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继电保护中出现问题的详细分析以及解决措KOK全

在继电保护的实际应用和运行中,有一些容易被忽视的问题。分析如下:1 .线路中的涌流问题1.1线路中的涌流对继电保护装置的影响。涌流是由于变压器空负荷投入运行时,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。 变压器的最大涌流可以达到变压器额定电流的6 ~ 8倍,并且与变压器的容量有关。变压器容量越小,涌流倍数越大。 涌入电流具有大的非周期分量,并且以一定的时间系数衰减。衰减的时间常数也与变压器容量有关。容量越大,时间常数越大,浪涌电流存在的时间越长。 10 kV线路配有大量配电变压器,线路投运时挂在线路上。合闸瞬间,各变压器产生的励磁涌流相互重叠,在线路上来回反射,产生复杂的电磁暂态过程。当系统阻抗较小时,会有较大的涌流和较大的时间常数。 在两级电流保护中,由于灵敏度的原因,动作电流值往往较小,特别是在长线路或系统阻抗较大时。 涌流值可能大于装置的整定值,可能造成保护误动作。 这种情况在线路变压器数量少、容量小、系统阻抗大的情况下并不突出,容易被忽略,但在线路变压器数量和容量增加的情况下可能会发生。 贵阳市北供电局曾经存在变电站增容后10 kV线路因涌流无法正常投运的问题。 1.2防止励磁涌流引起误动作的方法励磁涌流有一个明显的特点,就是含有大量的二次谐波,用在主变压器的主保护中,防止励磁涌流引起的误动作。但如果用于10 kV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。 浪涌电流的另一个特征是其幅度随时间衰减。起初,涌流经过一段时间后衰减为零,流过保护装置的电流就是线路负荷电流。利用励磁涌流的这一特性,在电流速断保护中加入短延时,可以防止励磁涌流引起的误动作。这种方法最大的优点是保护装置不需要改造(或简单改造),虽然会增加故障时间,但对于10 kV这样对系统稳定运行影响不大的地方。 为了可靠地避免浪涌电流,保护装置中的加速电路还应增加延时。 经过几年的探索,10 kV输电线路电流速断保护及加速回路增加了0.15~0.2 s的时限。近年来运行安全,可以很好地避免输电线路中涌流引起的保护装置误动作。 2.1 TA饱和问题2.1 TA饱和对保护的影响10 kV线路出口短路电流一般较小,尤其是农村电网中的变电站,往往距离电源较远,系统阻抗较大。 对于同一条线路,出口处的短路电流会随着系统规模和运行方式的不同而不同。 随着系统规模的不断扩大,10 kV系统的短路电流会变大,可达TA额定电流的几百倍。系统中一些能正常运行的变比小的TA可能会饱和。另一方面,短路故障是一个暂态过程,短路电流中含有大量非周期分量,进一步加速了TA饱和。 10 kV线路短路时,由于TA饱和,二次侧感应电流会很小或接近于零,使保护装置拒动。用母联断路器或主变后备保护切除故障,不仅会延长故障时间,而且会扩大故障范围,影响供电可靠性,严重威胁运行设备的安全。 2.2避免TA饱和的方法实际上是TA铁芯中的磁通是饱和的,磁通密度与感应电势成正比。因此,如果TA的二次负载阻抗较大,则在相同电流条件下,二次回路的感应电势也会较大,或者在相同负载阻抗下,二次电流越大,感应电势越大。两种情况都会使铁芯中的磁通密度变大,当磁通密度达到一定值时,ta就会饱和。 当TA严重饱和时,一次电流变成励磁电流,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饱和主要有两种方法。第一,选择TA时,变换比不能太小。线路短路时要考虑TA饱和的问题。一般10 kV线路保护的TA变比优于300/5。 另一方面,要尽可能降低TA的二次负载阻抗,尽可能避免保护和测量共用TA,缩短TA二次电缆长度,增加TA二次电缆截面;对于综合自动化变电站,10 kV线路应尽可能选择保护、测控类产品,就地安装在控制盘上,可有效降低二次回路阻抗,防止TA饱和。 3.变压器保护的问题。所用的变压器是一种容量很小但可靠性要求非常高的特殊器件,其安装位置也很特殊。一般接入10 kV母线,其高压侧短路电流等于系统短路电流,可达10 kA以上,低压侧出线短路电流也较大。 变压器保护的可靠性没有得到足够的重视,这将对变压器和整个10 kV系统的安全运行构成极大的威胁。 