簡(jiǎn)易可行的保護(hù)電源
2022-06-20
簡(jiǎn)易可行的保護(hù)電源
摘要：列舉了3個(gè)變電站的事故實(shí)例，都是由于直流電源不可靠，導(dǎo)致繼電保護(hù)失靈，造成停電范圍擴(kuò)大，從而提出了另一種保護(hù)電源，它相當(dāng)于儲(chǔ)能電容器或蓄電池的作用。關(guān)鍵詞：保護(hù)電源；故障；改進(jìn)ASimpleandFeasiblePowerSupplyforUsein ProtecTIonofNetwork
WENHua,RENGui?pingAbstract:ThefaultsoccurredinthreesubstaTIonsare duetouncertaintyofDCpowersupply,resulTInginmalfuncTIonofrelayprotection andextendingthescopeofcut?offofsupply.Soanecessarymethodshouldbe carriedouttosolvetheproblem.Thereisananotherprotectivepowersupply,which issimilartoenergystoragecapacitororstoragebattery.
Keywords:Protectivepowersupply;Fault;Improvement中圖分類號(hào)：TN86文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：D文章編號(hào)：0219－2713(2002)10－0544－03
1引言
發(fā)電廠和變電站內(nèi)，一般都是使用鉛酸蓄電池（含免維護(hù)蓄電池），或儲(chǔ)能電容器作為保護(hù)電源。保護(hù)動(dòng)作后使斷路器脫扣，從而切除故障線路使之與系統(tǒng)分開(kāi)。但往往由于蓄電池或儲(chǔ)能電容器不可靠，造成事故擴(kuò)大，越級(jí)到上一級(jí)變電站的斷路器脫扣，后果嚴(yán)重，損失極大。經(jīng)過(guò)分析認(rèn)為在一個(gè)變電站內(nèi)可利用進(jìn)線斷路器的電流互感器LH的空余繞組，經(jīng)過(guò)零序和負(fù)序電流增量元件，整流后專供保護(hù)電源，特別是斷路器的脫扣電源。電流增量元件不反應(yīng)負(fù)序電流和零序電流的穩(wěn)態(tài)量，所以它能較好地躲過(guò)正常運(yùn)行中出現(xiàn)的穩(wěn)定的負(fù)序分量和不平衡輸出，對(duì)于各種短路，都有整流輸出，且動(dòng)作離散度小并有較高的抗振蕩電流的能力。采用其這一解決辦法與蓄電池組或儲(chǔ)能電容器組相并運(yùn)行，或單獨(dú)使用是可以避免事故擴(kuò)大而減小損失的。
2導(dǎo)致事故擴(kuò)大的實(shí)例
1）以35kV變電站為例，如圖1所示。某年12月8日35kV線路523斷路器A、C兩相接地短路，使保護(hù)動(dòng)作，過(guò)電流出口信號(hào)繼電器掉牌，但斷路器未脫扣。經(jīng)檢查斷路器操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作靈活，脫扣鐵芯未被吸起，結(jié)果越級(jí)到110kV變電站的35kV側(cè)的512斷路器脫扣，使兩個(gè)35kV變電站失壓，甩掉幾個(gè)煤礦的井下重要負(fù)荷。事后查明是24V大玻璃缸鉛酸蓄電池，輸出總保險(xiǎn)接觸不良發(fā)熱，致使電壓降大，脫扣鐵芯不動(dòng)作，造成523拒動(dòng)，越級(jí)到 512切除事故點(diǎn)。
2）另一次是某年7月15日6kV出線615電纜頭爆炸，如圖1所示，兩臺(tái)主變壓器電流速斷保護(hù)都動(dòng)作，信號(hào)繼電器同時(shí)掉牌（615未裝速斷保護(hù)）。保護(hù)同時(shí)將兩臺(tái)主變壓器的分閘脫扣電源送入高低壓兩側(cè)的501、502、631、632斷路器的4個(gè)脫扣線圈內(nèi)。事后經(jīng)測(cè)定每個(gè)脫扣線圈的脫扣電流是5.05A,4個(gè)脫扣線圈共需要20.20A電流。單靠老舊的24V大玻璃缸鉛酸蓄電池供脫扣電源，蓄電池極板脫落嚴(yán)重，蒸溜水欠滿，容量不足，在大電流作用下，蓄電池
電壓急劇下降，不能使鐵芯迅速動(dòng)作沖擊脫扣。此次事故相當(dāng)于母線短路，母線電壓驟然下降，這時(shí)靠隔離變壓器GB提供整流電壓的整流橋1BZ失去作用，如圖3所示。結(jié)果越級(jí)到另一個(gè)35kV變電站的524斷路器脫扣，又一次擴(kuò)大了停電范圍。
3）最近一次是1995年11月1日，某110kV變電站，如圖2所示，10kV線路912出口處穿墻套管故障，引起該路電流互感器LH三相瓷套管炸裂。斷路器可動(dòng)銅連桿兩相全部燒熔化，一相被燒斷，鋁匯流母線A、B、C三相同時(shí)燒熔化長(zhǎng)達(dá)1.80m。912與913之間的鐵隔板燒了一個(gè)長(zhǎng)軸80cm，短軸為60cm的橢圓形大洞。其金屬蒸氣使整個(gè)10kV開(kāi)關(guān)間絕緣下降，一次設(shè)備降到20MΩ，二次設(shè)備降到0，整個(gè)變電站歷時(shí)231h55min方恢復(fù)正常。
