[行业技术文章]过电流保护误动作分析

     摘要:电力系统在运行时经常由于系统中的过电流庇护发生误动作而造成事故，给经济带来庞大的损失。该文针对过电流庇护误动作进行分析，且针对各类情况提出了应接纳的措施，并提出了过电流庇护改良的标的目的。  

      我国今朝正处在经济成长的重要时期，各行各对电力的需求日益增加。是以，预防用电事故就成为迫切需要解决的问题。电力系统在运行中，可能发生各类故障和不正常运行状态，多见的也是危险的故障是发生各类形式的短路，在发生短路时流过故障点的短路电流很年夜，有可能破坏系统并列运行的稳定性，是以需要在系统中设置装备摆设过电流庇护。然而，在某些情况下，即使采用的过电流庇护装配的动作值和时间匹配得很合理，但由于与系统中其他的庇护不能很好地配合而致使其误动作，造成整个系统故障。是以随着电网结构的日益慎密，过电流庇护能否准确动作，对电力系统平安、稳定运行很是重要。  

     1 相关概念 

      过电流庇护的工作原理：当流过系统的电流值跨越过电流庇护装配整定的动作值，且经过一定的时间延时后使庇护装配动作，切断故障电路，这就是过电流庇护的动作原理。  

      过电流庇护接线方式：过电流庇护的接线方式是指庇护中电流互感器与继电器的毗连方式。准确地选择庇护的接线方式，对庇护的技术、经济性能都有很年夜影响。其基本接线方式有三种：三相三继电器的完全星形接线方式，两相两继电器的不完全星形接线方式，两相一继电器的两相电流差接线方式。其中三相三继电器完全星形接线方式，对各类形式的短路都起庇护作用，且活络度高，而两相两继电器不完全星形接线和两相一继电器的两相电流差接线方式，只能对三相短路和各类相间短路起庇护作用，当在没有装电流互感器的一相发生短路时，庇护不会动作。 

       2 过电流庇护误动作缘由及接纳的措施 

       2.1 励磁涌流与和应涌流的影响 

       励磁涌流实上是断路器操作时引发的电磁暂态现象，是由于变压器内磁通饱和而引发的。此外，自动励磁调理装配的自激振荡和一次装备的铁磁谐振等身分也会造成间隙性励磁涌流，励磁涌流的年夜小与合闸角有关，当合闸角为零时，变压器铁芯处于高度饱和状态，励磁涌流可达额定电流的6~8倍，即使不是合闸角为零的极端情况，也有可能使过电流庇护误动。对于这类误动，一般采用带有二次谐波闭锁功能的电流庇护，以避免励磁涌流致使电流庇护误动。 

       当变电站有2台以上主变时，一台变压器空载合闸，会发生励磁涌流，而若是涌流较年夜，将使得并列运行的其他变压器中发生和应涌流。和应涌流具有以下特征：①合闸变压器电流始终具有涌流特征，但涌流衰减速度纷歧致，前面很快，取决于系统与变压器电阻之和，后面很慢，仅与两台变压器的原边等效电阻有关；②系统电流年夜小与涌流年夜小相关，起头几个周波有涌流特征，随着和应涌流的泛起，系统电流逐渐对称起来，涌流特征消失，同时期衰减速度很慢，与此时变压器涌流衰减的速度一致。和应涌流由于具有涌流特征，是以其幅值也很年夜，且其延续时间较长，容易造成庇护误动，对于这类情况，斟酌提高电流定值或引进电压闭锁元件，避免过电流庇护误动。 

      2.2 不服衡电压、电流的影响  

      当系统故障为机电三相绕组的中心抽头毛病接地所引发的时辰，电网对地电压会泛起严重的不服衡，如斯不服衡的电压加在机电三相绕组上，就会泛起过电流庇护误动作。对于这类情况接纳将绕组中心抽头的地线改接机电外壳，使中心抽头悬浮即可。  

      2.3 谐波电流的影响  

      由于系统中有谐波份的电力机车等装备运行时，会向系统注进一定的谐波电流，电容器组是谐波电流的主要负荷支路，电容器的等值阻抗比正常方式要小，是以电容器流过的谐波电流比正常方式要年夜，经过TA转变到庇护装配的二次电流波形发生严重畸变，谐波与基波幅值叠加后，泛起尖峰值较高的电流，当系统中的继电器采用静态抗饱和型电流继电器时，由于其原理是检测电流峰值，则电流波形畸变水平越年夜，该继电器感遭到的电流有用值比基波电流有用值年夜很多，则可能造成过电流庇护误动。对于这类情况，一般采用将静态抗饱和型电流继电器换成电磁型继电器来避免误动作。 

      2.4 冲击电流的影响  

      电厂厂用电在与备用电源切换的进程中，在合闸瞬间会发生冲击电流，冲击电流是一个衰减极快的电流，它的年夜小与合闸速度有关，合闸时间越快，其残压衰减的越小，是以，备用变压器母线电压和电念头残压的压差也越小，这样其合闸冲击电流也越小。当冲击电流年夜于备用电源变压器过电流庇护整定值，就会使过电流庇护误动。对于这类情况，可以采用以下措施：①采用快速断路器；②尽快地投上备用断路器；③备用变压器过电流庇护加一定的时间延时以躲过冲击电流。 

