反时限过电流保护误动原因分析及对策

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1、反时限过电流保护误动原因分析及对策1概述郑州煤炭工业集团有限责任公司东风电厂是企业的自备电厂，发电机以“发电机—变压器组”单元接线方式经三绕组变压器与110KV电网系统和35KV供电母线系统相连接，厂用工作电源通过厂用馈线取自变压器6KV侧。其一次系统简图如图1。东风电厂发电机组已经投运了十年，电厂的机组监测和控制选用的仪器和设备大多是科技含量低的产品，性能不够完善，稳定性较差。厂用高压电机采用两相两继电器过电流保护作为电动机的主保护，电流继电器选用LL—11型反时限过电流继电器，为电动机提供过电流和速断保护。2004年，

2、由于华鑫铝厂供电线路短路冲击，东风电厂厂用电工作电压下降较多，LL-11型反时间继电器误动，1#锅炉送风机跳闸，1#锅炉灭火。 2 存在的问题分析  2004年以来，共出现了2次类似事故，故障现象基本相同，皆为35KV供电线路短路冲击所引起。事故发生后，厂有关技术人员针对故障现象进行了全面讨论分析，并对1#锅炉送风机保护二次回路详细检查，排除了以下几个方面的原因：电动机继电保护二次接线错误;电动机电流互感器内部有匝间短路，导致电流互感器变比变小;电动机用电流继电器，保护定值误整定等。东风电厂委托河南豫电电力工程设计事务所对

3、郑媒集团内部电网的电力系统潮流分析计算，针对可能发生的运行方式和故障特点进行防真试验，另一方面将LL—11型反时限过电流继电器送到生产厂家进行继电器校验。试验及校验结果显示，继电器误动的原因可归纳为以下三个方面。2.1 发电机出口电压迅速下降  外部供电线路短路时，发电机控制屏虽然出现了“强励动作”信号，但是在短路时，1#、2#、3#、4#发电机强励没能有效工作，已投运的四台发电机组的励磁系统均采用直流励磁机励磁方式，发电机组励磁调节装置采用的KFD-3装置，KFD-3励磁调节装置已运行了十年，由于磁性能的改变而起不到强励

4、的作用，致使厂用6KV工作母线电压下降较多。异步电动机的电磁转矩是与其端电压的平方成正比的，当电压降低10%时，电动机转速下降，转矩大约要降低19%。如果电动机拖动的机械负载不变，电压降低时，电动机转速下降，转差增大，定子电流也随之增大，这是导致电机保护误动重要因素2.2 35KV线路保护动作时限长   电厂35KV线路采用电“电流闭锁电压限时速断”作为线路的主保护，速断动作时间为0.5秒。从保护启动到断路器跳闸切除故障点，时间较长，导致厂用6KV母线残压较低，经短路电流计算，短路时6KV厂用母线电压残压仅为3.4KV，对

5、该厂电气系统冲击较大。由于6KV厂用母线电压下降较多，电动机工作电流瞬间升高，从而增大了电动机保护误动的机率。2.3电动机的保护继电器触点氧化   电动机保护现用的继电器已运行了十年，内部元件老化，启动接点氧化，特别是半导体元件热稳定性下降，经过一段时间的运行后，继电器整体输出特性变化。遇到电动机工作电流突然升高时，继电器误动。  从LL—11（12）型过流继电器原理图（图2）看：正常情况下，启动元件的动断触点Q1将电容C3短接。当电流为继电器动作电流时，Q继电器动作，发光二极管JD亮，Q1断开，C3经R7、R8开始充电。

6、此时给C3充电的电压最小，因此达到触发UJT所需电压的充电时间(即继电器动作时间)最长。当电流增大时，此时间将相应缩短，构成反时限特性。调整电位器R7即可改变继电器动作时间的整定值。如电流达到瞬动回路所整定的动作电流倍数时，R5的分压电压直接经D7去触发UJT构成继电器的瞬动特性。调整电位器R5即可改变瞬动回路的动作电流倍数。UJT触发后使J动作，J动作使DZ动作，断路器跳闸，电流消失，继电器返回。如J还未来得及动作，启动元件Q就因电流降低而返回，则继电器不会动作。   从短路冲击的瞬间，继电器动作跳闸看，电动机保护为速

7、断动作，然而，短路瞬间电动机的工作电流不可能达到速断保护定值。如果，过电流使Q启动，Q1断开，然后对C3充电，使继电器动作，动作时间一般较长，不可能瞬间跳闸。经测试Q1接点的实际接触电阻为760欧，远远大于继电器规程不大于2欧的要求。因Q1接点氧化接触不良，而使C3在正常的工作电流时，已被充电，然后，在瞬间增加的工作电流下，致使C3又迅速充电，这种情况下，在电动机正常工作电流下，电容C3已被充电，一旦，外界因素致使电动机工作电流瞬间增加，再次给电容C3充电，继电器就会在较短的时间内动作，造成保护误动。接下来，对继电器进行加

8、电流试验，以模拟继电器经过长期带负荷运行下的半导体元件的热稳定性，经过4小时的试验，发现单节晶体管UJT的峰值触发电压下降。3改进对策    3.1对4台机的强励回路进行认真检查，重新对强励启动继电器的定值及特性进行复核，确保了四台机组强励回路的一致性、可靠性。自备电厂发电机同轴的直流励磁机本体运行状况