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繼電保護中常被忽視的問(wèn)題

瀏覽次數:2035發(fā)布日期:2013-09-30

繼電保護中常被忽視的問(wèn)題

在繼電保護的實(shí)際應用和操作中,存在著(zhù)一些比較容易被忽視的問(wèn)題,分析如下:
  1 線(xiàn)路中勵磁涌流問(wèn)題
  1.1 線(xiàn)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(shí),鐵芯中的磁通不能突變,出現非周期分量磁通,使變壓器鐵芯飽和,勵磁電流急劇增大而產(chǎn)生的。變壓器(繼電保護測試儀)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(guān),變壓器容量越小,勵磁涌流倍數越大。勵磁涌流存在很大的非周期分量,并以一定時(shí)間系數衰減,衰減的時(shí)間常數同樣與變壓器容量大小有關(guān),容量越大,時(shí)間常數越大,涌流存在時(shí)間越長(cháng)。10kV線(xiàn)路裝有大量的配電變壓器,在線(xiàn)路投入時(shí),這些配電變壓器是掛在線(xiàn)路上,在合閘瞬間,各變壓器所產(chǎn)生的勵磁涌流在線(xiàn)路上相互迭加、來(lái)回反射,產(chǎn)生了一個(gè)復雜的電磁暫態(tài)過(guò)程,在系統阻抗較小時(shí),會(huì )出現較大的涌流,時(shí)間常數也較大。二段式電流保護中的電流速斷保護,由于要兼顧靈敏度,動(dòng)作電流值往往取得較小,特別在長(cháng)線(xiàn)路或系統阻抗大時(shí)更明顯。勵磁涌流值可能會(huì )大于裝置整定值,使保護誤動(dòng)。這種情況在線(xiàn)路變壓器個(gè)數少、容量小以及系統阻抗大時(shí)并不突出,因此容易被忽視,但當線(xiàn)路變壓器個(gè)數及容量增大后,就可能出現。貴陽(yáng)市北供電局就曾經(jīng)在變電所增容后出現10kV線(xiàn)路由于涌流而無(wú)法正常投入的問(wèn)題。
  1.2 防止涌流引起誤動(dòng)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(gè)特性,來(lái)防止勵磁涌流引起保護誤動(dòng)作,但如果用在10kV線(xiàn)路保護,必須對保護裝置進(jìn)行改造,會(huì )大大增加裝置的復雜性,因此實(shí)用性很差。勵磁涌流的另一特征就是它的大小隨時(shí)間而衰減,一開(kāi)始涌流很大,一段時(shí)間后涌流衰減為零,流過(guò)保護裝置的電流為線(xiàn)路負荷電流,利用涌流這個(gè)特點(diǎn),在電流速斷保護加入一短時(shí)間延時(shí),就可以防止勵磁涌流引起的誤動(dòng)作,這種方法zui大優(yōu)點(diǎn)是不用改造保護裝置(或只作簡(jiǎn)單改造),雖然會(huì )增加故障時(shí)間,但對于像10kV這種對系統穩定運行影響較小之處還是適用。為了保證可靠地躲過(guò)勵磁涌流,保護裝置中加速回路同樣要加入延時(shí)。通過(guò)幾年的摸索,在10kV線(xiàn)路電流速斷保護及加速回路中加入了0.15~0.2s的時(shí)限,就近幾年運行來(lái)看,運行安全,并能很好的避免由于線(xiàn)路中勵磁涌流造成保護裝置誤動(dòng)作。
  2 TA飽和問(wèn)題
  2.1 TA飽和對保護的影響
  10kV線(xiàn)路出口處短路電流一般都較小,特別是農網(wǎng)中的變電所,往往遠離電源,系統阻抗較大。對于同一線(xiàn)路,出口處短路電流大小會(huì )隨著(zhù)系統規模及運行方式不同而不同。隨著(zhù)系統規模的不斷擴大,10kV系統短路電流會(huì )隨著(zhù)變大,可以達到TA一次額定電流的幾百倍,系統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(gè)暫態(tài)過(guò)程,短路電流中含大量非周期分量,又進(jìn)一步加速TA飽和。在10kV線(xiàn)路短路時(shí),由于TA飽和,感應到二次側的電流會(huì )很小或接近于零,使保護裝置拒動(dòng),故障由母聯(lián)斷路器或主變壓器后備保護切除,不但延長(cháng)了故障時(shí)間,會(huì )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(shí)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(huì )使鐵芯中磁通密度大,磁通密度大到一定值時(shí),TA就飽和。TA嚴重飽和時(shí),一次電流全部變成勵磁電流,二次側感應電流為零,流過(guò)電流繼電器的電流為零,保護裝置就會(huì )拒動(dòng)。避免TA飽和主要從兩個(gè)方面入手,一是在選擇TA時(shí),變比不能選得太小,要考慮線(xiàn)路短路時(shí)TA飽和問(wèn)題,一般10kV線(xiàn)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(cháng)度及加大二次電纜截面;對于綜合自動(dòng)化變電所,10kV線(xiàn)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。
  3 所用變壓器保護
