，并根据具体的接线情况分类、分别对待。文中的分析和方法可以为电力系统运行人员提供便捷而实用的参考和借鉴。

（摘编自《电气技术》，原文标题为“配电网直供区10KV馈线保护”，作者为刘庆珍、侯秀玉、庄丽蓉、蔡金锭。）

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