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一般由系統(tǒng) 規(guī)模及運行方式來決定。隨著系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,10kV系統(tǒng)短路電流會隨之變大,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行、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)斷路器或主變后備保護(hù)來切除,不但延長了故障時間,擴(kuò)大了故障范圍,影響供電可靠性,而且嚴(yán)重 威脅運行設(shè)備的安全。
(二)避免TA飽和的方法
避免TA飽和主要從兩個方面入手:一是在選擇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 600/1;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。
二、10kV線路保護(hù)線路中勵磁涌流問題
(一)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,是由于變壓器空 載充電時,變壓器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(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(guān),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,在線路投運時這些配電變壓器在合閘瞬間將產(chǎn)生勵磁涌流,勵磁涌流在線路上相互迭加、來回反射,產(chǎn)生了一個復(fù) 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(hù)中的電流速斷保護(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。這種系統(tǒng)設(shè)置,將可能出現(xiàn)勵磁涌流值會大于裝置整定值,導(dǎo)致保護(hù)誤動。當(dāng)線路變壓器個數(shù)少、容量小以及系統(tǒng)阻抗大時,這 種情況并不突出,因此容易被忽視;但當(dāng)線路變壓器個數(shù)及容量增大后,該問題就可能出現(xiàn)。
(二)防止涌流引起誤動的方法
勵磁涌流有一明顯的特征,就是含有大量的二次諧波,在主變主保護(hù)中我們可利用這個特性,來防止勵磁涌流引起保護(hù)誤動作。但如果用在10kV線路 保護(hù),必須對保護(hù)裝置進(jìn)行改造,會大大增加裝置的復(fù)雜性,因此較難實現(xiàn)。勵磁涌流的另一特征就是它的大小會隨時間增加而衰減。一開始涌流很大,一段時間后 涌流衰減為零,流過保護(hù)裝置的電流為線路負(fù)荷電流,利用涌流這個特點,在電流速斷保護(hù)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(hù)裝置(或只作簡單改造),雖然會增加故障時間,但對于10kV線路這些對系統(tǒng)穩(wěn)定運行影響較小的地方還是適用。為了保證能可靠的躲過勵磁 涌流,保護(hù)裝置中的加速回路同樣要加入延時。我局通過幾年的摸索,在10kV線路電流速斷保護(hù)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(hù)裝置誤動作。
三、站用變保護(hù)
(一)站用變保護(hù)存在的問題
站用變是比較特殊的設(shè)備,容量較小但對可靠性要求非常高,而且安裝位置也很特殊,一般就接在10kV母線上,其高壓側(cè)短路電流等于系統(tǒng)短路電 流,可達(dá)十幾千安,低壓側(cè)出口短路電流也較大。人們一直對站用變保護(hù)的可靠性重視不足,這將對站用變直至整個10kV系統(tǒng)的安全運行造成很大的威脅。
傳統(tǒng)的站用變保護(hù)使用熔斷器保護(hù),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,這種方式已逐漸滿足不了要求。現(xiàn)在 新建或改造的變電站,特別是綜合自動化站,大多配置站用變開關(guān)柜,保護(hù)配置也跟10kV線路相似,而人們往往忽視了保護(hù)用的TA飽和問題。由于站用變?nèi)萘?小,一次額定電流很小,同時因為保護(hù)計量共用TA,為確保計量的準(zhǔn)確性,設(shè)計時TA變比會選得很小,有的地方甚至選擇10/5。這樣一來,當(dāng)站用變故障 時,TA將嚴(yán)重飽和,感應(yīng)到二次回路電流幾乎為零,使站用變保護(hù)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(hù)或主變后備保護(hù)動作并斷開故障點,如 果是低壓側(cè)故障,短路電流可能達(dá)不到母聯(lián)保護(hù)或主變后備保護(hù)的啟動值,使得故障點無法及時切除,最終燒毀站用變,嚴(yán)重影響變電站的安全運行。
(二)解決辦法
解決站用變保護(hù)拒動問題,應(yīng)從合理配置保護(hù)入手,其TA的選擇要考慮站用變故障時飽和問題,同時,計量用的TA一定要跟保護(hù)用的TA分開,保護(hù) 用的TA裝在高壓側(cè),以保證對站用變的保護(hù),計量用TA裝在站用變的低壓側(cè),以提高計量精度。在定值整定方面,電流速斷保護(hù)可按站用變低壓出口短路進(jìn)行整 定,過負(fù)荷保護(hù)按站用變?nèi)萘空ā?/p>
四、主變后備保護(hù)的探討
主變10kV側(cè)僅裝10kV復(fù)合電壓過流保護(hù)并不能滿足速動性要求。在保護(hù)整定中,三卷主變10kV側(cè)過流的時間一般整定為2.5s或 3.0s,雙卷主變10kV不設(shè)過流保護(hù),而110kV側(cè)過流時間達(dá)2.0s或2.5s。現(xiàn)系統(tǒng)的容量越來越大,10kV側(cè)短路電流也越來越大。隨著 10kV短線路不斷增加,10kV線路離變電所近區(qū)故障機(jī)率也越來越大,由于開關(guān)拒動或保護(hù)拒動短路電流較長時間沖擊變壓器,對變壓器構(gòu)成極大威脅。
因此在主變10kV側(cè)增設(shè)一套限時電流速斷保護(hù),作為10kV母線的后備。該保護(hù)動作于主變10kV側(cè)開關(guān)。對于一臺主變帶二段10kV母線也 可第一時間動作母聯(lián),第二時間動作10kV側(cè)開關(guān)。這樣不僅起到了對10kV母線及饋線電流速斷的后備作用,同時減少了對變壓器的沖擊。
