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上海徐吉電氣有限公司
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繼電保護中易被忽視的問題及其解決辦法
2013-12-24 閱讀(897)
繼電保護中易被忽視的問題及其解決辦法
在繼電保護的實際應用和操作中,，存在著一些比較容易被忽視的問題,，分析如下：
1 線路中勵磁涌流問題
1.1 線路中勵磁涌流對繼電保護裝置的影響
勵磁涌流是由于變壓器空載投運時,，鐵芯中的磁通不能突變,，出現(xiàn)非周期分量磁通,，使變壓器鐵芯飽和,，勵磁電流急劇增大而產生的,。變壓器勵磁涌流zui大值,，可以達到變壓器額定電流的6～8倍,，并且跟變壓器的容量大小有關，變壓器容量越小,，勵磁涌流倍數(shù)越大,。勵磁涌流存在很大的非周期分量，并以一定時間系數(shù)衰減,，衰減的時間常數(shù)同樣與變壓器容量大小有關,，容量越大，時間常數(shù)越大,，涌流存在時間越長,。10kV線路裝有大量的配電變壓器,，在線路投入時，這些配電變壓器是掛在線路上,，在合閘瞬間,，各變壓器所產生的勵磁涌流在線路上相互迭加、來回反射,，產生了一個復雜的電磁暫態(tài)過程,，在系統(tǒng)阻抗較小時，會出現(xiàn)較大的涌流,，時間常數(shù)也較大,。二段式電流保護中的電流速斷保護，由于要兼顧靈敏度,，動作電流值往往取得較小,，特別在長線路或系統(tǒng)阻抗大時更明顯。勵磁涌流值可能會大于裝置整定值,，使保護誤動,。這種情況在線路變壓器個數(shù)少、容量小以及系統(tǒng)阻抗大時并不突出,，因此容易被忽視,，但當線路變壓器個數(shù)及容量增大后，就可能出現(xiàn),。貴陽市北供電局就曾經在變電所增容后出現(xiàn)10kV線路由于涌流而無法正常投入的問題,。
1.2 防止涌流引起誤動的方法
勵磁涌流有一明顯的特征，就是它含有大量的二次諧波,，在主變壓器主保護中就利用這個特性,，來防止勵磁涌流引起保護誤動作，但如果用在10kV線路保護,，必須對保護裝置進行改造,，會大大增加裝置的復雜性，因此實用性很差,。勵磁涌流的另一特征就是它的大小隨時間而衰減,，一開始涌流很大，一段時間后涌流衰減為零,，流過保護裝置的電流為線路負荷電流，利用涌流這個特點,，在電流速斷保護加入一短時間延時,，就可以防止勵磁涌流引起的誤動作，這種方法zui大優(yōu)點是不用改造保護裝置(或只作簡單改造),，雖然會增加故障時間,，但對于像10kV這種對系統(tǒng)穩(wěn)定運行影響較小之處還是適用。為了保證可靠地躲過勵磁涌流，保護裝置中加速回路同樣要加入延時,。通過幾年的摸索,，在10kV線路電流速斷保護及加速回路中加入了0.15～0.2s的時限，就近幾年運行來看,，運行安全,，并能很好的避免由于線路中勵磁涌流造成保護裝置誤動作。
2 TA飽和問題
2.1 TA飽和對保護的影響
10kV線路出口處短路電流一般都較小,，特別是農網中的變電所,，往往遠離電源，系統(tǒng)阻抗較大,。對于同一線路,，出口處短路電流大小會隨著系統(tǒng)規(guī)模及運行方式不同而不同。隨著系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大,，10kV系統(tǒng)短路電流會隨著變大,，可以達到TA一次額定電流的幾百倍，系統(tǒng)中原有一些能正常運行的變比小的TA就可能飽和,；另一方面,，短路故障是一個暫態(tài)過程，短路電流中含大量非周期分量,，又進一步加速TA飽和,。在10kV線路短路時，由于TA飽和,，感應到二次側的電流會很小或接近于零,，使保護裝置拒動，故障由母聯(lián)斷路器或主變壓器后備保護切除,，不但延長了故障時間,，會使故障范圍擴大，影響供電可靠性,，而且嚴重威脅運行設備的安全,。
2.2 避免TA飽和的方法
TA飽和，其實就是TA鐵芯中磁通飽和,，而磁通密度與感應電勢成正比,，因此，如果TA二次負載阻抗大,，在同樣電流情況下,，二次回路感應電勢就大，或在同樣的負載阻抗下,，二次電流越大,，感應電勢就越大,，這兩種情況都會使鐵芯中磁通密度大，磁通密度大到一定值時,，TA就飽和,。TA嚴重飽和時，一次電流全部變成勵磁電流,，二次側感應電流為零,，流過電流繼電器的電流為零，保護裝置就會拒動,。避免TA飽和主要從兩個方面入手,，一是在選擇TA時，變比不能選得太小,，要考慮線路短路時TA飽和問題,，一般10kV線路保護TA變比大于300/5。另一方面要盡量減少TA二次負載阻抗,，盡量避免保護和計量共用TA,，縮短TA二次電纜長度及加大二次電纜截面；對于綜合自動化變電所,，10kV線路盡可能選用保護,、測控合一的產品，并在控制屏上就地安裝,，這樣能有效減小二次回路阻抗,，防止TA飽和。
3 所用變壓器保護
3.1 所用變壓器保護存在的問題
