繼電保護中易被忽視的安全問題

1、狷號:AQ-JS-02839繼電保護中易被忽視的安全問題Safety problems easily neglected in relay protection（安全技術(shù)）單位：審批：日期：WORD文檔/A4打印/可編輯電力安全技術(shù) | Power Safety Technology安全技術(shù)繼電保護中易被忽視的安全問題使用備注：技術(shù)安全主要是通過對技和口安全本質(zhì)性的再認(rèn)識以提高對技和口安全的理解，進而形成更加科 學(xué)的技術(shù)安全觀，并在新技術(shù)安全觀指引下改進安全技術(shù)和安全措施,最終達到提高安全性的目的。第3頁1線路中勵涌流問題1.1 線路中勵磁涌流對繼電保護裝置的影晌勵磁涌流是由于變壓器空載投運時

2、，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(chǎn) 生的。變壓器勵磁涌流最大值,可以達到變壓器額定電流的68倍, 并且跟變壓器的容量大小有關(guān)，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(guān)，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(chǎn)生的勵磁涌流在線路上相互迭加、來回反射，產(chǎn)生了一個復(fù)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

3、速斷保護，由于要兼顧靈敏度,安全技術(shù)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(dāng)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(jīng)在變電所增容后出現(xiàn)lOkv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;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(fù)雜性，因此實用性很差。勵磁涌流的另一特

4、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(fù)荷電流，利用涌流這個特點，在電流速 斷保護加入T豆時間延時，就可以防止勵磁涌流引起的誤動作,這 種方法最大優(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安全技術(shù)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 0.150.2s的時限,就近幾年運行來看,運彳亍安全，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。2TA飽和問題2.1 TA飽和對保護

5、的影響10kV線路出口處短路電流一般都較小，特別是農(nóng)網(wǎng)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(yīng)到二次側(cè)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(yán)重威脅運行設(shè)備的

6、安全。電力安全技術(shù) | Power Safety Technology電力安全技術(shù) | Power Safety Technology 安全技術(shù)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(yīng)電 勢成正比，因此，如果TA二次負(fù)載阻抗大，在同樣電流情況下，二 次回路感應(yīng)電勢就大，或在同樣的負(fù)載阻抗下，二次電流越大，感 應(yīng)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(yán)重飽和時,一次電流全部變成施磁電 流，二次側(cè)感應(yīng)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

7、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變比最好大于300/5。另一方面要盡量減少TA二次負(fù)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(chǎn)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。2.3 變壓器保護3.1 所用變壓器保護存在的問題第5頁安全技術(shù)所用變壓器是一比較特殊的設(shè)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(cè)短 路電流等于系統(tǒng)短路電流，可達十幾千安，低壓側(cè)出口短路電流也 較大。一直對所用變

8、壓器保護的可靠性重視不足，這將對所用變壓 器直至整個lOkv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(guān)柜，保護配置也跟lOkv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(zhǔn)確性,設(shè)計時TA很小，有 的地方甚至選擇10/5。這樣一來,當(dāng)所用變壓器故障時，TA將嚴(yán)重 飽和，感應(yīng)到二次回路電流幾乎為零，使所用變壓器保護裝置拒動

9、。 如果是高壓側(cè)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(cè)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，最終燒電力安全技術(shù) | Power Safety Technology 安全技術(shù)毀所用變壓器，嚴(yán)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(yīng)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(cè)，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(cè)，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

10、器低壓出口短路進行 整定，過負(fù)荷保護按所用變壓器容量整定。4配電變壓器保護4.11OkV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(fù)荷開關(guān)或負(fù)荷開 關(guān)加熔斷器等。負(fù)荷開關(guān)投資省，但不能開斷短路電流，很少采用； 斷路器技術(shù)性能好，但設(shè)備投資較高，使用復(fù)雜，廣泛應(yīng)用不現(xiàn)實； 負(fù)荷開關(guān)加熔斷器組合的保護配置方式，既可避免采用操作復(fù)雜、 價格昂貴的斷路器,彌補負(fù)荷開關(guān)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。但對電力安全技術(shù) | Power Safety Technology安全技術(shù)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

11、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(yīng)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(wǎng)供電單元,還是在終端用戶高壓配電單元中, 采用負(fù)荷開關(guān)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(fù)荷電流，又可斷開短路電流，并具備開合空載變壓器 的性能，能有效保護配電變壓器。為此，推薦采用負(fù)荷開關(guān)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(biāo)準(zhǔn)GB14285繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程規(guī)定， 選擇配電變壓器的保護設(shè)備時,當(dāng)容量等于或大于800kVA ,應(yīng)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

12、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。安全技術(shù)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(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)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?cè)萘窟_到800kVA時，亦要符合此要求。5線路保護5.11OkV配電線路保護中存在的問題無論是城市內(nèi)配網(wǎng)線路，還是農(nóng)村配網(wǎng)線路，都以10kV電壓等 級為主，但是lOkv配電線路結(jié)構(gòu)特點是一致性差，如有的為用戶專 線，只帶12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 llOkV變電所出線；有的線路上的配電變壓器容量很小，最大不過 lOOkVA ,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、過電流及三相一次安全技術(shù)重合閘構(gòu)成。特殊線路結(jié)構(gòu)或特殊負(fù)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