此次事故純屬母線三相金屬性短路。母線電壓急劇下降。如圖3所示，其中整流橋1BZ輸出低于儲(chǔ)能電容器組端電壓，單靠輸出電壓為220V的儲(chǔ)能電容器組來(lái)提供912、931、101斷路器的脫扣電源。經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)能電容器組引出線接觸不良，且儲(chǔ)能電容量也不足。這是由于平時(shí)只是在未斷開(kāi)1BZ整流電源的情況下，通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)WK單獨(dú)分別檢查C1、C2（如圖3虛線框內(nèi)）兩組儲(chǔ)能電容器容量，而未能發(fā)現(xiàn)容量不足的缺陷。這次事故的結(jié)果也越級(jí)到上一個(gè)變電站的122脫扣，造成2B、3B兩個(gè)變電站停電。由此看來(lái)，如果有一直流保護(hù)脫扣電源與之并聯(lián)使用，上述事故的擴(kuò)大是完全可以避免的。
3防范措施
1）圖3虛線框內(nèi)為原儲(chǔ)能電容器組原理接線圖,虛線框外為系統(tǒng)故障時(shí)出現(xiàn)的負(fù)序電壓和零序電壓的原理接線圖。
圖3中的電流互感器LHA、LHB、LHC可利用裝在變電站進(jìn)線斷路器的電流互感器LH的空余繞組，也可以另裝一組電流互感器，如圖1斷路器521處的LH，圖2斷路器101處的LH。用四芯電纜將1A、1B、1C、1N引接到零序、負(fù)序電流增量元件上。35kV小電流接地系統(tǒng)中，不可能出現(xiàn)零序電流分量，零序補(bǔ)償變流器NO可以不接入，將LP連片短接，如圖3所示。用于大電流接地系統(tǒng)時(shí)，將LP連片打開(kāi)，使零序補(bǔ)償變流器投入。補(bǔ)償繞組Nf匝數(shù)的增減，可使電壓
UBC向超前方向移相，改變C1′電容量的大小，可使UAO滯后一個(gè)角度，與UBC同相位，使不平衡電壓在正序情況下大大減小。為了平時(shí)更精確地檢測(cè)，還可進(jìn)一步調(diào)整R，使正序輸出很容易地為0V。D1、D2是雙向限幅穩(wěn)壓管，用來(lái)保護(hù)整流橋2BZ（C2′是1BZ、2BZ全波整流的共用濾波電容）。2BZ在故障狀態(tài)下輸出的直流電壓，通過(guò)保險(xiǎn)RD3、RD4，并接到儲(chǔ)能電容器C1、C2上，互為備用，共同去使斷路器脫扣，切除故障點(diǎn)，從而提高了斷路器保護(hù)脫扣電源的可靠性。
2）虛線框內(nèi)隔離變壓器GB，原邊有三個(gè)抽頭，可供交流電壓220V或380V使用。副邊有五個(gè)抽頭，供不同保護(hù)電壓等級(jí)的24V、48V、110V、220V使用。平時(shí)1BZ輸出的直流電壓，一方面對(duì)儲(chǔ)能電容器C1、C2充電，另一方面供各斷路器位置信號(hào)燈和直流監(jiān)視等常動(dòng)繼電器勵(lì)磁使用。
WK轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到⑨⒓接點(diǎn)接通時(shí)，起動(dòng)時(shí)間繼電器SJ，信號(hào)繼電器燈掉牌，可檢查第一組儲(chǔ)能電容器組C1的好壞。當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到⑩⒒接點(diǎn)接通時(shí)，可檢查第二組儲(chǔ)能電容組 C2的好壞。
當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)WK轉(zhuǎn)到⑦⑧、③④接點(diǎn)接通時(shí)，C1、C2兩組儲(chǔ)能電容器全停，這時(shí)單靠整流橋1BZ供電。
4結(jié)語(yǔ)
1）從圖3可以看出,虛線框外的元器件少,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,管理方便,維護(hù)量小,節(jié)約開(kāi)支。
2）整流橋2BZ的整流電壓,由于在斷路器未脫扣前始終有個(gè)短路電流存在(故障期間),因此始終有個(gè)電壓企圖去斷開(kāi)事故點(diǎn)。這個(gè)電壓要想消失除非斷路器斷開(kāi)切除故障。這就避免了各種蓄電池的故障。如果再配以直降變壓器供合閘電源，則在110kV簡(jiǎn)易變電站和 35kV及以下的變電站中用此直流保護(hù)電源是最合算的。
3）在運(yùn)行中通過(guò)不斷地改進(jìn)和完善，將來(lái)是有可能取消昂貴的難以維護(hù)的蓄電池組和儲(chǔ)能電容器的。試想，設(shè)法濾掉在短路時(shí)出現(xiàn)的各種雜散波形，使2BZ提供的輸出電壓和蓄電池的直流電壓具有相同的質(zhì)量的話，將這一直流電源用于高電壓等級(jí)變電站的微機(jī)保護(hù)也是可能的。
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