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        10kV繼電保護(hù)問題研究

        2013-07-05 05:27:52聶志海
        關(guān)鍵詞:電力系統(tǒng)

        聶志海

        【摘 要】隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展,電網(wǎng)規(guī)模日益壯大,電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更顯復(fù)雜,提高電力系統(tǒng)的安全運行水平尤為重要。繼電保護(hù)是保障電力設(shè)備安全和防止及限制電力系統(tǒng)長時間大面積停電的最基本、最重要、最有效的技術(shù)手段。許多實例表明,繼電保護(hù)裝置一旦不能正確動作就會擴(kuò)大事故,釀成嚴(yán)重后果。因此,加強(qiáng)繼電保護(hù)的設(shè)計和整定計算是保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的重要工作。本文對10KV電網(wǎng)常用的繼電保護(hù)(反時限電流保護(hù)、定時限電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、零序電流保護(hù))的基本原理、計算方法、整定原則及保護(hù)之間的相互配合等內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)地講述。

        【關(guān)鍵詞】繼電保護(hù);整定;電力系統(tǒng)

        1.反時限過電流保護(hù)

        1.1什么是反時限過電流保護(hù)

        繼電保護(hù)的動作時間與短路電流的大小有關(guān),短路電流越大,動作時間越短;短路電流越小,動作時間越長,這種保護(hù)就叫做反時限過電流保護(hù)。

        1.2繼電器的構(gòu)成

        反時限過電流保護(hù)是由GL-15(25)感應(yīng)型繼電器構(gòu)成的。這種保護(hù)方式廣泛應(yīng)用于一般工礦企業(yè)中,感應(yīng)型繼電器兼有電磁式電流繼電器(作為起動元件)、電磁式時間繼電器(作為時限元件)、電磁式信號繼電器(作為信號元件)和電磁式中間繼電器(作為出口元件)的功能,用以實現(xiàn)反時限過電流保護(hù);另外,它還有電磁速斷元件的功能,又能同時實現(xiàn)電流速斷保護(hù)。采用這種繼電器,就可以采用交流操作,無須裝設(shè)直流屏等設(shè)備;通過一種繼電器還可以完成兩種保護(hù)功能(體現(xiàn)了繼電器的多功能性),也可以大大簡化繼電保護(hù)裝置。但這種繼電器雖外 部接線簡單,但內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜,調(diào)試比較困難;在靈敏度和動作的準(zhǔn)確性、速動性等方面也遠(yuǎn)不如電磁式繼電器構(gòu)成的繼電保護(hù)裝置。

        1.3反時限過電流保護(hù)的基本原理

        當(dāng)供電線路發(fā)生相間短路時,感應(yīng)型繼電器KA1或(和)KA2達(dá)到整定的一定時限后動作,首先使其常開觸點閉合,這時斷路器的脫扣器YR1或(和)YR2因有KA1或(和)KA2的常閉觸點分流(短路),而無電流通過,故暫時不會動作。但接著KA1或(KA2)的常閉觸點斷開,因YR1或(和)YR2因“去分流”而通電動作,使斷路器跳閘,同時繼電器本身的信號掉牌掉下,給出信號。

        在這里應(yīng)予說明,在采用“去分流”跳閘的反時限過電流保護(hù)裝置中,如繼電器的常閉觸點先斷開而常開觸點后閉合時,則會出現(xiàn)下列問題:

        (1)繼電器在其常閉觸點斷開時即先失電返回,因此其常開觸點不可能閉合,因此跳閘線圈也就不能通電跳閘;

        (2)繼電器的常閉觸點如先斷開,CT的二次側(cè)帶負(fù)荷開路,將產(chǎn)生數(shù)千伏的高電壓、比差角差增大、計量不準(zhǔn)以及鐵心發(fā)熱有可能燒毀絕緣等,這是不允許的。

        2.定時限過電流保護(hù)

        2.1什么是定時限過電流保護(hù)

        繼電保護(hù)的動作時間與短路電流的大小無關(guān),時間是恒定的,時間是靠時間繼電器的整定來獲得的。時間繼電器在一定范圍內(nèi)是連續(xù)可調(diào)的,這種保護(hù)方式就稱為定時限過電流保護(hù)。

        2.2繼電器的構(gòu)成

        定時限過電流保護(hù)是由電磁式時間繼電器(作為時限元件)、 電磁式中間繼電器(作為出口元件)、電磁式電流繼電器(作為起動元件)、電磁式信號繼電器(作為信號元件)構(gòu)成的。它一般采用直流操作,須設(shè)置直流屏。定時限過電流保護(hù)簡單可靠、完全依靠選擇動作時間來獲得選擇性,上、下級的選擇性配合比較容易、時限由時間繼電器根據(jù)計算后獲取的參數(shù)來整定,動作的選擇性能夠保證、動作的靈敏性能夠滿足要求、整定調(diào)試比較準(zhǔn)確和方便。這種保護(hù)方式一般應(yīng)用在10~35KV系統(tǒng)中比較重要的變配電所。

