繼電保護中易被忽視的問題

繼電保護中易被忽視的問題

1線路中勵磁涌流問題

勵磁涌流是由亍變壓器空載投運時，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，可以達到變壓器額定電流的6?8倍，并且

跟變壓器的容量大小有關，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，并以一定時間系數(shù)衰減，衰減的時間

常數(shù)同樣與變壓器容量大小有關，容量越大，時間常數(shù)越大，涌流存

在時間越長。10kV線路裝有大量的配電變壓器，在線路投入時，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

流在線路上互相迭加、來回反射，產(chǎn)生了一個復雜的電磁暫態(tài)過程，

在系統(tǒng)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

流保護中的電流速斷保護，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)阻抗大時更顯然。勵磁涌流值可能會大于

裝置整定值，使保護誤動。這種狀況在線路變壓器個數(shù)少、容量小以

及系統(tǒng)阻抗大時并不特別，因此容易被忽視，但當線路變壓器個數(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)10kV線路由于涌流而無法正常投入的訶題。

勵磁涌流有一顯然的特征，就是它含有大量的二次諧波，在主變

壓器主保護中就利月這個特性，來防止勵磁涌流引起保護誤動作，但

如果用在10kV線路保護，必須對保護裝置進行改造，會大大增加裝

置的復雜性，因此有用性很差。勵磁涌流的另一特征就是它的大小隨

時間而衰減，一開始涌流很大，一段時間后涌流衰減為零，流過保護

裝置的電流為線路負荷電流，利用涌流這個特點，在電流速斷俁護加

入一短時間延時，就可以防止勵磁涌流引起的誤動作，這種方法最大

優(yōu)點是不用改造保護裝置（或只作簡單改造），雖然會增加故障時間，

但關于像10kV這種對系統(tǒng)穩(wěn)定運行影響較小之處還是適用。為了保

證可靠地躲過勵磁涌流，保護裝置中加速回路同樣要加入延時。通過

幾年的摸索，在10kV線路電流速斷保護及加速回路中加入了0.15-

0.2s的時限，就近幾年運行來看，運行安全，并能很好的避免由于

線路中勵磁涌流造成保護裝置誤動作。

2TA飽和問題

lOkV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,

往往遠離電源，系統(tǒng)阻抗較大。關于同一線路，出口處短路電流大小

會隨著系統(tǒng)規(guī)模及運行方式不同而不同。隨著系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴展，

lOkV系統(tǒng)短路電流會隨著變大，可以達到TA一次額定電流的幾百倍,

系統(tǒng)中原有一些能E常運行的變比小的TA就可能飽和；另一方面，

短路故障是一個暫杰過程，短路電流中含大量非周期分量，又進一步

加速TA飽和。在lOkV線路短路時，由于TA飽和，感應到二次側(cè)的

電流會很小或接近二零，使保護裝置拒動，故障由母聯(lián)斷路器或主變

壓器后備保護切除，不但延長了故障時間，會使故障范圍擴展，影響

供電可靠性，而且嚴重威脅運行設備的安全。

TA飽和，其實就是TA鐵芯中磁通飽和，而磁通密度與感應電勢

成正比，因此，如果TA二次負載阻抗大，在同樣電流狀況下，二次

回路感應電勢就大，或在同樣的負載阻抗下，二次電流越大，感應電

勢就越大，這兩種狀況都會使鐵芯中磁通密度大，磁通密度大到一定

路電流等于系統(tǒng)短路電流，可達十幾千安，低壓側(cè)出口短路電流也較

大。一直對所用變壓器保護的可靠性重視不夠，這將對所用變壓器直

至整個10kV系統(tǒng)的安全運行造成很大的威脅。傳統(tǒng)的所用變壓器保

護使用熔斷器保護，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升，這種方式已逐漸滿足不了要求。

現(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

器開關柜，保護配置也跟10kV線路相似，而往往忽視了保護月的TA

飽和問題。由于所用變壓器容量小，一次額定電流很小，保護計量共

用TA,為保證計量的準確性，制定時TA很小，有的地方甚至選擇10/5。

這樣一來，當所用變壓器故障時，TA將嚴重飽和，感應到二次回路

電流幾乎為零，使所用變壓器保護裝置拒動。如果是高壓側(cè)故障，短

路電流足以使母聯(lián)保護或主變壓器后備保護動作而斷開故障，如果是

低壓側(cè)故障，短路電流可能達不到母聯(lián)保護或主變壓器后備保護的啟

動值，使得故障無法及時切除，最終燒毀所用變壓器，嚴重影響變壓

器的安全運行。

解決所用變壓器保護拒動問題，應從合理配置保護入手，其TA

的選擇要合計所用變壓器故障時飽和問題，同時，計量用的TA一定

要跟保護用的TA分開，保護用的TA裝在高壓側(cè)，以保證對所用變壓

器的保護，計量用TA裝在所用變壓器的低壓側(cè)，以提升計量精度。

在定值整定方面，電流速斷保護可按所用變壓器低壓出口短路進行整

定，過負荷保護按所用變壓器容量整定。

4配電變壓器保護

10kV配電變壓器的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，很少采納；

斷路器技術(shù)性能好，但設備投資較高，使用復雜，廣泛應用不現(xiàn)實；

負荷開關加熔斷器組合的保護配置方式，既可避免采納操作復雜、價

格昂貴的斷路器，彌補負荷開關不能開斷短路電流的缺點，又可滿足

實際運行的需要，該配置可作為配電變壓器的保護方式。但關于容量

比較大的配電變壓器，配備有瓦斯繼電器，需要斷路器可與瓦斯繼電

器相配合，才能對變壓器進行有效的保護，必要時還應有零序保護，

這些問題都是值得注意的問題。

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，

采納負荷開關加高遮斷容量后備式限流熔斷器組合的保護配置，既可

提供額定負荷電流，又可斷開短路電流，并具備開合空載變壓器的性

能，能有效保護配電變壓器。為此，推舉采納負荷開關加高遮斷容量

后備式限流熔斷器組合的配置，作為配電變壓器保護的保護方式。標

準GB14285《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，選擇配電變

壓器的保護設備時，當容量等于或大于800kVA,應選用帶繼電保護

裝置的斷路器。關亍這個規(guī)定，可以理解為基于以下兩方面的需要。

配電變壓器容量達到800kVA及以上時，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

對變壓器進行有效地保護。

關于裝置容量大于800kVA的用戶，因種種原因引起單相接地故

障導致零序保護動作，從而使斷路器跳閘，分隔故障，不致于引起變

電所的饋線斷路器動作，影響其他用戶的正常供電。標準還明確規(guī)定,

即使單臺變壓器未達到此容量，但如果用戶的配電變壓器的總?cè)萘窟_

到800kVA時，亦要符合此要求。

5線路保護

無論是城市內(nèi)配網(wǎng)線路，還是鄉(xiāng)村配網(wǎng)線路，都以10kV電壓等

級為主，但是10kV配電線路結(jié)構(gòu)特點是一致性差，如有的為用戶專

線，只帶1?2個用戶，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UOkV

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,

有的線路上卻有幾二千伏安的變壓器。

10kV配電線路的保護，一般采納電流速斷、過電流及三相一次

重合閘構(gòu)成。特別線路結(jié)構(gòu)或特別負荷線路保護，不能滿足要求時，

可合計增加其它保護，如保護H