所用變壓器是一比較特殊的設備,，容量較小但可靠性要求非常高,，而且安裝位置也很特殊，一般就接在10kV母線上,，其高壓側短路電流等于系統(tǒng)短路電流,，可達十幾千安，低壓側出口短路電流也較大,。一直對所用變壓器保護的可靠性重視不足,，這將對所用變壓器直至整個10kV系統(tǒng)的安全運行造成很大的威脅。傳統(tǒng)的所用變壓器保護使用熔斷器保護,，其安全可靠性還是比較高,，但隨著系統(tǒng)短路容量的增大，以及綜合自動化的要求提高,，這種方式已逐漸滿足不了要求?，F(xiàn)在新建或改造的變電所，特別是綜合自動化所,，大多配置所用變壓器開關柜,，保護配置也跟10kV線路相似，而往往忽視了保護用的TA飽和問題,。由于所用變壓器容量小,，一次額定電流很小，保護計量共用TA,，為確保計量的準確性,，設計時TA很小，有的地方甚至選擇10/5,。這樣一來,，當所用變壓器故障時，TA將嚴重飽和,，感應到二次回路電流幾乎為零,，使所用變壓器保護裝置拒動。如果是高壓側故障,，短路電流足以使母聯(lián)保護或主變壓器后備保護動作而斷開故障,，如果是低壓側故障，短路電流可能達不到母聯(lián)保護或主變壓器后備保護的啟動值,，使得故障無法及時切除,，zui終燒毀所用變壓器，嚴重影響變壓器的安全運行,。
3.2 解決辦法
解決所用變壓器保護拒動問題,，應從合理配置保護入手，其TA的選擇要考慮所用變壓器故障時飽和問題,，同時,，計量用的TA一定要跟保護用的TA分開，保護用的TA裝在高壓側,，以保證對所用變壓器的保護,，計量用TA裝在所用變壓器的低壓側，以提高計量精度,。在定值整定方面,，電流速斷保護可按所用變壓器低壓出口短路進行整定，過負荷保護按所用變壓器容量整定,。
4 配電變壓器保護
4.1 10kV配電變壓器保護存在的問題
10kV配電變壓器的保護配置主要有斷路器,、負荷開關或負荷開關加熔斷器等。負荷開關投資省,，但不能開斷短路電流,，很少采用；斷路器技術性能好,，但設備投資較高,，使用復雜,，廣泛應用不現(xiàn)實；負荷開關加熔斷器組合的保護配置方式,，既可避免采用操作復雜,、價格昂貴的斷路器，彌補負荷開關不能開斷短路電流的缺點,，又可滿足實際運行的需要,，該配置可作為配電變壓器的保護方式。但對于容量比較大的配電變壓器,，配備有瓦斯繼電器,，需要斷路器可與瓦斯繼電器相配合，才能對變壓器進行有效的保護,，必要時還應有零序保護,，這些問題都是值得注意的問題。
4.2 解決辦法
無論在10kV環(huán)網供電單元,，還是在終端用戶高壓配電單元中,，采用負荷開關加高遮斷容量后備式限流熔斷器組合的保護配置，既可提供額定負荷電流,，又可斷開短路電流,，并具備開合空載變壓器的性能，能有效保護配變壓器,。為此,，推薦采用負荷開關加高遮斷容量后備式限流熔斷器組合的配置，作為配電變壓器保護的保護方式,。標準GB14285《繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程》規(guī)定,，選擇配電變壓器的保護設備時，當容量等于或大于800kVA,，應選用帶繼電保護裝置的斷路器,。對于這個規(guī)定，可以理解為基于以下兩方面的需要,。
配電變壓器容量達到800kVA及以上時,，過去大多使用油浸變壓器，并配備有瓦斯繼電器,，使用斷路器可與瓦斯繼電器相配合,，從而對變壓器進行有效地保護。
對于裝置容量大于800kVA的用戶,，因種種原因引起單相接地故障導致零序保護動作,，從而使斷路器跳閘，分隔故障，不至于引起變電所的饋線斷路器動作,，影響其他用戶的正常供電,。標準還明確規(guī)定，即使單臺變壓器未達到此容量,，但如果用戶的配電變壓器的總容量達到800kVA時,，亦要符合此要求。
5 線路保護
5.1 10kV配電線路保護中存在的問題
無論是城市內配網線路,，還是農村配網線路，都以10kV電壓等級為主,，但是10kV配電線路結構特點是一致性差,，如有的為用戶專線，只帶1～2個用戶,，類似于輸電線路,；有的呈放射狀，幾十臺變壓器T接于同一條線路的各個分支上,；有的線路短到幾百米,，有的線路長到幾十千米；有的線路由35kV變電所出線,，有的線路由110kV變電所出線,；有的線路上的配電變壓器容量很小，zui大不過100kVA,，有的線路上卻有幾千千伏安的變壓器,。
5.2 解決辦法
10kV配電線路的保護，一般采用電流速斷,、過電流及三相一次重合閘構成,。特殊線路結構或特殊負荷線路保護，不能滿足要求時,，可考慮增加其它保護,，如保護Ⅱ段、電壓閉鎖等,。進行整定計算的過程中,，應該考慮特殊情況和常規(guī)情況，并進行靈敏度校驗,。對于10kV配電線路,，保護裝置的配置雖然較簡單，但由于線路的復雜性和負荷的多變性,，常規(guī)和特殊情況下,，保護定值計算和保護裝置的選型還是值得重視的。根據諸城電網保護配置情況及運行經驗,，利用規(guī)范的保護整定計算方法,，各種情況均可計算,，一般均可滿足要求。
