张冉
（国家新闻出版总局二0二二台）
摘要：变电站10kV母线发生短路故障，受诸多因素的影响。对10kV母线发生短路故障后，缩短其切除所需要的时间是必不可少的手段之一。本文先对导致变电站10kV母线发生短路故障的原因进行分析与研究，并阐述10kV母线发生短路的电流对主变以及开关柜造成的危害，就此探讨缩短10kV母线发生短路故障切除时间措施。
关键词：缩短切除时间；10kV母线；短路故障；变电站
因为在变电站10kV母线上，不仅出线多，而且需要进行频繁的操作。再加上三相导体相间的距离比较接近，并且三相导体与地面的距离也比较接近，这使其十分容易遭受到小动物的影响。相对于高压设备而言，10kV母线的设备制造质量一般，刀闸质量差是最好的例证，加之运行时会导致过高的温度，使设备的绝缘老化速度快，还有因人工操作不当等因素，都有可能导致10kV母线发生短路故障。而采取缩短其切除时间的方法，就必须从三个方面入手实施，第一，缩短主变保护切除 10kV侧开关的时间；第二，装设简易的母差保护；第三，装设电弧光保护。本文通过对故障率高的原因进行分析，并详述具体措施，希望对相关工作的实施有参考价值。
一、10kV母线发生短路故障造成的危害
变电站的10kV母线，由于短路故障而产生的电弧，不仅会直接烧毁故障点附近的母排，也可能会烧毁故障点附近的开关柜，并且在严重时还有可能发生爆炸事件，危及到相邻开关柜的正常运作，进而导致“火烧连营”的局面，对整段的开关柜造成严重的损坏。此外，10kV母线由于短路现象，而产生的电动力，在一定程度上会导致主变压器的低压侧线圈发生严重的变形，进而对主变造成损坏。
因此，变电站的10kV母线发生短路故障对设备的破坏性强、危害性大，应得到必要的重视。由于10kV母线发生的短路故障，不仅对设备造成严重的危害，并且其与短路故障的持续时间是呈成正比例的关系。一般而言，对于10kV主变压器和开关柜，可以承受10kV母线短路故障的时间，是存在严格规定的，例如在 IEC298 标准中，对10kV开关柜的内部燃弧时间，规定为 100 ms。目前，在市场上销售的大多数开关柜，均是按照 IEC298 标准进行生产的，均要求开关柜能够承受的电弧燃烧时间必须为 100 ms。由此可见，对10kV母线发生短路故障的切除时间进行必要的缩短，可有效的提高供电可靠性，并且对保证主设备的安全具有十分重要意义。
二、 对10kV母线故障的切除时间进行缩短的措施
近年来，许多变电站的10kV母线，一般都没有安装专用的母线保护装置[1]。对于10kV母线发生的短路故障，目前主要依靠主变后备保护来进行切除操作。由于主变后备保护进行切除10kV侧开关的必要时间，一般规定为至少大于 1.2 s，这远远超过了10kV的主变压器和开关柜所能承受的时间规定，即规定10kV母线发生短路故障的时间标准。由此可见，对于变电站的10kV母线，由于短路故障而进行切除操作所耗费时间需进行改进，具体的措施主要分为三部分，第一，通过对主变保护切除10kV侧开关的时间进行缩短，来减少切除时间；第二，装设简易的母差保护；第三，装设电弧光保护。
1、 缩短主变保护切除10kV侧开关的时间
根据相关规定，以及电网的具体情况，我局通过给主变压器10kV的侧开关，安装复合电压过电流保护装置，以此作为10kV母线的后备保护，这对10kV线路也起到后备保护的作用。
根据旧版的主变10kV侧保护配置和整定配合情况如下：110kV主变保护中10kV侧复合电压闭锁过流Ⅰ 段整定原则：根据主变容量进行整定，要求时限与10kV出线定时限过流配合，1s跳10kV分段开关；对于过流Ⅱ段，也是按主变容量进行整定，但是要求时限与10kV出线定时限过流配合，1.3s跳10kV侧开关。220kV主变保护中10kV侧复合电压闭锁过流Ⅰ 段整定原则：根据变低开关额定电流进行整定，要求时限与10kV出线过电流配合，1s跳10kV分段开关；对于过流Ⅱ段，也是按变低开关额定电流进行整定，但是要求时限与10kV侧复合电压闭锁过流Ⅰ 段配合，1.3s跳10kV侧开关。
表 1 主变10kV测保护配置和整定配合表（新）
由此可见，对于主变10kV侧电流保护，不仅都带有复合电压闭锁，而且进行切除主变10kV侧开关耗费的时间比较多。因此，为改善主变后备保护的灵敏性，缩短切除10kV侧开关的时间，我局决定利用主变保护中，对于目前现有的后备保护，整定出一段主变10kV侧纯电流，进行速断保护措施，严格按保证10kV母线短路有足够灵敏度进行整定，要求动作时限与10kV出线时限速断进行配合，且要求时限速断为0.2s，0.5 s 的跳主变10kV侧开关，进一步缩短主变侧电压过流的保护时限，1.0 s的动作跳10kV分段开关以及主变10kV侧开关。对于新版的主变10kV侧保护配置和整定配合情况如表1：
2、加装10kV简易母差保护
据了解，在大多数保护厂家的主变10kV后备保护中，均会配置母线速断保护[2]。10kV出线保护中具备电流闭锁节点，利用该母线速断保护以及电流闭锁节点，能够实现10kV的简易母差保护[3]。对10kV侧出线无小电源的10kV母线，利用部分主变10kV侧后备保护中配置的母线速断保护段，以10kV侧后备保护中的电流元件作为启动元件，10kV母线上所有出线保护中瞬时动作的电流闭锁节点作为闭锁元件，共同构成10kV简易母差保护，如图 1 所示。
图 1 10kV母线速断保护原理
一旦10kV母线发生短路故障，只有10kV侧后备保护中的相关启动元件会动作，以一小延时（约 0.2 s）动作跳主变10kV侧开关，然后切除10kV母线故障；当母线出线上出现故障后，其出线的电流闭锁节点会瞬间动作，闭锁10kV简易母差保护。
加装电弧光保护
电弧光保护是根据短路发出的电弧光判断故障并发出跳闸命令的保护。电弧光保护主要由主控单元、电流单元和弧光单元组成。其中主控单元是控制中心，它收集弧光单元和电流单元传送的动作信号，对信号的数据进行处理、分析、判断；电流单元负责检测短路故障的电流，并将信号传给主控单元；弧光单元收集弧光传感器的信号，并将动作信号传给主控单元。
结束语
随着目前的电网容量不断增大，致使变电站的10kV母线发生短路电流现象的情况越来越频繁，其短路故障对10kV开关柜和主变造成的危害不断增多，造成面积大且时间长的停电也比较频繁。因此，有必要通过缩短10kV母线短路故障的切除时间，来进一步提高10kV母线的供电安全性及可靠性。
参考文献
[1]邵俊虎.变电站10kV母线短路电流限制措施分析[J].科技创新与应用,2015(22).
[2]郭萌,查申森,卫银忠.220kV变电站限流电抗器配置方案研究[J].电力勘测设计,2013(1).
[3]邢悦.变电站10kV带A、B分支母线接地故障保护选择性跳闸新方法的研究[J].硅谷,2013(19).
论文作者:张冉
论文发表刊物:《电力设备》2016年1期供稿
论文发表时间:2016/4/18
标签：母线论文; 故障论文; 变电站论文; 电流论文; 时间论文; 开关柜论文; 时限论文; 《电力设备》2016年1期供稿论文;