繼電保護(hù)中易被忽視的安全問題

1、狷號:AQ-JS-02839繼電保護(hù)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(hù)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(jìn)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(jìn)安全技術(shù)和安全措施,最終達(dá)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(hù)裝置的影晌勵磁涌流是由于變壓器空載投運(yùn)時(shí)

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(dá)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(shí)間系數(shù)衰減，衰 減的時(shí)間常數(shù)同樣與變壓器容量大小有關(guān)，容量越大，時(shí)間常數(shù)越大，涌流存在時(shí)間越長。10kV線路裝有大量的配電變壓器，在線路 投入時(shí)，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(gè)復(fù)雜的 電磁暫態(tài)過程，在系統(tǒng)阻抗較小時(shí)，會出現(xiàn)較大的涌流，時(shí)間常數(shù) 也較大。二段式電流保護(hù)中的電流

3、速斷保護(hù)，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(shí)更明顯。勵磁涌流值可能會大于裝置整定值，使保護(hù)誤動。這種情況在線路 變壓器個(gè)數(shù)少、容量小以及系統(tǒng)阻抗大時(shí)并不突出，因此容易被忽 視，但當(dāng)線路變壓器個(gè)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(hù)中就利用這個(gè)特性，來防止勵磁涌流引起保護(hù)誤動作, 但如果用在10kV線路保護(hù)，必須對保護(hù)裝置進(jìn)行改造，會大大增加 裝置的復(fù)雜性，因此實(shí)用性很差。勵磁涌流的另一特

4、征就是它的大 小隨時(shí)間而衰減，一開始涌流很大，一段時(shí)間后涌流衰減為零，流 過保護(hù)裝置的電流為線路負(fù)荷電流，利用涌流這個(gè)特點(diǎn)，在電流速 斷保護(hù)加入T豆時(shí)間延時(shí)，就可以防止勵磁涌流引起的誤動作,這 種方法最大優(yōu)點(diǎn)是不用改造保護(hù)裝置（或只作簡單改造），雖然會增加 故障時(shí)間，但對于像10kV這種對系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)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(hù)裝置中加速回路同樣要加 入延時(shí)。通過幾年的摸索，在10kV線路電流速斷保護(hù)及加速回路中加入了 0.150.2s的時(shí)限,就近幾年運(yùn)行來看,運(yùn)彳亍安全，并能很好的避免由于線路中勵磁涌流造成保護(hù)裝置誤動作。2TA飽和問題2.1 TA飽和對保護(hù)

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(yuǎn)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(yùn)行方式不同而不同。隨著系統(tǒng)規(guī)模的不 斷擴(kuò)大,10kV系統(tǒng)短路電流會隨著變大,可以達(dá)到TA一次額定電流的幾百倍系統(tǒng)中原有一些能正常運(yùn)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線路短路時(shí)，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(hù)裝置拒動，故障由 母聯(lián)斷路器或主變壓器后備保護(hù)切除，不但延長了故障時(shí)間，會使 故障范圍擴(kuò)大，影響供電可靠性，而且嚴(yán)重威脅運(yùn)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(shí)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(shí)，TA就飽和。TA嚴(yán)重飽和時(shí),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(hù)裝置 就會拒動。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

7、不能選得太小，要考慮線路短路時(shí)TA飽和問題,一般10kV線 路保護(hù)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(hù)和計(jì)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(hù)、 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(hù)3.1 所用變壓器保護(hù)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(dá)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(hù)的可靠性重視不足，這將對所用變壓 器直至整個(gè)lOkv系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成很大的威脅。傳統(tǒng)的所用變壓 器保護(hù)使用熔斷器保護(hù)，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(hù)配置也跟lOkv線路相似，而往往忽視 了保護(hù)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(hù)計(jì)量共用TA ,為確保計(jì)量的準(zhǔn)確性,設(shè)計(jì)時(shí)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(shí)，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(hù)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(hù)或主變壓器后備保護(hù) 動作而斷開故障，如果是低壓側(cè)故障，短路電流可能達(dá)不到母聯(lián)保 護(hù)或主變壓器后備保護(hù)的啟動值，使得故障無法及時(shí)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(yùn)行。3.2 解決辦法解決所用變壓器保護(hù)拒動問題，應(yīng)從合理配置保護(hù)入手，其TA 的選擇要考慮所用變壓器故障時(shí)飽和問題，同時(shí)，計(jì)量用的TA 一定 要跟保護(hù)用的TA分開，保護(hù)用的TA裝在高壓側(cè)，以保證對所用變 壓器的保護(hù)，計(jì)量用TA裝在所用變壓器的低壓側(cè)，以提高計(jì)量精度。 在定值整定方面，電流速斷保護(hù)可按所用變壓

10、器低壓出口短路進(jìn)行 整定，過負(fù)荷保護(hù)按所用變壓器容量整定。4配電變壓器保護(hù)4.11OkV配電變壓器保護(hù)存在的問題10kV配電變壓器的保護(hù)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(shí)； 負(fù)荷開關(guān)加熔斷器組合的保護(hù)配置方式，既可避免采用操作復(fù)雜、 價(jià)格昂貴的斷路器,彌補(bǔ)負(fù)荷開關(guān)不能開斷短路電流的缺點(diǎn)，又可 滿足實(shí)際運(yùn)行的需要，該配置可作為配電變壓器的保護(hù)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(jìn)行有效的保護(hù)，必要時(shí)還應(yīng)有 零序保護(hù)，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(hù)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(hù)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(hù)的保護(hù) 方式。標(biāo)準(zhǔn)GB14285繼電保護(hù)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(hù)設(shè)備時(shí),當(dāng)容量等于或大于800kVA ,應(yīng)選用 帶繼電保護(hù)裝置的斷路器。對于這個(gè)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(dá)到800kVA及以上時(shí),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(jìn)行有效地保護(hù)。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(hù)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(dá)到此容量，但如果用戶的配電變壓器 的總?cè)萘窟_(dá)到800kVA時(shí)，亦要符合此要求。5線路保護(hù)5.11OkV配電線路保護(hù)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(diǎn)是一致性差，如有的為用戶專 線，只帶12個(gè)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(gè)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(hù)，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(hù)，不能滿足要求時(shí), 可考慮增加其它保護(hù)，如保護(hù)II段、電壓閉鎖等。進(jìn)行