传统的变压器保护采用熔断器保护的安全性和可靠性还是比较高的,但是随着系统短路能力的增加和综合自动化要求的提高,这种方法已经逐渐不能满足要求。 目前,新建或改建的变电站,尤其是综合自动化站,大多配有变压器开关柜,保护配置与10 kV线路相似,但保护用TA饱和问题往往被忽视。 由于所用变压器容量小,一次额定电流小,保护测量共用TA。为了保证测量的精度,TA在设计上非常小,有些地方甚至选择10/5。 这样,当用过的变压器发生故障时,TA会严重饱和,感应的二次回路电流几乎为零,使得用过的变压器保护装置拒动。 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,切除故障;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,使故障不能及时切除,最后烧毁所用变压器,严重影响变压器的安全运行。 3.2解决方案解决变压器保护拒动问题,要从保护的合理配置入手,TA的选择要考虑变压器故障时的饱和问题。同时,测量用TA必须与保护用TA分开,保护用TA应安装在高压侧,以保证对所用变压器的保护,测量用TA应安装在所用变压器的低压侧,以提高测量精度。 在定值整定中,电流速断保护可根据所用变压器低压出口短路整定,过载保护可根据所用变压器容量整定。 4.配电变压器保护4.1 10 kV配电变压器保护存在的问题10kv配电变压器的保护配置主要有断路器、负荷开关或负荷开关加熔断器等。 负荷开关投资省,但不能开断短路电流,所以很少使用。断路器技术性能好,但设备投资高,使用复杂,广泛应用不现实。负荷开关和熔断器的组合保护配置,既避免了操作复杂、价格昂贵的断路器的使用,又弥补了负荷开关不能分断短路电流的缺点,满足了实际运行的需要。这种配置可用作配电变压器的保护模式。 但对于大容量的配电变压器,配有气体继电器,需要断路器配合气体继电器才能有效保护变压器,必要时应有零序保护。这些问题都值得关注。 4.2解决方案无论是在10 kV环网供电单元,还是在最终用户的高压配电单元,增加分断能力的负荷开关的后备限流熔断器组合的保护配置,既能提供额定负荷电流,又能切断短路电流,具有分合闸空负荷变压器的性能,能有效保护配电变压器。 因此,推荐采用负荷开关增加分断能力的后备限流熔断器组合配置作为配电变压器保护的保护方式。 GB 14285《继电保护和安全自动装置技术规范》规定,选择配电变压器的保护设备时,当容量等于或大于800 kVA时,应选择带继电保护装置的断路器。 这项规定可以理解为基于以下两项要求。 当配电变压器容量达到800 kVA以上时,过去多采用油浸式变压器,并配有气体继电器,断路器的使用可与气体继电器配合,有效保护变压器。 对于装置容量大于800 kVA的用户,各种原因引起的单相接地故障导致零序保护动作,从而跳闸断路器,隔离故障,不会引起变电站内馈线断路器动作,影响其他用户的正常供电。 标准还明确规定,即使单台变压器没有达到这个容量,如果用户配电变压器总容量达到800 kVA,也应满足这个要求。 5.1 5.1 10 kV配电线路保护存在的问题无论是城市配电线路还是农村配电线路,都以10 kV的电压等级为主,但10kv配电线路的结构特点一致性较差。如果有的是用户专线,只承载1 ~ 2个用户,类似于输电线路;有的是放射状的,几十个变压器T接在同一条线路的每个分支上;有的线路短至几百米,有的线路长达几十公里;部分线路从35 kV变电站引出,部分线路从110 kV变电站引出;在一些线路上,配电变压器的容量很小,但最大只有100千伏安,而在另一些线路上,有几个千千伏安变压器。 5.2解决方案10 kV配电线路的保护一般由电流速断、过流和三相重合闸组成。 当特殊线路结构或特殊负荷线路保护不能满足要求时,考虑增加其他保护,如保护ⅱ段和电压闭锁。 在整定计算过程中,应考虑特殊和常规情况,并校核灵敏度。 对于10 kV配电线路,保护装置的配置相对简单,但由于线路的复杂性和负荷的多变性,在正常和特殊情况下,保护整定的计算和保护装置的选择仍然值得重视。 根据诸城电网的保护配置和运行经验,采用标准的保护整定计算方法可以计算出各种情况,一般可以满足要求。

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