  3.1 所用變壓器保護存在的問(wèn)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(xiàn)上,其高壓側短路電流等于系統短路電流,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(gè)10kV系統的安全運行造成很大的威脅。傳統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(zhù)系統短路容量的增大,以及綜合自動(dòng)化的要求提高,這種方式已逐漸滿(mǎn)足不了要求?,F在新建或改造的變電所,特別是綜合自動(dòng)化所,大多配置所用變壓器開(kāi)關(guān)柜,保護配置也跟10kV線(xiàn)路相似,而往往忽視了保護用的TA飽和問(wèn)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(shí)TA很小,有的地方甚至選擇10/5。這樣一來(lái),當所用變壓器故障時(shí),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(dòng)。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(dòng)作而斷開(kāi)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(dòng)值,使得故障無(wú)法及時(shí)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(dòng)問(wèn)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(shí)飽和問(wèn)題,同時(shí),計量用的TA一定要跟保護用的TA分開(kāi),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(jìn)行整定,過(guò)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(wèn)題
  10kV配電變壓器的保護配置主要有斷路器、負荷開(kāi)關(guān)或負荷開(kāi)關(guān)加熔斷器等。負荷開(kāi)關(guān)投資省,但不能開(kāi)斷短路電流,很少采用;斷路器技術(shù)性能好,但設備投資較高,使用復雜,廣泛應用不現實(shí);負荷開(kāi)關(guān)加熔斷器組合的保護配置方式,既可避免采用操作復雜、價(jià)格昂貴的斷路器,彌補負荷開(kāi)關(guān)不能開(kāi)斷短路電流的缺點(diǎn),又可滿(mǎn)足實(shí)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(jìn)行有效的保護,必要時(shí)還應有零序保護,這些問(wèn)題都是值得注意的問(wèn)題。
  4.2 解決辦法
  無(wú)論在10kV環(huán)網(wǎng)供電單元,還是在終端用戶(hù)高壓配電單元中,采用負荷開(kāi)關(guān)加高遮斷容量后備式限流熔斷器組合的保護配置,既可提供額定負荷電流,又可斷開(kāi)短路電流,并具備開(kāi)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(kāi)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。標準GB14285《繼電保護和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規程》規定,選擇配電變壓器的保護設備時(shí),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(gè)規定,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(shí),過(guò)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(jìn)行有效地保護。
  對于裝置容量大于800kVA的用戶(hù),因種種原因引起單相接地故障導致零序保護動(dòng)作,從而使斷路器跳閘,分隔故障,不至于引起變電所的饋線(xiàn)斷路器動(dòng)作,影響其他用戶(hù)的正常供電。標準還明確規定,即使單臺變壓器未達到此容量,但如果用戶(hù)的配電變壓器的總容量達到800kVA時(shí),亦要符合此要求。
  5 線(xiàn)路保護
  5.1 10kV配電線(xiàn)路保護中存在的問(wèn)題
  無(wú)論是城市內配網(wǎng)線(xiàn)路,還是農村配網(wǎng)線(xiàn)路,都以10kV電壓等級為主,但是10kV配電線(xiàn)路結構特點(diǎn)是一致性差,如有的為用戶(hù)專(zhuān)線(xiàn),只帶1~2個(gè)用戶(hù),類(lèi)似于輸電線(xiàn)路;有的呈放射狀,幾十臺變壓器T接于同一條線(xiàn)路的各個(gè)分支上;有的線(xiàn)路短到幾百米,有的線(xiàn)路長(cháng)到幾十千米;有的線(xiàn)路由35kV變電所出線(xiàn),有的線(xiàn)路由110kV變電所出線(xiàn);有的線(xiàn)路上的配電變壓器容量很小,zui大不過(guò)100kVA,有的線(xiàn)路上卻有幾千千伏安的變壓器。
  5.2 解決辦法
  10kV配電線(xiàn)路的保護,一般采用電流速斷、過(guò)電流及三相一次重合閘構成。特殊線(xiàn)路結構或特殊負荷線(xiàn)路保護,不能滿(mǎn)足要求時(shí),可考慮增加其它保護,如保護Ⅱ段、電壓閉鎖等。進(jìn)行整定計算的過(guò)程中,應該考慮特殊情況和常規情況,并進(jìn)行靈敏度校驗。對于10kV配電線(xiàn)路,保護裝置的配置雖然較簡(jiǎn)單,但由于線(xiàn)路的復雜性和負荷的多變性,常規和特殊情況下,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(wǎng)保護配置情況及運行經(jīng)驗,利用規范的保護整定計算方法,各種情況均可計算,一般均可滿(mǎn)足要求。

 

 

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