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摘要：提及了在小電流接地系統中常見的送電過程及故障情況下，無時限速斷保護所遇到的不正常動作狀態：躲不過配電變壓器勵磁涌流、TA飽和問題，通過理論分析提出了相應的解決辦法。

關鍵詞：無時限電流速斷保護延時勵磁涌流TA飽和

1引言

1.1勵磁涌流對無時限電流速斷保護的影響

小電流接地系統無時限電流速斷保護作為小電流接地系統的有效輔助保護是按照最大運行方式下線路末端三相短路電流來整定的，由于考慮到靈敏度大于1.2［1］，因此動作電流值往往取得較小，特別是在線路較長，配電變壓器較多時，即系統阻抗較大時，其取值會更小。因此在整定時沒有考慮到配電變壓器投入時的勵磁涌流對無時限電流速斷保護的影響，亦即勵磁涌流的起始值遠超過無時限速斷保護定值，造成一些變電站的10kV出線在檢修后送不出或運行過程中頻繁跳閘的情況發生。

1.2TA飽和對無時限電流速斷保護的影響

近年來，隨著10kV系統規模的不斷擴大，其系統出口短路電流亦隨著變大，根據現場的測試情況，最大時可達TA一次額定電流的幾百倍，造成原有的一些變比較小的TA在故障時嚴重飽和，不能正確反應一次側故障電流，從而使得小電流接地系統的一些出線在線路故障后，自身保護不動作，而靠母聯斷路器或主變壓器后備保護來切除故障。

2線路中勵磁涌流問題

2.1線路中勵磁涌流對繼電保護裝置的影響

勵磁涌流［2］是變壓器所特有的電磁現象，是時間的多變量函數，僅存在于變壓器某一側，在空投變壓器或外部故障切除后電壓恢復時，變壓器鐵心中的磁通不能突變，出現非周期分量磁通，使變壓器鐵心飽和，勵磁電流急劇增大而產生的。變壓器勵磁涌流最大值可以達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，變壓器容量越小，勵磁涌流倍數越大。勵磁涌流存在很大的非周期分量，并以一定時間常數衰減，衰減的時間常數同樣與變壓器容量大小有關，容量越大，時間常數越大，涌流存在時間越長。

通常10kV線路上裝有大量的配電變壓器，在線路投入時，這些配電變壓器掛接在線路上，在合閘瞬間，各變壓器所產生的勵磁涌流在線路上相互疊加，產生了一個復雜的電磁暫態過程，在系統阻抗較小時，會出現較大的涌流，時間常數也較大。二段式電流保護中的無時限電流速斷保護由于要兼顧靈敏度，動作電流值往往取得較小，特別在長線路或系統阻抗大時更明顯。勵磁涌流值可能會大于裝置整定值，使保護誤動。現就射陽供電公司幾條10kV線路和情況進行舉要，其有關數據詳見表1。

表1的情況說明在2/3配電變壓器總容量，勵磁涌流取得配電變壓器額定電流6倍的情況下，勵磁涌流的值已明顯超出無時限速斷保護定值，從而說明現場無時限速斷保護頻繁動作的可能性是較大的。這種情況在線路變壓器個數少、容量小以及系統阻抗大時并不突出，因此容易被忽視，但當線路配電變壓器個數及容量增大后，就可能出現。射陽供電公司就曾經在變電所增容后出現10kV線路由于勵磁涌流的影響而無法正常投入的情況。

現場技術人員曾經認為這些線路不能投入或運行中無時限速斷保護經常動作的原因是因為躲不過線路電容電流和電機的啟動電流，但查閱相關資料［3］表明，電容電流在系統固定的情況下，其值是基本不變的；電機啟動電流一般延時幾秒，亦即通過短暫延時是躲不過較大峰值的電機啟動電流，而且過電流保護定值已通過自啟動系數進行了裕度［4］。因此，不管針對無時限速斷保護還是過電流保護，這種認識均應予排除。

