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，它相當于儲能電容器或蓄電池的作用。關鍵詞：保護電源；故障；改進ASimpleandFeasiblePowerSupplyforUsein ProtectionofNetwork

WENHua,RENGuipingAbstract:Thefaultsoccurredinthreesubstationsare duetouncertaintyofDCpowersupply,resultinginmalfunctionofrelayprotection andextendingthescopeofcutoffofsupply.Soanecessarymethodshouldbe carriedouttosolvetheproblem.Thereisananotherprotectivepowersupply,which issimilartoenergystoragecapacitororstoragebattery.

Keywords:Protectivepowersupply;Fault;Improvement中圖分類號：TN86文獻標識碼：D文章編號：0219－2713(2002)10－0544－03

1引言

發電廠和變電站內，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，后果嚴重，損失極大。經過分析認為在一個變電站內可利用進線斷路器的電流互感器LH的空余繞組，經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負序電流和零序電流的穩態量，所以它能較好地躲過正常運行中出現的穩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。經檢查斷路器操作機構動作靈活，脫扣鐵芯未被吸起，結果越級到110kV變電站的35kV側的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的501、502、631、632斷路器的4個脫扣線圈內。事后經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開關間絕緣下降，一次設備降到20MΩ，二次設備降到0，整個變電站歷時231h55min方恢復正常。

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。經檢測發現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，通過轉換開關WK單獨分別檢查C1、C2（如圖3虛線框內）兩組儲能電容器容量，而未能發現容量不足的缺陷。這次事故的結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虛線框內為原儲能電容器組原理接線圖,虛線框外為系統故障時出現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小電流接地系統中，不可能出現零序電流分量，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時，將LP連片打開，使零序補償變流器投入。補償繞組Nf匝數的增減，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，還可進一步調整R，使正序輸出很容易地為0V。D1、D2是雙向限幅穩壓管，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視等常動繼電器勵磁使用。

WK轉換開關轉到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。當轉換開關轉到⑩⒒接點接通時，可檢查第二組儲能電容組 C2的好壞。

當轉換開關WK轉到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結語

1）從圖3可以看出,虛線框外的元器件少,結構簡單,管理方便,維護量小,節約開支。

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，設法濾掉在短路時出現的各種雜散波形，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。