繼電保護(hù)中出現(xiàn)問題的詳細(xì)分析以及解決措施

在繼電保護(hù)的實(shí)際應(yīng)用和操作中，存在著一些比較容易被忽視的問題，分析如下：

     1.1 線路中勵(lì)磁涌流對繼電保護(hù)裝置的影響
  
     勵(lì)磁涌流是由于變壓器空載投運(yùn)時(shí)，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(lì)磁電流急劇增大而產(chǎn)生的。變壓器勵(lì)磁涌流最大值，可以達(dá)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(guān)，變壓器容量越小，勵(lì)磁涌流倍數(shù)越大。勵(lì)磁涌流存在很大的非周期分量，并以一定時(shí)間系數(shù)衰減，衰減的時(shí)間常數(shù)同樣與變壓器容量大小有關(guān)，容量越大，時(shí)間常數(shù)越大，涌流存在時(shí)間越長。10 kV線路裝有大量的配電變壓器，在線路投入時(shí)，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(lì)磁涌流在線路上相互迭加、來回反射，產(chǎn)生了一個(gè)復(fù)雜的電磁暫態(tài)過程，在系統(tǒng)阻抗較小時(shí)，會(huì)出現(xiàn)較大的涌流，時(shí)間常數(shù)也較大。二段式電流保護(hù)中的電流速斷保護(hù)，由于要兼顧靈敏度，動(dòng)作電流值往往取得較小，特別在長線路或系統(tǒng)阻抗大時(shí)更明顯。勵(lì)磁涌流值可能會(huì)大于裝置整定值，使保護(hù)誤動(dòng)。這種情況在線路變壓器個(gè)數(shù)少、容量小以及系統(tǒng)阻抗大時(shí)并不突出，因此容易被忽視，但當(dāng)線路變壓器個(gè)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)10 kV線路由于涌流而無法正常投入的問題。
  
     1.2 防止涌流引起誤動(dòng)的方法
  
     勵(lì)磁涌流有一明顯的特征，就是它含有大量的二次諧波，在主變壓器主保護(hù)中就利用這個(gè)特性，來防止勵(lì)磁涌流引起保護(hù)誤動(dòng)作，但如果用在10 kV線路保護(hù)，必須對保護(hù)裝置進(jìn)行改造，會(huì)大大增加裝置的復(fù)雜性，因此實(shí)用性很差。勵(lì)磁涌流的另一特征就是它的大小隨時(shí)間而衰減，一開始涌流很大，一段時(shí)間后涌流衰減為零，流過保護(hù)裝置的電流為線路負(fù)荷電流，利用涌流這個(gè)特點(diǎn)，在電流速斷保護(hù)加入一短時(shí)間延時(shí)，就可以防止勵(lì)磁涌流引起的誤動(dòng)作，這種方法最大優(yōu)點(diǎn)是不用改造保護(hù)裝置(或只作簡單改造)，雖然會(huì)增加故障時(shí)間，但對于像10 kV這種對系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行影響較小之處還是適用。為了保證可靠地躲過勵(lì)磁涌流，保護(hù)裝置中加速回路同樣要加入延時(shí)。通過幾年的摸索，在10 kV線路電流速斷保護(hù)及加速回路中加入了0.15～0.2 s的時(shí)限，就近幾年運(yùn)行來看，運(yùn)行安全，并能很好的避免由于線路中勵(lì)磁涌流造成保護(hù)裝置誤動(dòng)作。
  

     2.1 TA飽和對保護(hù)的影響
  
     10 kV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(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(huì)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，10 kV系統(tǒng)短路電流會(huì)隨著變大，可以達(dá)到TA一次額定電流的幾百倍，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(gè)暫態(tài)過程，短路電流中含大量非周期分量，又進(jìn)一步加速TA飽和。在10 kV線路短路時(shí)，由于TA飽和，感應(yīng)到二次側(cè)的電流會(huì)很小或接近于零，使保護(hù)裝置拒動(dòng)，故障由母聯(lián)斷路器或主變壓器后備保護(hù)切除，不但延長了故障時(shí)間，會(huì)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。
  
     2.2 避免TA飽和的方法
  
     TA飽和，其實(shí)就是TA鐵芯中磁通飽和，而磁通密度與感應(yīng)電勢成正比，因此，如果TA二次負(fù)載阻抗大，在同樣電流情況下，二次回路感應(yīng)電勢就大，或在同樣的負(fù)載阻抗下，二次電流越大，感應(yīng)電勢就越大，這兩種情況都會(huì)使鐵芯中磁通密度大，磁通密度大到一定值時(shí)，TA就飽和。TA嚴(yán)重飽和時(shí)，一次電流全部變成勵(lì)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(huì)拒動(dòng)。避免TA飽和主要從兩個(gè)方面入手，一是在選擇TA時(shí)，變比不能選得太小，要考慮線路短路時(shí)TA飽和問題，一般10 kV線路保護(hù)TA變比最好大于300/5。另一方面要盡量減少TA二次負(fù)載阻抗，盡量避免保護(hù)和計(jì)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(dòng)化變電所，10 kV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。