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关于长电缆保护误动的分析 (内蒙古呼和浩特金桥热电厂，内蒙古 呼和浩特 010020) 摘 要：文章通过现场试验和理论论证相结合，分析长 电 缆保护在电流接地时，保护误动的情况，以内蒙古金桥 热电厂的发变组非电量 CSC-336F 的系 统保护为例，分析 其在直流母线正极和负极接地时发生误动的原因，阐明了 在直流接地时， 保护线圈、长电缆分布电容对保护误动的 影响。同时提出了解决保护误动的方法，以解决具 有长电 缆的同类保护的误动。 关键词：发变组非电量系统保护；系统保护线圈电阻； 电缆分布电容 中图分类号：TM757 文献标识码：A 文章编号： 10076921(XX)03023802 在继电保护中，系统保护、启动失灵、跳母联、安全 稳定装置是升压站至发变组保护的回路 ，其电缆长度可达 620m，长电缆的电芯与电芯之间以及电芯与屏蔽层之间存 在较大的电容 ，这些电容的存在将导致在直流母线正极或 负极接地时，发生保护的误动作，在本文中就针 对在直流 母线分别发生正极或负极接地时，分析长电缆保护的误动 情况，并以系统保护为例 ，对误动情况加以分析，找出造 成保护误动的影响因素，从而提出适合微机继电保护的解 决办法。 1 长电缆保护的等效电路 微机继电保护装置的典型开入回路接线如图 1 所示， 为了分析直流接地对保护的影响，保护 也必须与监察直流 系统绝缘装置联系起来，构成一个完整的回路，图 1 中忽 略了电缆的电感 和导线电阻的影响，分布电容使用集中参 数进行表示。根据图 1 可以得出其等效电路如图 2 所 示。 1.1 直流绝缘监察电阻 R 为了监察直流系统的绝缘是否处于良好状态下运行， 均设置了绝缘监察装置。其中 R 为+KM- KM 对地等效绝缘电 阻，且直流母线正负极绝缘电阻相等。220kV 升压站的启动 失灵保护、跳 母联、安全稳定装置接在升压站直流馈线屏 上，主厂房的非电量系统保护接在主厂房的直流 馈线屏上。 用万用 740)this.width=740“ border=undefined 1.2 直流母线正负极对地电容 C1 和 C2 C1、C2 分别为直流母线的对地电容，母线对地电容减 缓了母线对地电压的变化，间接减 轻了母线接地的危害。 1.3 电缆分布电容 C3 C3 为长电缆的分布电容，是不可忽视的。在金桥热电 厂发变组保护中，系统保护从保护屏 到升压站的电缆长度 为 620m，保护接点分别由母差柜 BP-2B 和 WMZ-41 送至非电 量保护柜，启 动同一保护线圈，此时相当于将两电缆并联 接入，从而使电缆电容成 2 倍增加。经实测 BP-2B 电缆的 分布电容为 C3=21f 。WMZ-41 电缆的分布电容为 C3=20f，两根电缆分布电容为 C3=40f。 740)this.width=740“ border=undefined 1.4 开关 D D 为等效电路中用来模拟+KM 接地故障的开关。当开关 在打开位置时，为模拟故障前状态 ；当开关闭合时，为模 拟故障后状态，由于电容元件的存在，所以在计算时采用 拉氏变换的 方法。 1.5 保护线圈 KS、KCO、R1 KS 为保护动作信号继电器，KCO 为保护出口继电器， 其中外串电阻 R1。经测量金桥热电厂所 用发变组非电量保 护型号为 CSC-336F 的系统保护的两线圈的总阻值为 5210 欧。 2 直流母线接地故障分析 2.1 故障前状态 740)this.width=740“ border=undefined 2.2 故障后状态 当+KM 发生接地故障时，即开关 D 合上的瞬间，图 3 形成回路，因此此时与保护接点是否动作 无关系。由于电 容 C1、C3 的存在，在分析计算时可采用拉氏变换公式计算 直流接地故障 ，首先根据图 2 进行拉氏变换，可以得出拉 氏变换计算图，如图 3 所示。在故障时，最主要是 计算加 在保护线圈等效电阻 R 上的电压 Ukco。根据 Ukco 的大小可 以分析保护动 作情况，计算时根据回路的特点可以运用回 路电流法，计算得： 740)this.width=740“ border=undefined 为 CSC-336F 的 系统保护的技术参数为： R=RksRkcoR15.21K，C3=20F，直接跳闸出口时 间不大于 20ms。 740)this.width=740“ border=undefined 计算得 KCO(t)是关于时间常数的指数递减函数，并 可以得出电缆越长，C3 值越大 ，或者保护线圈阻值过大， 都将使得 值变将小，从而引起 KCO(t)增大，更易导致 在直流母线发生接地时 KCO 误动作。 由于启动失灵、跳母联、安全稳定装置保护与系统保 护的原理相同，与系统保护的直流接地 误动情况相同，本 文就不再分析其他保护了。 3 解决措施 根据以上在直流母线发生接地时，分析的影响保护误 动作的因素，可以从参数 R、T 出发 ，通过改变它们 的数值以达到防止保护误动的目的，下面提出几种办法解 决保护误动作： 3.1 在允许条件下，适当增加出口继电器的动作时间， 可使 KCO 线圈两端的电压明显下降， 对防止接地误动有利， 但是，这种措施往往会在保证可靠动作情况下，影响到保 护的快速性 。 3.2 由以上推论得出，当 t=0s 时，Ukco=110V，因此， 只要保证 KCO 得动作电压满足 55%UNUKact70%UN， 即可加装大功率启动继电器，就可防止误动。金桥热 电厂 采用 XX 四方继保自动化股份有限公司的 CSN-11 型轨道继 电器，此种继电器具有体积小 、启动灵敏、可靠性高等特 点。如系统保护，从母差柜到发变组保护柜先启动中间继 电器线 圈，再启动系统保护的线圈，CSN-11 型轨道继电器 的功率为大于等于 4.8W。能可靠的躲过直 流母线接地时的 加在 KCO 的电压。 3.3 可建议厂家适当降低出口继电器的线圈电阻，(可 采用并接电阻方式)，这样不仅降 低稳态分量，同时也降 低了时间常数，对防止接地误动有利。 3.4 金桥热电厂在为保护加装大功率继电器时，将 BP- 2B 和 WMZ-41 电缆分