港口供配电系统继电保护的探讨

港口供配电系统继电保护的探讨

摘要：港口供电系统不同于其他一般区域供电系统，其系统构成更加复杂，设

备投入更大，系统设计难度比较大，因此应该结合港口供电需求以及区域供电基

本情况，实现港口供电系统的优化设计。文章积极从这个角度出发，首先探究了

港口供电系统的基本概念，指出港口供电系统的不同之处，对于供电系统的组成

进行了详细探究，在此基础上，积极去分析港口用电设备的特点，变配电站和供

配电对应的要求，以实现对于港口供电系统特点的全面解析。

关键词：常见故障；励磁涌流；电流互感器饱和；所用变保护拒动

港口供电系统负荷复杂，点多、线路长、覆盖面广等，易受盐雾气候、粉尘

污染等环境影响。设备容易发生短路故障，严重损坏相关配电线路，进而影响整

个供电系统的安全。作为一种重要的设备，确保电力供应和分配系统的可靠运行，继电保护装置会发出报警信号或系统时自动切断线路短路或其他错误，以防止电

源故障的扩张和大规模的电源故障的发生。在此基础上，本文以广东惠州荃湾煤

炭码头为实例，针对10kV供电系统的继电保护进行探讨。

1.港口供电系统的概况

一般情况下，电力供电系统主要由发电厂，电力网变电站和用户三个要素构

成的系统。但是由于港口自身的独特性，使得其供电系统有所不同。港口占地面

积大，用电负荷比较分散；对于供电可靠性要求高。因此，港口供电系统都是从

区域电力网实现电能输送，再通过降低电压手段，实现电力向各个电场所的输送。面对分散的用电负荷，常常会使用到220-380V低压设备，其容量也不是很大。对于部分大型港口作业区域来讲，会在地区电力网上实现110kV或者220kV高压电

能的获取，采取手段将其降低到6-10kV，实现从高压配电线路向变电所输送之后，再次降压为380V配电电压，才可以投入使用。为了达到上述的目的，往往会设

置两级变压器。对于中型港口或者作业区来讲，电网供电为6-10kV，一般是从港

口中心配电所向前沿变电所输送，通过降压设备是否再给与各个用电设备。综上

所述，港口供电系统一般主要由：地区电力网，降压变电站，港区供电系统，前

沿变电所，低压配电系统几个部分构成。

2.继电保护基本原则

供电系统的安全运行必须满足可靠性、选择性、灵敏度和快速性四项基本原则。可靠性。即正确设置和调整继电保护装置，内部元件质量可靠，运行正常，

系统简化，保证了系统的可靠性。选择性。当设备或电路本身发生短路故障时，

断路器本身拒绝工作，故障将由相邻设备保护或相邻电路保护动作消除。敏感度。当保护区内发生短路故障时，保护装置应具有必要的灵敏度系数，满足最小灵敏

度要求。快速行动。当发生故障时，保护装置应及时响应，尽快在短路位置排除

故障，减小故障范围，降低电力线和故障设备的损坏程度，提高自动重合闸和备

用自切换的可靠性。

3.港口变配电站与供配电线路的特点

3.1变配电站的主接线

首先我们需要明确什么是一次设备，什么是一次接线，以及其特点。所谓一

次设备，是指在变配电中与电气设备直接相连的电气设备，比如开关等，这些就

是一次设备。而这些设备之间组成的接线，就是变配电所的一次接线。显然无论

是一次设备，还是一次接线，都能够保证安全性和可靠性，这是变配电运行正常

的关键所在。其次，总降压变电站主接线方式，一般会受到港口性质，港口规模

和当地电网现状等因素的影响。比如一般小型港口，会以一台变压器的总降压变

电站的一次接线的方式来进行。其优势在于：操作简单，费用比较低，但是一旦

出现故障，就会出现停电的问题。其三，大型港口与重点口岸的供电可靠性保证

措施。对于总降压变电站来讲，以两回电源线路送电的方式，实现两台变压器桥

式主接线的配置，一般分为内桥式和外桥式，前者用于线路较长，故障检修机会多，变压器不需要常常退出工作的总降压变电站中；后者多适用于供电线路较短，变压器切除比较频繁的总降压变电站中。其四，对于符合变化比较大的港口，为

了保证运行的可靠性和稳定性，常常会在低负荷的时候使用一台变压器，在高负

荷的时候使用两台，这样两台变压器的模式可以保证比较好的可靠性，还可以使

得交互效果达到最佳。其五，对于中小型港口作业区域来讲，如果其电力系统高

压线路供电范围为：6-10kV，此时设置中心配电所的同时，以同级别电压分配到

前端口前沿便是俺说，此时会设置两条高压电源进线，以高压隔离开关分段的单

母线制，实现供电可靠性和灵活性的提升。

3.2变配电站的主要电气设备

变配电站的主要电气设备主要牵涉到以下几个方面：其一，10kV开关设备，

考虑到港口自然环境的特殊性，一般会选择高压设备，以金属全闭合型组合电气

或者开关柜为主，比如六氟化硫组合电气，其安装空间比较小，分段容量处于较

大的状态，是比较安全的操作模式。当前使用比较多的10kV开关设备，绝缘性好，性能可靠，运行操作方便，体积比较小，是比较理想的开关设备；其二，

10kV开关柜，大致来讲港口采用的开关柜主要分为：金属封闭式开关柜；分手车

式和固定式三种。金属封闭式开关柜，维修比较便捷，互换性比较好，有着供电

可靠的特点，但是其价格比较高，一般会被使用到总降压变电站或者中学配电所中；固定式的价格比较低，往往会使用到操作不多的码头前沿变电所。其三，低

压配电屏，一般主要可以分为两种类型：抽屉式；固定式。在用电设备比较集中，操作比较频繁，出线回路多的大型变电所，都会选择手车式，这样的模式不仅仅

可以保证供电的可靠性，还便于操作和控制。如果用电设备比较少，操作不多，

回路少的中小型变电所，往往会选择以固定式的方式来进行，是比较经济的选择

方案。其四，变压器，当前港口使用的变压器比较多，不同情况下，其选择的变

比是不同的。

4.港口供配电系统继电保护装置的作用及设置分析

4.1继电保护在港口供配电系统中的作用分析

继电保护对于维护港口供配电系统的稳定和安全运行起着不可替代的作用，

主要原理是通过预报运行事故的发生和降低事故范围的方法来达到提升系统运行

的稳定，最重要的是能够保证系统不间断的供电从而保障港口供配电系统的稳定

和安全运行。在港口供配电系统当中，继电保护所起的作用主要体现在以下三个

方面：①在港口供配电系统正常运行的情况下，能够安全、完整地监视所有设备的运行状况，为值班人员提供有效的运行依据；②当港口供配电系统出现故障时，能够迅速自主有效地做出判断，切除故障部分，从而保证故障部分以外能够正常

运行；③一旦港口供配电系统出现异常运作的情况，可以准确及时地发出警报或信号，告知值班人员尽快作出反应。

4.2港口供配电系统继电保护装置的设置

港口供配电系统的供电线路、分段母线和配电变压器一般会设置以下几种保

护装置。①供电线路上，10kV线路应装设上过流保护。若过流保护的时间不大