在
繼電保護的(de)實際應用(yòng)和(hé)操作中,存在著(zhe)一些比較容易被忽視的(de)問題,分(fēn)析如下(xià):
1 線路中勵磁湧流問題
1.1 線路中勵磁湧流對(duì)繼電保護裝置的(de)影(yǐng)響
勵磁湧流是由于變壓器空載投運時(shí),鐵芯中的(de)磁通(tōng)不能突變,出現非周期分(fēn)量磁通(tōng),使變壓器鐵芯飽和(hé),勵磁電流急劇增大(dà)而産生的(de)。變壓器勵磁湧流最大(dà)值,可(kě)以達到變壓器額定電流的(de)6~8倍,并且跟變壓器的(de)容量大(dà)小有關,變壓器容量越小,勵磁湧流倍數越大(dà)。勵磁湧流存在很大(dà)的(de)非周期分(fēn)量,并以一定時(shí)間系數衰減,衰減的(de)時(shí)間常數同樣與變壓器容量大(dà)小有關,容量越大(dà),時(shí)間常數越大(dà),湧流存在時(shí)間越長(cháng)。10kV線路裝有大(dà)量的(de)配電變壓器,在線路投入時(shí),這(zhè)些配電變壓器是挂在線路上,在合閘瞬間,各變壓器所産生的(de)勵磁湧流在線路上相互叠加、來(lái)回反射,産生了(le)一個(gè)複雜(zá)的(de)電磁暫态過程,在系統阻抗較小時(shí),會出現較大(dà)的(de)湧流,時(shí)間常數也(yě)較大(dà)。二段式電流保護中的(de)電流速斷保護,由于要兼顧靈敏度,動作電流值往往取得(de)較小,特别在長(cháng)線路或系統阻抗大(dà)時(shí)更明(míng)顯。勵磁湧流值可(kě)能會大(dà)于裝置整定值,使保護誤動。這(zhè)種情況在線路變壓器個(gè)數少、容量小以及系統阻抗大(dà)時(shí)并不突出,因此容易被忽視,但當線路變壓器個(gè)數及容量增大(dà)後,就可(kě)能出現。貴陽市北(běi)供電局就曾經在變電所增容後出現10kV線路由于湧流而無法正常投入的(de)問題。
1.2 防止湧流引起誤動的(de)方法
勵磁湧流有一明(míng)顯的(de)特征,就是它含有大(dà)量的(de)二次諧波,在
主變壓器主保護中就利用(yòng)這(zhè)個(gè)特性,來(lái)防止勵磁湧流引起保護誤動作,但如果用(yòng)在10kV線路保護,必須對(duì)保護裝置進行改造,會大(dà)大(dà)增加裝置的(de)複雜(zá)性,因此實用(yòng)性很差。勵磁湧流的(de)另一特征就是它的(de)大(dà)小随時(shí)間而衰減,一開始湧流很大(dà),一段時(shí)間後湧流衰減爲零,流過保護裝置的(de)電流爲線路負荷電流,利用(yòng)湧流這(zhè)個(gè)特點,在電流速斷保護加入一短時(shí)間延時(shí),就可(kě)以防止勵磁湧流引起的(de)誤動作,這(zhè)種方法最大(dà)優點是不用(yòng)改造保護裝置(或隻作簡單改造),雖然會增加故障時(shí)間,但對(duì)于像10kV這(zhè)種對(duì)系統穩定運行影(yǐng)響較小之處還(hái)是适用(yòng)。爲了(le)保證可(kě)靠地躲過勵磁湧流,保護裝置中加速回路同樣要加入延時(shí)。通(tōng)過幾年的(de)摸索,在10kV線路電流速斷保護及加速回路中加入了(le)0.15~0.2s的(de)時(shí)限,就近幾年運行來(lái)看,運行安全,并能很好的(de)避免由于線路中勵磁湧流造成保護裝置誤動作。
2 TA飽和(hé)問題
2.1 TA飽和(hé)對(duì)保護的(de)影(yǐng)響
10kV線路出口處短路電流一般都較小,特别是農網中的(de)變電所,往往遠(yuǎn)離電源,系統阻抗較大(dà)。對(duì)于同一線路,出口處短路電流大(dà)小會随著(zhe)系統規模及運行方式不同而不同。随著(zhe)系統規模的(de)不斷擴大(dà),10kV系統短路電流會随著(zhe)變大(dà),可(kě)以達到TA一次額定電流的(de)幾百倍,系統中原有一些能正常運行的(de)變比小的(de)TA就可(kě)能飽和(hé);另一方面,短路故障是一個(gè)暫态過程,短路電流中含大(dà)量非周期分(fēn)量,又進一步加速TA飽和(hé)。在10kV線路短路時(shí),由于TA飽和(hé),感應到二次側的(de)電流會很小或接近于零,使保護裝置拒動,故障由母聯斷路器或主變壓器後備保護切除,不但延長(cháng)了(le)故障時(shí)間,會使故障範圍擴大(dà),影(yǐng)響供電可(kě)靠性,而且嚴重威脅運行設備的(de)安全。
