小電流接地系統(tǒng)無時限速斷保護(hù)應(yīng)用中常見問題及對策

1、小電流接地系統(tǒng)無時限速斷保護(hù)應(yīng)用中常見問題及對策摘要：提及了在小電流接地系統(tǒng)中常見的送電過程及故障情況下，無時限速斷保護(hù)所遇到的不正常動作狀態(tài)：躲不過配電變壓器勵磁涌流、TA飽和問題，通過理論分析提出了相應(yīng)的解決辦法。 關(guān)鍵詞：無時限電流速斷保護(hù) 延時 勵磁涌流 TA飽和 1引言 1.1勵磁涌流對無時限電流速斷保護(hù)的影響 小電流接地系統(tǒng)無時限電流速斷保護(hù)作為小電流接地系統(tǒng)的有效輔助保護(hù)是按照最大運(yùn)行方式下線路末端三相短路電流來整定的，由于考慮到靈敏度大于1.21，因此動作電流值往往取得較小，特別是在線路較長，配電變壓器較多時，即系統(tǒng)阻抗較大時，其取值會更小。因此在整定時沒有考慮到配電變壓器投入

2、時的勵磁涌流對無時限電流速斷保護(hù)的影響，亦即勵磁涌流的起始值遠(yuǎn)超過無時限速斷保護(hù)定值，造成一些變電站的10kV出線在檢修后送不出或運(yùn)行過程中頻繁跳閘的情況發(fā)生。1.2TA飽和對無時限電流速斷保護(hù)的影響 近年來，隨著10kV系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，其系統(tǒng)出口短路電流亦隨著變大，根據(jù)現(xiàn)場的測試情況，最大時可達(dá)TA一次額定電流的幾百倍，造成原有的一些變比較小的TA在故障時嚴(yán)重飽和，不能正確反應(yīng)一次側(cè)故障電流，從而使得小電流接地系統(tǒng)的一些出線在線路故障后，自身保護(hù)不動作，而靠母聯(lián)斷路器或主變壓器后備保護(hù)來切除故障。2線路中勵磁涌流問題 2.1線路中勵磁涌流對繼電保護(hù)裝置的影響 勵磁涌流是變壓器所特有的電磁

3、現(xiàn)象，是時間的多變量函數(shù)，僅存在于變壓器某一側(cè)，在空投變壓器或外部故障切除后電壓恢復(fù)時，變壓器鐵心中的磁通不能突變，出現(xiàn)非周期分量磁通，使變壓器鐵心飽和，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，并以一定時間常數(shù)衰減，衰減的時間常數(shù)同樣與變壓器容量大小有關(guān)，容量越大，時間常數(shù)越大，涌流存在時間越長。通常10kV線路上裝有大量的配電變壓器，在線路投入時，這些配電變壓器掛接在線路上，在合閘瞬間，各變壓器所產(chǎn)生的勵磁涌流在線路上相互疊加，產(chǎn)生了一個復(fù)雜的電磁暫態(tài)過程，在系統(tǒng)

4、阻抗較小時，會出現(xiàn)較大的涌流，時間常數(shù)也較大。二段式電流保護(hù)中的無時限電流速斷保護(hù)由于要兼顧靈敏度，動作電流值往往取得較小，特別在長線路或系統(tǒng)阻抗大時更明顯。勵磁涌流值可能會大于裝置整定值，使保護(hù)誤動?，F(xiàn)就射陽供電公司幾條10kV線路和 情況進(jìn)行舉要，其有關(guān)數(shù)據(jù)詳見表1。 表110kV線路的有關(guān)數(shù)據(jù) 線路名稱速斷保護(hù)定值/A2/3配電變壓器總?cè)萘?kVA勵磁涌流/A10kV興沙線850278096310kV沿河線750246085210kV市南線100038201323表1的情況說明在2/3配電變壓器總?cè)萘?，勵磁涌流取得配電變壓器額定電流6倍的情況下，勵磁涌流的值已明顯超出無時限速斷保護(hù)定值，

