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10kV继电保护中容易被忽视的问题及对策

10kV继电保护中容易被忽视的问题及对策

解决所用变保护拒动问题,应从合理配置保护入手,其TA的选择要考虑所用变故障时饱和问题,同时,计量用的TA一定要跟保护用的TA分开,保护用的TA装在高压侧,以保证对所用变的保护,计量用TA装在所用变的低压侧,以提高计量精度。在定值整定方面,电流速断保护可按所用变低压出口短路进行整定,过负荷保护按所用变容量整定

关键词:变保护拒电流速断保护过负荷保护

1 线路中励磁涌流问题

(1)线路中励磁涌流对继电保护装置的影响:

励磁涌流是变压器所特有的,是由于空投变压器时,变压器铁芯中的磁通不能突变,出现非周期分量磁通,使变压器铁芯饱和,励磁电流急剧增大而产生的。变压器励磁涌流最大值可以达到变压器额定电流的6~8倍,并且跟变压器的容量大小有关,变压器容量越小,励磁涌流倍数越大。励磁涌流存在很大的非周期分量,并以一定时间系数衰减,衰减的时间常数同样与变压器容量大小有关,容量越大,时间常数越大,涌流存在时间越长。

10kV线路装有大量的配电变压器,在线路投入时,这些配电变压器是挂在线路上,在合闸瞬间,各变压器所产生的励磁涌流在线路上相互迭加、来回反射,产生了一个复杂的电磁暂态过程,在系统阻

抗较小时,会出现较大的涌流,时间常数也较大。二段式电流保护中的电流速断保护由于要兼顾灵敏度,动作电流值往往取得较小,特别在长线路或系统阻抗大时更明显。励磁涌流值可能会大于装置整定值,使保护误动。这种情况在线路变压器个数少、容量小以及系统阻抗大时并不突出,因此容易被忽视,但当线路变压器个数及容量增大后,就可能出现。我局就曾经在变电所增容后出现10kV线路由于涌流而无法正常投入的问题。

(2)防止涌流引起误动的方法:

励磁涌流有一明显的特征,就是它含有大量的二次谐波,在主变主保护中就利用这个特性,来防止励磁涌流引起保护误动作,但如果用在10kV线路保护,必须对保护装置进行改造,会大大增加装置的复杂性,因此实用性很差。励磁涌流的另一特征就是它的大小随时间而衰减,一开始涌流很大,一段时间后涌流衰减为零,流过保护装置的电流为线路负荷电流,利用涌流这个特点,在电流速断保护加入一短时间延时,就可以防止励磁涌流引起的误动作,这种方法最大优点是不用改造保护装置(或只作简单改造),虽然会增加故障时间,但对于象10kV这些对系统稳定运行影响较小的地方还是适用。为了保证可靠的躲过励磁涌流,保护装置中加速回路同样要加入延时。我局通过几年的摸索,在10kV线路电流速断保护及加速回路中加入了0.1 5~0.2s的时限,就近几年运行来看,运行安全,并能很好的避免由于线路中励磁涌流造成保护装置误动作。

2 TA饱和问题

(1)TA饱和对保护的影响:

10kV线路出口处短路电流一般都较小,特别是农网中的变电所,它们往往远离电源,系统阻抗较大。对于同一线路,出口处短路电流大小会随着系统规模及运行方式不同而不同。随着系统规模的不断扩大,10kV系统短路电流会随着变大,可以达到TA一次额定电流的几百倍,系统中原有一些能正常运行的变比小的TA就可能饱和;另一方面,短路故障是一个暂态过程,短路电流中含大量非周期分量,又进一步加速TA饱和。在10kV线路短路时,由于TA饱和,感应到二次侧的电流会很小或接近于零,使保护装置拒动,故障要由母联断路器或主变后备保护来切除,不但延长了故障时间,使故障范围扩大,影响供电可靠性,而且严重威胁运行设备的安全。

(2)避免TA饱和的方法:

TA饱和其实就是TA铁芯中磁通饱和,而磁通密度与感应电势成正比,因此,如果TA二次负载阻抗大,在同样电流情况下,二次回路感应电势就大,或在同样的负载阻抗下,二次电流越大,感应电势就越大,这两种情况都会使铁芯中磁通密度大,磁通密度大到一定值时,TA就饱和。TA严重饱和时,一次电流全部变成励磁电流,二次侧感应电流为零,流过电流继电器的电流为零,保护装置就会拒动。

避免TA饱和主要从两个方面入手,一是在选择TA时,变比不能选得太小,要考虑线路短路时TA饱和问题,一般10kV线路保护TA 变比最好大于300/5。另一方面要尽量减少TA二次负载阻抗,尽量避免保护和计量共用TA,缩短TA二次电缆长度及加大二次电缆截面;对于综合自动化变电所,10kV线路尽可能选用保护测控合一的产品,并在控制屏上就地安装,这样能有效减小二次回路阻抗,防止TA饱和。

3 所用变保护

(1)所用变保护存在的问题:

所用变是一比较特殊的设备,容量较小但可靠性要求非常高,而且安装位置也很特殊,一般就接在10kV母线上,其高压侧短路电流等于系统短路电流,可达十几kA,低压侧出口短路电流也较大。人们一直对所用变保护的可靠性重视不足,这将对所用变直至整个10k V系统的安全运行造成很大的威胁。

传统的所用变保护使用熔断器保护,其安全可靠性还是比较高,但随着系统短路容量的增大以及综合自动化的要求,这种方式已逐渐满足不了要求。现在新建或改造的变电所,特别是综合自动化所,大多配置所用变开关柜,保护配置也跟10kV线路相似,而人们往往忽视了保护用的TA饱和问题。由于所用变容量小,一次额定电流很小,同时往往保护计量共用TA,为确保计量的准确性,设计时TA变比会

选得很小,有的地方甚至选择10/5。这样一来,当所用变故障时,T A将严重饱和,感应到二次回路电流几乎为零,使所用变保护装置拒动。如果是高压侧故障,短路电流足以使母联保护或主变后备保护动作而断开故障,如果是低压侧故障,短路电流可能达不到母联保护或主变后备保护的启动值,使得故障无法及时切除,最终烧毁所用变,严重影响变电所的安全运行。

(2)解决办法:

解决所用变保护拒动问题,应从合理配置保护入手,其TA的选择要考虑所用变故障时饱和问题,同时,计量用的TA一定要跟保护用的TA分开,保护用的TA装在高压侧,以保证对所用变的保护,计量用TA装在所用变的低压侧,以提高计量精度。在定值整定方面,电流速断保护可按所用变低压出口短路进行整定,过负荷保护按所用变容量整定。