2.2 避免TA飽和(hé)的(de)方法
TA飽和(hé),其實就是TA鐵芯中磁通(tōng)飽和(hé),而磁通(tōng)密度與感應電勢成正比,因此,如果TA二次負載阻抗大(dà),在同樣電流情況下(xià),二次回路感應電勢就大(dà),或在同樣的(de)負載阻抗下(xià),二次電流越大(dà),感應電勢就越大(dà),這(zhè)兩種情況都會使鐵芯中磁通(tōng)密度大(dà),磁通(tōng)密度大(dà)到一定值時(shí),TA就飽和(hé)。TA嚴重飽和(hé)時(shí),一次電流全部變成勵磁電流,二次側感應電流爲零,流過電流繼電器的(de)電流爲零,保護裝置就會拒動。避免TA飽和(hé)主要從兩個(gè)方面入手,一是在選擇TA時(shí),變比不能選得(de)太小,要考慮線路短路時(shí)TA飽和(hé)問題,一般10kV線路保護TA變比最好大(dà)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(hé)計量共用(yòng)TA,縮短TA二次電纜長(cháng)度及加大(dà)二次電纜截面;對(duì)于綜合自動化(huà)變電所,10kV線路盡可(kě)能選用(yòng)保護、測控合一的(de)産品,并在控制屏上就地安裝,這(zhè)樣能有效減小二次回路阻抗,防止TA飽和(hé)。
3 所用(yòng)
變壓器保護
3.1 所用(yòng)變壓器保護存在的(de)問題
所用(yòng)變壓器是一比較特殊的(de)設備,容量較小但可(kě)靠性要求非常高(gāo),而且安裝位置也(yě)很特殊,一般就接在10kV母線上,其高(gāo)壓側短路電流等于系統短路電流,可(kě)達十幾千安,低壓側出口短路電流也(yě)較大(dà)。一直對(duì)所用(yòng)變壓器保護的(de)可(kě)靠性重視不足,這(zhè)将對(duì)所用(yòng)變壓器直至整個(gè)10kV系統的(de)安全運行造成很大(dà)的(de)威脅。傳統的(de)所用(yòng)變壓器保護使用(yòng)熔斷器保護,其安全可(kě)靠性還(hái)是比較高(gāo),但随著(zhe)系統短路容量的(de)增大(dà),以及綜合自動化(huà)的(de)要求提高(gāo),這(zhè)種方式已逐漸滿足不了(le)要求。現在新建或改造的(de)變電所,特别是綜合自動化(huà)所,大(dà)多(duō)配置所用(yòng)變壓器開關櫃,保護配置也(yě)跟10kV線路相似,而往往忽視了(le)保護用(yòng)的(de)TA飽和(hé)問題。由于所用(yòng)變壓器容量小,一次額定電流很小,保護計量共用(yòng)TA,爲确保計量的(de)準确性,設計時(shí)TA很小,有的(de)地方甚至選擇10/5。這(zhè)樣一來(lái),當所用(yòng)變壓器故障時(shí),TA将嚴重飽和(hé),感應到二次回路電流幾乎爲零,使所用(yòng)變壓器保護裝置拒動。如果是高(gāo)壓側故障,短路電流足以使母聯保護或主變壓器後備保護動作而斷開故障,如果是低壓側故障,短路電流可(kě)能達不到母聯保護或主變壓器後備保護的(de)啓動值,使得(de)故障無法及時(shí)切除,最終燒毀所用(yòng)變壓器,嚴重影(yǐng)響變壓器的(de)安全運行。
3.2 解決辦法
解決所用(yòng)變壓器保護拒動問題,應從合理(lǐ)配置保護入手,其TA的(de)選擇要考慮所用(yòng)變壓器故障時(shí)飽和(hé)問題,同時(shí),計量用(yòng)的(de)TA一定要跟保護用(yòng)的(de)TA分(fēn)開,保護用(yòng)的(de)TA裝在高(gāo)壓側,以保證對(duì)所用(yòng)變壓器的(de)保護,計量用(yòng)TA裝在所用(yòng)變壓器的(de)低壓側,以提高(gāo)計量精度。在定值整定方面,電流速斷保護可(kě)按所用(yòng)變壓器低壓出口短路進行整定,過負荷保護按所用(yòng)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(de)問題
