簡易可行的保護電源
2022-06-20
簡易可行的保護電源
摘要：列舉了3個變電站的事故實例，都是由于直流電源不可靠，導(dǎo)致繼電保護失靈，造成停電范圍擴大，從而提出了另一種保護電源，它相當(dāng)于儲能電容器或蓄電池的作用。關(guān)鍵詞：保護電源；故障；改進ASimpleandFeasiblePowerSupplyforUsein ProtecTIonofNetwork
WENHua,RENGui?pingAbstract:ThefaultsoccurredinthreesubstaTIonsare duetouncertaintyofDCpowersupply,resulTInginmalfuncTIonofrelayprotection andextendingthescopeofcut?offofsupply.Soanecessarymethodshouldbe carriedouttosolvetheproblem.Thereisananotherprotectivepowersupply,which issimilartoenergystoragecapacitororstoragebattery.
Keywords:Protectivepowersupply;Fault;Improvement中圖分類號：TN86文獻標(biāo)識碼：D文章編號：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（含免維護蓄電池），或儲能電容器作為保護電源。保護動作后使斷路器脫扣，從而切除故障線路使之與系統(tǒng)分開。但往往由于蓄電池或儲能電容器不可靠，造成事故擴大，越級到上一級變電站的斷路器脫扣，后果嚴(yán)重，損失極大。經(jīng)過分析認為在一個變電站內(nèi)可利用進線斷路器的電流互感器LH的空余繞組，經(jīng)過零序和負序電流增量元件，整流后專供保護電源，特別是斷路器的脫扣電源。電流增量元件不反應(yīng)負序電流和零序電流的穩(wěn)態(tài)量，所以它能較好地躲過正常運行中出現(xiàn)的穩(wěn)定的負序分量和不平衡輸出，對于各種短路，都有整流輸出，且動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能電容器組相并運行，或單獨使用是可以避免事故擴大而減小損失的。
2導(dǎo)致事故擴大的實例
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，使保護動作，過電流出口信號繼電器掉牌，但斷路器未脫扣。經(jīng)檢查斷路器操作機構(gòu)動作靈活，脫扣鐵芯未被吸起，結(jié)果越級到110kV變電站的35kV側(cè)的512斷路器脫扣，使兩個35kV變電站失壓，甩掉幾個煤礦的井下重要負荷。事后查明是24V大玻璃缸鉛酸蓄電池，輸出總保險接觸不良發(fā)熱，致使電壓降大，脫扣鐵芯不動作，造成523拒動，越級到 512切除事故點。
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，兩臺主變壓器電流速斷保護都動作，信號繼電器同時掉牌（615未裝速斷保護）。保護同時將兩臺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個脫扣線圈內(nèi)。事后經(jīng)測定每個脫扣線圈的脫扣電流是5.05A,4個脫扣線圈共需要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)果越級到另一個35kV變電站的524斷路器脫扣，又一次擴大了停電范圍。
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三相同時燒熔化長達1.80m。912與913之間的鐵隔板燒了一個長軸80cm，短軸為60cm的橢圓形大洞。其金屬蒸氣使整個10kV開關(guān)間絕緣下降，一次設(shè)備降到20MΩ，二次設(shè)備降到0，整個變電站歷時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輸出低于儲能電容器組端電壓，單靠輸出電壓為220V的儲能電容器組來提供912、931、101斷路器的脫扣電源。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)儲能電容器組引出線接觸不良，且儲能電容量也不足。這是由于平時只是在未斷開1BZ整流電源的情況下，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)WK單獨分別檢查C1、C2（如圖3虛線框內(nèi)）兩組儲能電容器容量，而未能發(fā)現(xiàn)容量不足的缺陷。這次事故的結(jié)果也越級到上一個變電站的122脫扣，造成2B、3B兩個變電站停電。由此看來，如果有一直流保護脫扣電源與之并聯(lián)使用，上述事故的擴大是完全可以避免的。
3防范措施
1）圖3虛線框內(nèi)為原儲能電容器組原理接線圖,虛線框外為系統(tǒng)故障時出現(xiàn)的負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，將LP連片打開，使零序補償變流器投入。補償繞組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。為了平時更精確地檢測，還可進一步調(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，用來保護整流橋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，通過保險RD3、RD4，并接到儲能電容器C1、C2上，互為備用，共同去使斷路器脫扣，切除故障點，從而提高了斷路器保護脫扣電源的可靠性。
2）虛線框內(nèi)隔離變壓器GB，原邊有三個抽頭，可供交流電壓220V或380V使用。副邊有五個抽頭，供不同保護電壓等級的24V、48V、110V、220V使用。平時1BZ輸出的直流電壓，一方面對儲能電容器C1、C2充電，另一方面供各斷路器位置信號燈和直流監(jiān)視等常動繼電器勵磁使用。
WK轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到⑨⒓接點接通時，起動時間繼電器SJ，信號繼電器燈掉牌，可檢查第一組儲能電容器組C1的好壞。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到⑩⒒接點接通時，可檢查第二組儲能電容組 C2的好壞。
當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)WK轉(zhuǎn)到⑦⑧、③④接點接通時，C1、C2兩組儲能電容器全停，這時單靠整流橋1BZ供電。
4結(jié)語
1）從圖3可以看出,虛線框外的元器件少,結(jié)構(gòu)簡單,管理方便,維護量小,節(jié)約開支。
2）整流橋2BZ的整流電壓,由于在斷路器未脫扣前始終有個短路電流存在(故障期間),因此始終有個電壓企圖去斷開事故點。這個電壓要想消失除非斷路器斷開切除故障。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簡易變電站和 35kV及以下的變電站中用此直流保護電源是最合算的。
3）在運行中通過不斷地改進和完善，將來是有可能取消昂貴的難以維護的蓄電池組和儲能電容器的。試想，設(shè)法濾掉在短路時出現(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變電站的微機保護也是可能的。
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