2.2防止涌流引起誤動的方法

勵磁涌流有一明顯的特征，就是它含有大量的二次諧波，在變壓器主保護中就利用這個特性，設置了二次諧波特性來防止勵磁涌流引起保護誤動作，但如果應用在10kV線路保護中，必須對保護裝置進行改造，會大大增加裝置軟件的復雜性，因此實用性很差。勵磁涌流的另一特征就是它的大小隨時間而衰減，一開始涌流峰值很大，對于小型變壓器，經過7～10個工頻周波后，涌流幾乎衰減為可以忽略的范圍，流過保護裝置的電流為線路負荷電流，利用涌流這個特點，在電流速斷保護時加入一段時間延時，就可以防止勵磁涌流引起的誤動作，這種方法最大的優點是不用改造保護裝置，雖然會增加故障時間，但對于如10kV這些對系統穩定運行影響較小的地方還是適用的。為了保證可靠地躲過勵磁涌流，保護裝置中加速回路同樣要加入延時。射陽供電公司經過幾年的摸索，在10kV線路無時限電流速斷保護及加速回路中加入了0.1～0.15s的時限，就近幾年運行情況來看，運行安全可靠，并能很好地避免由于線路中勵磁涌流造成的保護裝置誤動作。

3TA飽和問題

3.1TA飽和對電流速斷保護的影響

10kV線路出口處短路電流一般都較小，特別是農網中的變電所，它們往往遠離電源，系統阻抗較大。對于同一線路，出口處短路電流大小會隨著系統規模及運行方式不同而不同。隨著系統規模的不斷擴大，10kV系統出口短路電流會隨之變大，可以達到TA一次額定電流的幾百倍，系統中原有一些能正常運行的變比小的TA就可能飽和；另一方面，短路故障是一個暫態過程，短路電流中含有大量非周期分量，又進一步加速TA飽和。在10kV線路短路時，由于TA飽和，感應到二次側的電流會很小或接近于零，使保護裝置拒動，故障要由母聯斷路器或主變壓器后備保護來切除，不但延長了故障時間，使故障范圍擴大，影響供電可靠性，而且嚴重威脅運行設備的安全。

3.2避免TA飽和的方法

TA飽和其實就是TA鐵心中磁通飽和，而磁通密度與感應電動勢成正比，因此，如果TA二次負載阻抗大，在同樣電流的情況下，二次回路感應電動勢就大，或在同樣的負載阻抗下，二次電流越大，感應電動勢就越大，這二種情況都會使鐵心中磁通密度增大。磁通密度大到一定值時，TA就飽和。TA嚴重飽和時，一次電流全部變成勵磁電流，二次側感應電流為零，流過電流繼電器的電流為零，保護裝置就會拒動。

避免TA飽和主要從二個方面入手：①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TA變比最好大于300/5；②要盡量減少TA二次負載阻抗，盡量避免保護和計量共用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測控合一的產品，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。

4結束語

通過分析表明，小電流接地系統無時限電流速斷保護在應用中存在躲不過勵磁涌流以及保護TA在線路出口短路時容易飽和的問題。對無時限電流速斷保護躲不過勵磁涌流的問題，可采取設定延時0.1～0.15s的辦法；對于TA飽和問題，采取了選取較大變比，縮短二次電纜長度，增粗二次電纜面積，保護就地安裝在開關廠等措施。實踐證明：運行情況良好，基本滿足了小電流接地系統的安全性、可靠性和經濟性。

5參考文獻

［1］國家電力調度通信中心電力系統繼電保護規定匯編北京：中國電力出版社，2000

［2］劉從愛，徐中立電力工程北京：機械工業出版社，1992

［3］何利民，尹全英，桂南生電工手冊北京：中國建筑工業出版社，1993

［4］賀家李，宋從矩電力系統繼電保護原理北京，中國電力出版社，1994