10kV配電變壓器的(de)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(yòng);斷路器技術性能好,但設備投資較高(gāo),使用(yòng)複雜(zá),廣泛應用(yòng)不現實;負荷開關加熔斷器組合的(de)保護配置方式,既可(kě)避免采用(yòng)操作複雜(zá)、價格昂貴的(de)斷路器,彌補負荷開關不能開斷短路電流的(de)缺點,又可(kě)滿足實際運行的(de)需要,該配置可(kě)作爲配電變壓器的(de)保護方式。但對(duì)于容量比較大(dà)的(de)配電變壓器,配備有瓦斯繼電器,需要斷路器可(kě)與瓦斯繼電器相配合,才能對(duì)變壓器進行有效的(de)保護,必要時(shí)還(hái)應有零序保護,這(zhè)些問題都是值得(de)注意的(de)問題。
4.2 解決辦法
無論在10kV環網
供電單元,還(hái)是在終端用(yòng)戶高(gāo)壓配電單元中,采用(yòng)負荷開關加高(gāo)遮斷容量後備式限流熔斷器組合的(de)保護配置,既可(kě)提供額定負荷電流,又可(kě)斷開短路電流,并具備開合空載變壓器的(de)性能,能有效保護配變壓器。爲此,推薦采用(yòng)負荷開關加高(gāo)遮斷容量後備式限流熔斷器組合的(de)配置,作爲配電變壓器保護的(de)保護方式。标準GB14285《繼電保護和(hé)安全自動裝置技術規程》規定,選擇配電變壓器的(de)保護設備時(shí),當容量等于或大(dà)于800kVA,應選用(yòng)帶繼電保護裝置的(de)斷路器。對(duì)于這(zhè)個(gè)規定,可(kě)以理(lǐ)解爲基于以下(xià)兩方面的(de)需要。
配電變壓器容量達到800kVA及以上時(shí),過去大(dà)多(duō)使用(yòng)油浸變壓器,并配備有瓦斯繼電器,使用(yòng)斷路器可(kě)與瓦斯繼電器相配合,從而對(duì)變壓器進行有效地保護。
對(duì)于裝置容量大(dà)于800kVA的(de)用(yòng)戶,因種種原因引起單相接地故障導緻零序保護動作,從而使斷路器跳閘,分(fēn)隔故障,不至于引起變電所的(de)饋線斷路器動作,影(yǐng)響其他(tā)用(yòng)戶的(de)正常供電。标準還(hái)明(míng)确規定,即使單台變壓器未達到此容量,但如果用(yòng)戶的(de)配電變壓器的(de)總容量達到800kVA時(shí),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(de)問題
無論是城(chéng)市内配網線路,還(hái)是農村(cūn)配網線路,都以10kV
電壓等級爲主,但是10kV配電線路結構特點是一緻性差,如有的(de)爲用(yòng)戶專線,隻帶1~2個(gè)用(yòng)戶,類似于輸電線路;有的(de)呈放射狀,幾十台變壓器T接于同一條線路的(de)各個(gè)分(fēn)支上;有的(de)線路短到幾百米,有的(de)線路長(cháng)到幾十千米;有的(de)線路由35kV變電所出線,有的(de)線路由110kV變電所出線;有的(de)線路上的(de)配電變壓器容量很小,最大(dà)不過100kVA,有的(de)線路上卻有幾千千伏安的(de)變壓器。
5.2 解決辦法
10kV配電線路的(de)保護,一般采用(yòng)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(shí),可(kě)考慮增加其它保護,如保護Ⅱ段、電壓閉鎖等。進行整定計算(suàn)的(de)過程中,應該考慮特殊情況和(hé)常規情況,并進行靈敏度校驗。對(duì)于10kV
配電線路,保護裝置的(de)配置雖然較簡單,但由于線路的(de)複雜(zá)性和(hé)負荷的(de)多(duō)變性,常規和(hé)特殊情況下(xià),保護定值計算(suàn)和(hé)保護裝置的(de)選型還(hái)是值得(de)重視的(de)。根據諸城(chéng)電網保護配置情況及運行經驗,利用(yòng)規範的(de)保護整定計算(suàn)方法,各種情況均可(kě)計算(suàn),一般均可(kě)滿足要求。