        2.3定時限過電流保護(hù)的基本原理

        10KV中性點不接地系統(tǒng)中,廣泛采用的兩相兩繼電器的定時限過電流保護(hù)的原理接線圖。它是由兩只電流互感器和兩只電流繼電器、一只時間繼電器和一只信號繼電器構(gòu)成。當(dāng)被保護(hù)線路只設(shè)有一套保護(hù),且時間繼電器的容量足大時,可用時間繼電器的觸點去直接接通跳閘回路,而省去出口中間繼電器。

        當(dāng)被保護(hù)線路中發(fā)生短路故障時,電流互感器的一次電流急劇增加,其二次電流隨之成比例的增大。當(dāng)CT的二次電流大于電流繼電器的起動值時,電流繼電器動作。由于兩只電流繼電器的觸點是并聯(lián)的,故當(dāng)任一電流繼電器的觸點閉合,都能接通時間繼電器的線圈回路。這時,時間繼電器就按照預(yù)先整定的時間動作使其接點吸合。這樣,時間繼電器的觸點又接通了信號繼電器和出口中間繼電器的線圈,使其動作。出口中間繼電器的觸點接通了跳閘線圈回路,從而使被保護(hù)回路的斷路器跳閘切斷了故障回路,保證了非故障回路的繼續(xù)運行。而信號繼電器的動作使信號指示牌掉下并發(fā)出警報信號。

        由上不難看出,保護(hù)裝置的動作時間只決定于時間繼電器的預(yù)先整定的時間,而與被保護(hù)回路的短路電流大小無關(guān),所以這種過電流保護(hù)稱為定時限過電流保護(hù)。

        3.電流速斷保護(hù)

        瞬時電流速斷保護(hù)最大的優(yōu)點是動作迅速,但只能保護(hù)線路的首端。而定時限過電流保護(hù)雖能保護(hù)線路的全長,但動作時限太長。因此,常用略帶時限的電流速斷保護(hù)來消除瞬時電流速斷保護(hù)的“死區(qū)”。要求略帶時限的電流速斷保護(hù)能保護(hù)全線路。因此,它的保護(hù)范圍就必然會延伸到下一段線路的始端去。這樣,當(dāng)下一段線路始端發(fā)生短路時,保護(hù)也會起動。 為了保證選擇性的要求,須使其動作時限比下一段線路的瞬時電流速斷保護(hù)大一個時限級差,其動作電流也要比下一段 線路瞬時電流速斷保護(hù)的動作電流大一些。略帶時限的電流速斷保護(hù)可作為被保護(hù)線路的主保護(hù)。略帶時限的電流速斷保護(hù)的原理接線和定時限過電流保護(hù)的原理接線相同。

        4.三段式過電流保護(hù)裝置

        由于瞬時電流速斷保護(hù)只能保護(hù)線路的一部分,所以不能作為線路的主保護(hù),而只能作為加速切除線路首端故障的輔助保護(hù);略帶時限的電流速斷保護(hù)能保護(hù)線路的全長,可作為本線路的主保護(hù),但不能作為下一段線路的后備保護(hù);定時限過電流保護(hù)既可作為本級線路的后備保護(hù)(當(dāng)動作時限短時,也可作為主保護(hù),而不再裝設(shè)略帶時限的電流速斷保護(hù)。),還可以作為相臨下一級線路的后備保護(hù),但切除故障的時限較長。

        在實際中還常采用三段式電流保護(hù)。就是以瞬時電流速斷保護(hù)作為第一段,以加速切除線路首端的故障,用作輔助保護(hù);以略帶時限的電流速斷保護(hù)作為第二段,以保護(hù)線路的全長,用作主保護(hù);以定時限過電流保護(hù)作為第三段,以作為線路全長和相臨下一級線路的后備保護(hù)。

        因為這種保護(hù)的設(shè)置可以在相臨下一級線路的保護(hù)或斷路器拒動時,本級線路的定時限過流保護(hù)可以動作,起到遠(yuǎn)后備保護(hù)的作用;如本級線路的主保護(hù)(瞬時電流速斷或略帶時限的電流速斷保護(hù))拒動時,則本級線路的定時限過電流保護(hù)可以動作,以起到近后備的作用。

        5.零序電壓與電流保護(hù)

        電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)或變壓器的中性點運行方式,有中性點不接地、中性點經(jīng)消弧線圈接地和中性點直接接地三種方式。10KV系統(tǒng)采用的是中性點不接地的運行方式。

        系統(tǒng)運行正常時,三相是對稱的,三相對地間均勻分布有電容。在相電壓作用下,每相都有一個超前90°的電容電流流入地中。這三個電容電流數(shù)值相等、相位相差120° ,其和為零.中性點電位為零。

        總之,在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作中,只有做好保護(hù)定值的整定計算工作,合理的選擇保護(hù)的定值,才能充分發(fā)揮繼電保護(hù)裝置的效能,提高供電的可靠性。

        【參考文獻(xiàn)】

        [1]王梅義,蒙定中等編.高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)運行技術(shù).電力工業(yè)出版社,北京:1981.

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