用微机保护技术解决我厂高压电气系统差动保护的缺陷.doc

电气系统差动保护的缺陷及解决办法作者：张 党 院单位：北京东方石油化工有限公司化工四厂时间：2009-7-27电气系统差动保护的缺陷及解决办法【摘要：】结合实际生产介绍了差动保护的原理，介绍了我厂目前差动保护的应用情况及其存在的缺陷，指出了对稳定可靠供电产生的危害。并给出了老的传统的解决办法。介绍了新型的自平衡差动保护的原理，论述了微机保护的优点，提出了用微机保护改造传统的电磁式差动保护的观点。并且指明了如何实现。【关键词：】差动保护 缺陷 微机保护 纵差保护是继电保护系统一种非常重要的保护，大型变压器、发电机、电动机、重要的电缆线路都将差动保护作为主保护。一、 原理：差动保护的基本原理是比较被保护元件始端和末端的电流大小和相位，被保护元件始端和末端的电流互感器二次回路采用环流法接线。1、正常运行状态时流过继电器的电流为：Ij=I2I22、被保护元件外部发生故障时（即穿越性短路时）Ij = I2I203、被保护元件内部发生故障时（即穿越性短路时）如果被保护元件双侧都有电源，则I将反相，于是：Ij= I2+ I2如果被保护元件仅有单侧电源，则I20于是：Ij= I2I22IjI差动继电器被保护设备二、我厂目前差动保护的使用现状我厂目前在下列设备的继电保护中设置有差动保护，2台主变、2台发电机、空压机、3氮压机、总变和空分站的2条馈出线、总变和热电的2条联络线。均为非常重要的设备和线路。三、存在缺陷热电1联络线差动继电器安装在总变站控制室的保护屏上，第一组互感器安装在总变侧的高压开关柜619上，第二组互感器安装在热电站的开关柜F601上，这两组互感器组成差接线，差电流接入信号继电器，高压开关柜619上的互感器距离差动继电器的距离为80米，而F601上的互感器距离差动继电器的距离为780米。距离的巨大偏差导致差动保护的两臂阻抗的大的偏差。热电站1联络线差动保护二次回路阻抗值检测：（1）、在总变619开关柜内的端子排处，分别从A421与N421之间和C421与N421之间加入交流电流，分别调整到1A、2A、3A、4A、5A。同时测量每一电流值下的电压值，作记录：电流值1A2A3A4A5AA421、N421电压1.53.24.66.17.6换算阻抗1.51.61.531.521.52C421、N421电压1.43.14.76.07.7换算阻抗1.41.551.561.51.54（2） 在热电站F601开关柜内的端子排处，分别从A423与N421之间和C423与N421之间加入交流电流，分别调整到1A、2A、3A、4A、5A。同时测量每一电流值下的电压值，作记录：电流值1A2A3A4A5AA423、N421电压6.613.319.826.533.2换算阻抗6.66.656.66.626.64C423、N421电压6.713.520.226.733.7换算阻抗6.76.756.736.676.74由测量的结果可知：619上的互感器A、C相至差动继电器的线路阻抗约为1.5，而F601上的互感器A、C相至差动继电器的线路阻抗约为6.7，导致即使在一次电流相同的情况下，也会有差电流产生，流入差动继电器，当不平横电流大到差动继电器的整定值时，就会使保护动作，使得619和643开关跳闸，使热电段高压系统断电，影响了生产。近几年，在雷雨季节，由于晃电，导致电网电压降低，热电1联络线的电流显著增大，二次侧的不平衡电流也增大，大到了差动继电器的整定值，使得热电1联络线的保护误动作（因为线路差动保护只有当被保护的电缆发生了接地或短路的情况下，才会动作，否则不应该动作），热电1联络线的差动保护已经误动作了3次。给生产造成了巨大的影响。3氮压机差动继电器安装在空分站控制室的保护屏上，第一组互感器安装在空分站高压开关室内的高压开关柜624上，第二组互感器安装在现场电机上，这两组互感器二次回路组成差接线，差电流接入差动继电器，高压开关柜624上的互感器距离差动继电器的距离为30米，而现场电机上的互感器距离差动继电器的距离为160米。距离的巨大偏差导致差动保护的两臂阻抗的大的偏差。3氮压机差动保护二次回路阻抗值检测：（1）、在高压开关柜624内的端子排处，分别从A421与N421之间和C421与N421之间加入交流电流，分别调整到1A、2A、3A、4A、5A。