5、從而說明現(xiàn)場無時限速斷保護(hù)頻繁動作的可能性是較大的。這種情況在線路變壓器個數(shù)少、容量小以及系統(tǒng)阻抗大時并不突出，因此容易被忽視，但當(dāng)線路配電變壓器個數(shù)及容量增大后，就可能出現(xiàn)。射陽供電公司就曾經(jīng)在變電所增容后出現(xiàn)10kV線路由于勵磁涌流的影響而無法正常投入的情況?，F(xiàn)場技術(shù)人員曾經(jīng)認(rèn)為這些線路不能投入或運(yùn)行中無時限速斷保護(hù)經(jīng)常動作的原因是因為躲不過線路電容電流和電機(jī)的啟動電流，但查閱相關(guān)資料表明，電容電流在系統(tǒng)固定的情況下，其值是基本不變的；電機(jī)啟動電流一般延時幾秒，亦即通過短暫延時是躲不過較大峰值的電機(jī)啟動電流，而且過電流保護(hù)定值已通過自啟動系數(shù)進(jìn)行了裕度。因此，不管針對無時限速斷保護(hù)還是過電

6、流保護(hù)，這種認(rèn)識均應(yīng)予排除。2.2防止涌流引起誤動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，在變壓器主保護(hù)中就利用這個特性，設(shè)置了二次諧波特性來防止勵磁涌流引起保護(hù)誤動作，但如果應(yīng)用在10kV線路保護(hù)中，必須對保護(hù)裝置進(jìn)行改造，會大大增加裝置軟件的復(fù)雜性，因此實用性很差。勵磁涌流的另一特征就是它的大小隨時間而衰減，一開始涌流峰值很大，對于小型變壓器，經(jīng)過710個工頻周波后，涌流幾乎衰減為可以忽略的范圍，流過保護(hù)裝置的電流為線路負(fù)荷電流，利用涌流這個特點(diǎn)，在電流速斷保護(hù)時加入一段時間延時，就可以防止勵磁涌流引起的誤動作，這種方法最大的優(yōu)點(diǎn)是不用改造保護(hù)裝置，雖然會增加故障時間，但對

7、于如10kV這些對系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行影響較小的地方還是適用的。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。射陽供電公司經(jīng)過幾年的摸索，在10kV線路無時限電流速斷保護(hù)及加速回路中加入了0.10.15s的時限，就近幾年運(yùn)行情況來看，運(yùn)行安全可靠，并能很好地避免由于線路中勵磁涌流造成的保護(hù)裝置誤動作。 3TA飽和問題 3.1TA飽和對電流速斷保護(hù)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，它們往往遠(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)出口短路電流會隨之變大，可以達(dá)到TA一次額

8、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，短路故障是一個暫態(tài)過程，短路電流中含有大量非周期分量，又進(jìn)一步加速TA飽和。在10kV線路短路時，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，故障要由母聯(lián)斷路器或主變壓器后備保護(hù)來切除，不但延長了故障時間，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)備的安全。3.2避免TA飽和的方法TA飽和其實就是TA鐵心中磁通飽和，而磁通密度與感應(yīng)電動勢成正比，因此，如果TA二次負(fù)載阻抗大，在同樣電流的情況下，二次回路感應(yīng)電動勢就大，或在同樣的負(fù)載阻抗下，二次電流越大，感應(yīng)電動勢就越大，這二種情況都會使鐵

9、心中磁通密度增大。磁通密度大到一定值時，TA就飽和。TA嚴(yán)重飽和時，一次電流全部變成勵磁電流，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飽和主要從二個方面入手： 在選擇TA時，變比不能選得太小，要考慮線路短路時TA飽和問題，一般10kV線路保護(hù)TA變比最好大于300/5； 要盡量減少TA二次負(fù)載阻抗，盡量避免保護(hù)和計量共用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。4結(jié)束語通過分析表明，小電流接地系統(tǒng)無時限電流速斷保護(hù)在應(yīng)用中存在躲不過勵磁涌流以及保護(hù)TA在線路出口短路時容易飽和的問題。對無時限電流速斷保護(hù)躲不過勵磁涌流的問題，可采取設(shè)定延時0.10.15s的辦法；對于TA飽和問題，采取了選取較大變比，縮短二次電纜長度，增粗二次電纜面積，保護(hù)就地安裝在開關(guān)廠等措施。實踐證明：運(yùn)行情況良好，基本滿足了小電流接地系統(tǒng)