2.1原因分析
该35kV线路与分段370断路器的保护定值配置如图1,从定值的配置分析,保护的定值是满足选择性的,即当35kV线路近端故障时,由该线路速断保护切除故障;当35kV线路远处故障时,由该线定时速断保护及过流切除故障。分段370断路器保护作为35kV线路的后备保护,只有在35kV线路保护拒动时才动作跳闸。显然,分段370断路器保护越级跳闸属于不正确动作。故障发生后,分别从该线路及分段370断路器保护装置本身、开关机构、接线等方面逐一进行了检查。检查结果发现保护装置的采样精度、定值、跳闸逻辑均正确,由于分段370断路器定时速断、该35kV线路速断电流定值比较大,一次升流设备无法达到该电流值,因此,采用适当降低定值后,进行一次升流试验的,结果未发现问题。查阅有关资料,该线路于2000年投运,投运时曾做过10%误差曲线的校核,2000年8月曾有4次遭雷击速断动作均正确,2005年1月份该线路保护装置更换,但未进行10%误差曲线的校核。考虑到一次升流未能检测到分段370断路器定时速断,和35kV线路速断电流定值下的动作情况,因此,进行了电流互感器的10%误差校核,以检查变流是否精确。为了便于比较、分析,列出该线和分段上的电流互感器的伏安特性试验。
从出伏安特性试验结果,装在35kV分段上的电流互感器变比为400/5,它的伏安特性比较高,校核其10%误差要求能够满足,而装在该35kV线路上的电流互感器变比为150/5,它的伏安特性比较低,校核其10%误差要求就不能够满足。查阅有关资料,35kV线路出口故障最大短路电流要达到3600A,该线上的电流互感器不能正确反映出如此大的故障电流,造成该35kV线路速断拒动,分段370断路器定时速断动作。2.2采取措施当电流10%误差不满足要求时,可采用的解决方法有:增大二次回路连接导线的截面,以减小二次回路总的负载电阻;选择变比大的电流互感器,以降低二次电流,从而降低二次电压;采用两个同容量、同变比的电流互感器串联使用,以增大输出容量,此时电流互感器的等值容量增大一倍,但变比不变;采用饱和电流倍数高的电流互感器,其伏安特性较高,可以减小励磁电流。由于该35kV线路上的电流互感器为LR-35,即套管式电流互感器,二次有多个抽头(100/5、150/5、200/5、300/5),可供选择不同的变比,因此将该电流互感器的变比更换成300/5,35kV线路出口最大短路电流下二次允许最大负载可达到2.0Ω。更换后,该线上又多次遭受雷击,均能正确动作。
3校核电流互感器10%误差的必要性分析
引起电流互感器的误差,主要因素有电流互感器铁芯材料及结构、二次负载、一次电流及一次电流的频率。电流互感器铁芯材料和结构,直接影响铁芯中的各种损耗,因此它对励磁电流的大小和相位均有影响,将直接影响变比误差和相角误差。如果选型不当,二次回路接入的负载过大,超出了所容许的二次负载阻抗时,在系统故障时,电流幅值很大,且含有非周期分量,励磁电流的数值就会大大增加,而使铁芯进入饱和状态。
当电流互感器饱和之后,其内阻大大减小,极限情况下近似等于零,一次电流仍为正弦波,而铁芯中的磁通为平顶波,二次电流波形呈间断波,二次电流大大减小,使互感器的误差大为增加。这样在系统故障时,保护装置就不能准确的反映故障电流,就极有可能发生如上的越级跳闸事故。因此,规定了继电保护用的电流互感器应采用伏安特性陡度大、饱和电压高的“D”级铁芯,并根据实测二次回路负载,按出口最大短路电流验算10%误差应满足要求。
4电流互感器
10%误差校核工作中的存在问题及改进意见
4.1电流互感器10%误差校核工作中的存在问题根据反措要点,对电流互感器10%误差的校核已再三强调。但在实际操作中仍存在盲点和误区。对110kV及以上保护、差动保护用的电流互感器饱和问题是比较重视,但忽略了35kV及以下的馈线保护用的电流互感器10%误差的校核工作。重视新建或新投运设备的10%误差的校核工作,却忽略定期复核工作。其实由于上级电网结构变化,短路电流的增大,或保护装置改造引起二次负载电阻的变化,以及由于某种原因,在原电流互感器更换后,可能未更换的电流互感器不满足10%误差的要求,又未及时校核,就会存在保护拒动或误动的事故隐患。如上所述的这起越跳事故,就是在该35kV线保护装置改造后,未进行复核导致的。
4.2电流互感器10%误差校核工作中的改进充分认识到电流互感器误差对保护的影响,将35kV及以下配电线路,保护用的电流互感器10%误差校核工作,也应列入投运时的必校项目。加强技改后的校验管理,特别是保护更换、二次电缆改道后,必须校核电流互感器是否满足10%误差曲线的要求。利用停电检修机会,每2~3年复核一次。由于35kV及以下配电线路保护面大,可采用近似估算。应按要求校核电流互感器10%误差的最大短路电流、二次回路电阻的变化。在保护装置电流定值校验时,应尽可能采用一次升流,以检测电流互感器通过定值时的准确度。结合定值校验,对电流回路中的接线全面检查,若电流端子松动过,必须测量二次回路电阻以确保二次负载电阻值不会变大。通过以上分析,不管是电压等级如何,不管是主变差动保护使用,还是线路后备保护使用的电流互感器,都必须重视其10%误差的校核工作,切切实实做好反措工作,做到防患以未然。