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1、榭 论文集2 0 0 5 年学术年会 1 0 千伏系统无时限速断保护运行中 存在问题及解决措施 李继龙 ( 白山供电公司) 摘要：分析了在1 0 千伏小电流接地系统中常见的送电过程及故障情况下无时限速断保护所遇到的不正常动 作状态；躲不过配电变压器变励磁涌流，电流互感器饱和问题，通过理论分析和实际运行中遇到的实际问题 提出了相应的解决办法。 1 实例说明 一、励磁涌流对无时限电流速断保护的影响 小电流接地系统无时限电流速断保护作为小电流接地系统的有效辅助保护是按照最大运行方式下 线路末端三相短路电流来整定的，由于考虑到灵敏度大于1 2 ，现运行线路一般灵敏度保持在2 。0 以 上，因此动作电流
2、值往往取得较小，特别在线路较长，配变较多时，即系统阻抗较大时，其值取得更 小。因此在整定时没有考虑到配变投入时的励磁涌流对无时限电流速断保护的影响。亦即励磁涌流的 起始值远超过无时限速断保护定值，造成一些变电所的1 0 千伏线路在检修后送不出或运行过程中频繁 跳闸的情况发生。 实例：某6 6 千伏变电所多条线路较长的1 0 配电线送电时、事故跳闸强送时或投有重合闸的线路跳 闸后重合时，频繁出现速断保护动作开关跳闸的情况，后经设定延时0 2 s 后，经一段时问的运行发现 以上情况基本完全消失。 二、电流互感器饱和对无时限电流速断保护的影响 随着1 0 k V 系统的规模不断扩大，其系统出口短路电
3、流亦随着变大，根据现场的测试情况，最大时 可达电流互感器一次额定电流的几百倍，造成原有的一些变比较小的电流互感器在故障时严重饱和， 不能正确反应一次侧故障电流，从而使得小电流接地系统的一些出线在线路故障后，自身保护不动作， 而靠母联断路器或主变后备保护来切除故障。 实列：某6 6 千伏变电所在l o 千伏配电线故障后，该1 0 千伏线路未跳闸，主变后备保护动作跳开主 变一、二次开关，后经检查发现主变二次刀闸和l O 千伏母联一侧刀闸三相动、静触头严重烧损，瓷瓶 碎裂，可想而知故障当时短路电流是非常大的，持续时间也很长，后经检查发现某1 0 千伏配电线线路 出口三相短路，经分析故障当时短路电流非
4、常大，造成故障1 0 千伏配电线的电流互感器严重饱和已不 能正常反映次电流的数值，使主变后备保护动作造成主变跳闸的后果。 2 线路中励磁涌流问题 一、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电磁现象，是时间的多变量函数，仅存在于变压器某一侧，在空投变 一2 7 4 一 论文集2 0 0 5 年学术年会 压器或外部故障切除后电压恢复时，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
5、期分 量，并以一定时间常数衰减，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。 通常1 0k V 线路上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接在线路上，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，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。三段式电流保护中的无时限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。 现场技术人员曾经认为1 0 千伏配电线路不能投入或运行中无时限速断保护经常动作的原因是因为
6、 躲不过线路电容电流和电机的启动电流，但查阅相关资料表明，电容电流在系统固定的情况下，其值 是基本不变；电机启动电流一般延时几秒，亦即通过短暂延时是躲不过较大峰值的电机启动电流，而 且过电流保护定值已通过自启动系数进行了裕度。因此，无论是对无时限速断保护还是过电流保护， 这种认为均应予排除。 ， 二、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，在变压器主保护中就利用这个特性，设 置了二次谐波特陛来防止励磁涌流引起保护误动作，但如果应用在1 0k V 线路保护，必须对保护装置进 行改造，会大大增加装置软件的复杂性，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
7、 而衰减，一开始涌流峰值很大，对于小型变压器，经过7 1 0 个工频周波后涌流几乎衰减为零，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，虽然会增加故障时间，但对于象1 0k V 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，保护装置中的加速回 路同样要加入延时。我公司通过几年的工作实践，在1 0k V 线路无时限电流速断保护及加速回路中加入 了0 2 s 的限时，就运行来看，运行安全可靠，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。 3 电流互感器饱
8、和问题 一、电流互感器饱和对电流速断保护的影响 1 0k V 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，线路较长， 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，1 0k V 系统出口短路电流会随着增大，可以达到电流互感器一次额定电流的几十倍 至几百倍，系统中原有一些能正常运行的变比小的电流互感器就可能饱和；另一方面，短路故障是一 个暂态过程，短路电流中含有大量非周分量，又进一步加速电流互感器的饱和。在l O k V 线路短路时， 由于电流互感器饱和，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
9、障要由母联断路 器或主变后备保护来切除，这样，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。 二、避免电流互感器饱和的方法 电流互感器饱和其实就是电流互感器铁芯中磁通饱和，而磁通密度与感应电势成正比，因此，如 果电流互感器二次负载阻抗大，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，电 流互感器就饱和。电流互感器严重饱和时。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。 2 7 5 一 论文集2 0 0 5 年
10、学术年会 避免电流互感器饱和主要从两个方面人手，一是在选择电流互感器时，变比不能选得太小，要考 虑线路短路时电流互感器饱和问题，一般l O k V 线路保护电流互感器变比最好大于3 0 0 5 。另一方面要 尽量减少电流互感器二次负载阻抗，尽量避免保护和计量共用电流互感器，缩短电流互感器二次电缆 长度及加大二次电缆截面；对于综合自动化变电所，l O k V 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，防止电流互感器饱和。 4 实际效果 通过分析小电流接地系统无时限电流速断保护在应用中存在的躲不过励磁涌流以及保护电流互感 器在线路出口短路时容易饱和的问题
11、。对无时限电流速断保护躲不过励磁涌流的问题采取设定延时 0 2 s ：对于电流互感器饱和问题，采取了选取较大变比，缩短二次电缆长度，增粗二次电缆面积，保 护和计量二次回路分离，保护就地安装在开关处等措施。实践证明：运行情况良好，基本满足了小电 流接地系统的安全、可靠和经济运行。 作者简介： 李继龙，男，1 9 7 7 年2 月出生，1 9 9 7 年毕业于长春电力学校发电厂及电力系统专业，2 0 0 4 年毕业于东北电力学院 电力系统及其自动化专业，获学士学位，从事变电运行工作9 年，现在吉林省白山供电公司调度室工作，J O J 里r - 程师 电于邮箱：型避嫂三Q 至! Q ! 笪：Q 堕 通讯地址：吉林省白山供电公司调度通讯所 邮编：1 3 4 3 0 0 联系电话：0 4 3 9 3 5 9 2 2 1 99 4 2 7 1 2 2 1 91 3 9 4 3 9 1 1 0 5 5 2 7 6