      2.5变压器环流的影响 

      当变压器发生励磁涌流时，由于励磁涌流中含有年夜二次谐波和三次谐波份，而其中的三次谐波成份将耦合到低压侧的△绕组内部，在△绕组内部形成环流；当变压器高压侧及出线发生接地故障时，将有零序电流发生，此零序电流一样将耦合到变压器低压侧的△绕组内部，在变压器△绕组内部形成环流。对于变压器低压侧过电流庇护，当环流年夜于过电流庇护整定值时，将会造成过电流庇护误动。对于由这类身分酿成的过电流庇护误动，一般采用经由过程一定的时间延时来躲过。  

      2.6 机电启动电流的影响  

      对于工企供电系统，由于其电网处于电力系统的结尾，工作电压很不稳定。在负荷高峰期，工作电压可能低于额定电压10%~20%，而在负荷低谷期又可能跨越额定电压10%~15%，是以，机电的现实启动电流可能年夜于额定启动电流，从而可能使过电流庇护装配误动。 

      对于干线过电流庇护的动作电流是按躲过年夜一台机电启动，其他机电正常工作的条件整定的。这类计较方式在并联机电台数少，且各并联机电容相差较年夜时是合适的。若并联机电台数较多，各台机电容相近时，就有可能因多台机电自启动电流(各并联机电之和)年夜于干线过电流庇护动作电流而使干线过电流庇护装配误动作。 

      有些机械装备在运行中需要反向运转，有时甚至是急停急开，此时机电相当于反接制动。在此进程中，机电电流可能会到达额定启动电流的2倍左右，因而也可能使过电流庇护误动。 

      对于这几种情况下的误动一般采用增年夜靠得住系数的方式来避免其误动。 

      2.7 弧光接地故障引发的误动 

      若是接地故障不是一种纯金属性的接地，而是一种间隙性的弧光接地故障时，当线路较短时，接地电流是很小的，在这类情况下，许多弧光接地故障变得不能自动熄灭。电力线路一旦发生了不能熄灭的弧光接地故障，由于电压的升高，电容电流也会随电压的升高而增年夜。一旦这个电流到达了过电流庇护的整定值，就会造成过电流庇护误动作。对于这类情况下的误动，一般采用在电力线路中并联电抗器，和调整过电流庇护整定值的方式来避免其误动作。  

      2.8 系统振荡的影响 

      当电力系统由于输电线路输送功率过年夜，跨越静稳定极限；或由于短路故障切除缓慢，和非同期自动重合闸不成功等缘由引发电力系统振荡时，系统中会发生幅值和相位随振荡角不竭变化的振荡电流，当振荡电流年夜于过电流庇护的动作值时，庇护发生误动作。可是振荡时，系统失往稳定后的个振荡周期较长，后来的振荡周期就缩短。是以庇护的动作时间只要年夜于1.5～2 s，则在振荡中虽然过流继电器会动作，但在出口元件动作之前过流继电器又返回了，所以不会造成过电流庇护误动作。还可以在过流装配中加进振荡闭锁装配，当系统只发生振荡而无故障时，振荡闭锁装配将过电流庇护靠得住闭锁，振荡竣事后立行将过电流庇护开放，以实现对电力系统的庇护。  

      2.9 运行维护上不到位 

      发机电反时限过电流庇护，断路器三相跳闸，误动缘由为发机电TA端子箱的电流端子发生松动，造成庇护误动。  

      线路AB相故障，同时，电厂发机电负序反时限庇护误动跳闸，缘由是该庇护时间继电器(晶体管型)尽缘下降，失往时间特征，待负序电流动作即引发无时限跳闸。 

      发机电负序电流庇护(老式电磁型)的电流回路插件内至年夜电流端子的接线有一相松动，发生负序电流，引发负序电流庇护误动，出口跳闸。 

       发机电负序过电流庇护，插件接触不良，造成庇护误动出口跳闸。 

       2.10 制造部门责任 

       发机电庇护装配内部电流回路的负序庇护用小TA输出接线柱脱焊，造成三相不服衡，引发TA断线和负序过电流庇护动作，发机电停机。 

      发机电负序电流庇护(不合错误称过负荷庇护)，因继电器整定阻值变化，造成定值漂移，引发庇护误动跳闸。 

      发机电跳闸，泛起“不合错误称过负荷庇护动作”旌旗灯号，经检查发现庇护装配内的继电器尽缘欠好，其接点直接接通出口跳闸。 

      发机电跳闸，泛起“不合错误称过负荷庇护动作”旌旗灯号，经查录波图发现发机电B、C相电流偏年夜，负序电流偏年夜，那时断路器C相跳闸，因受跳闸冲击，发机电发生较年夜负序电流，且装配内元件性能不稳定引发误动。 

      年夜雾天气，多条220 kV线路跳闸，发机电负序过电流庇护动作跳闸。继电器采用积分原理组成，分析认为系统屡次故障时，继电器每次故障均充电，但其放电进程较慢，系统再次故障时动作跳闸。 

       3 结论 

      过电流庇护装配在整个电力系统中起着举足轻重的作用，它动作的准确与否对系统能否稳定运行有重年夜影响。是以，在电力系统运行中，避免过电流庇护装配误动作就显得很是重要。除对工作人员进行严酷的培训，在装配合理设定其动作值和延不时间，和在装配中加设振荡闭锁，或电压闭锁装配等措施之外，从此成长的趋向是研制新型继电器，哄骗系统在故障时流过电路的电流的其它特征(如电流的不合错误称性等)作为庇护的旌旗灯号源，提高过电流庇护的靠得住性，以保证过电流庇护在不应动作的情况下不发生误动，从而保证整个电力系统平安运行。