同时测量每一电流值下的电压值，作记录：电流值1A2A3A4A5AA421、N421电压0.61.31.72.53.0换算阻抗0.60.650.560.6250.6C421、N421电压0.71.51.82.73.4换算阻抗0.70.750.60.6750.68（2） 在在现场短接柜内的端子排处，分别从A423与N421之间和C423与N421之间加入交流电流，分别调整到1A、2A、3A、4A、5A。同时测量每一电流值下的电压值，作记录：电流值1A2A3A4A5AA423、N421电压2.65.37.710.513换算阻抗2.62.652.562.6252.6C423、N421电压2.75.38.010.513.4换算阻抗2.72.652.672.632.68由测量值的结果可知：从高压开关柜624至差动继电器的A、C相线路的阻抗约为0.6，而从现场电动机至差动继电器的A、C相线路的阻抗约为2.6，导致即使在一次电流相同的情况下，也会有差电流产生，流入差动继电器，当不平横电流大到差动继电器的整定值时，就会使保护动作，使得624开关跳闸，3氮压机停车，影响了生产。在3氮压机安装完毕试车时，由于电机在起动时的起动电流为额定值的68倍，使得二次侧的不平衡电流也增大，大到了差动继电器的整定值，使得3氮压机的差动保护误动作（因为电机差动保护只有当被保护的电动机的定子绕组发生了相间或匝间短路的情况下，才会动作，否则不应该动作），3氮压机的差动保护在试车时误动作了2次。影响了开车的进度。四、传统的改进方法（1）、降低二次线路的电阻，在线路长度不变的情况下，加大线路的截面积。根据导体电阻公式可知，在线路长度不变、电阻率不变的情况下，要想让线路电阻降到原来的十分之一，则必须将导线的截面积加大到原来线路截面积的10倍。现在二次电缆线的截面积为4mm2,放大10倍后，将到40 mm2，规范线芯截面35 mm2或50 mm2。（2）、提高电流互感器的二次负载容量，、更换电流互感器的型号，现用的互感器二次侧容量只有10VA和15VA，其它型号的电流互感器二次容量有30VA和40VA的，分别是3倍和2.6倍、将互感器二次侧的两组线圈串联使用，、加大变比，减小二次电流。如果将上述和两项同时采用，其二次负载容量可以达到70VA，换算到电阻值为2.8 ，相同长度的电缆截面为11 mm2，（3）、改用线路专用纵差保护继电器，该继电器对二次回路线路电阻的要求为不大于1500，细节在产品样本上有。（4）、改变差动继电器平衡绕组的匝数，使的不平衡电流得到补偿。热电1联络线就是通过方法（1）和方法（4）使差动保护的缺陷得到了部分消除。3氮压机就是通过方法（1）使差动保护的缺陷得到了部分消除。但是带来的负面影响是一定程度上降低了保护的灵敏性。五、采用微机保护技术用传统的方法可以使得差动保护先天性的缺陷得到一定程度的消除，但是，由于差动继电器本身为电磁式继电保护，保护整定值精度低，调试整定困难，保护发生误动或者拒动的机率大。目前在电气行业逐步被淘汰，淡出市场。取而代之的是先进的微机保护技术，采用单片机技术加上外围电路组成硬件，再通过软件来控制。保护整定值精度高，调试整定简单，保护运行可靠。可实现保护功能，测量功能，控制功能，通信功能，事件记录。对于热电1联络线差动保护，可采用微机保护光纤差动技术来改造。可在总变和热电站的高压开关上各装设一台线路用微机保护器，两地的电流信号接入各自的微机保护器，两台微机保护器之间用光纤连接，来传输电流信号，内部的软件用专用的算法来实现两地的电流求差并与保护的整定值比较，达到整定值时，保护动作。对于3氮压机差动保护，采用先进的自平衡差动保护原理。传统的老的电动机差动保护采用互感器二次电流求差，必然会存在差动保护的两臂线路阻抗的偏差，从而必然会产生不平衡电流。目前新的自平衡差动保护原理：将电机定子三相绕组尾端的引出线延长，在适当的位置和电机的三相电源线平行，采用贯穿式电流互感器，同相的进同一个互感器，由于同一电流互感器的二根线流过的电流大小相等，方向相反，正常时和电流为零，互感器的二次电流也为零，这样就实现了一次电流求差，一次电流的差值感应出二次电流的差值，在电机正常运行的情况下，没有不平衡电流，微机保护器安装在高压开关柜624上，互感器的二次线接入微机保