论脱硫增压风机Ｔ饱和引起差动保护误动

[论文关键词]继电保护 电流互感器 饱和
　　[论文摘要]介绍湛江发电厂脱硫增压风机CT饱和引起各种电流继电器误动的原因，分析电流互感器饱和对电磁式电流继电器、晶体管或集成电路构成的模拟式电流继电器和微处理机构成的数字式电流继电器动作行为的影响。论述几种防止和抗御电流互感器饱和的方法和对策，如在较高一级的电压等级中的供电侧采取分列运行的方式以减少短路电流等。给出选择合适的保护装置和在新建系统中选择电流互感器的一些原则。

　　
　　一、引言
　　2008年，湛江发电厂出现过厂用大容量电动机（脱硫增压风机）启动时差动保护误动作的情况。究其原因，除个别是因为整定值的问题外，大多数是因电流互感器特性不理想甚至饱和而导致的。
　　众所周知，设计规程中对电流互感器的选型有严格的规定，要求保护用的电流互感器在通过15倍甚至是20倍额定电流的情况下，误差不超过5%或10%，即不出现饱和。而上面提及的出现差动保护误动的情况，无一例外地都选用了保护级的电流互感器。经过对 我厂的大容量电动机起动电流的核算，最大容量的电动机启动时电流大概是开关额定电流的3～5倍，远达不到电流互感器额定电流的15倍。那为什么差动保护还会因为电流互感器饱和而误动呢？以下是笔者对问题的一点思考。
　　
　　二、已建成厂用系统中防止TA饱和的方法与对策
　　（一）限制短路电流
　　在已建成厂用系统中可在较高一级的电压等级中就采取分列运行的方式以限制短路电流。分列运行后造成的供电可靠性的降低可通过备用电源自动投入等方式补救。在新建系统中短路电流过大可采取串联电抗器的做法来限制短路电流。
　　（二）增大保护级TA的变比
　　不能采用按负荷电流的大小确定保护级电流变比的方法，必须用保护安装处可能出现的最大短路电流和互感器的负载能力与饱和倍数来确定TA的变比。增大了保护级TA的变比能够有效的解决电流互感器特性不理想甚至饱和。湛江电厂脱硫增压风机6KV开关采用增大保护级TA的变比彻底解决了差动保护误动的隐患。但增大了保护级TA的变比后会给继电保护装置的运行带来一些负面影响，主要是不利于TA二次回路和继电保护装置的运行监视。
　　（三）减小电流互感器的二次负载
　　1．选用交流功耗小的继电保护装置。电磁型的电流差动继电器的交流电流功耗每回路可达8VA，而微机型继电器(如MDMB1系列)的交流电流功耗每回路仅0.5VA，相差一个数量级，应选用交流功耗小的继电保护装置。
　　2．尽可能将继电保护装置就地安装。TA的负载主要是二次电缆的阻抗，将继电保护装置就地安装，大大缩短了二次电缆长度，减小了互感器的负担，避免了饱和。另外，就地安装后，还简化了二次回路，提高了供电可靠性。就地安装方式对继电保护装置本身有更高的要求，特别是在恶劣气候环境下运行的能力和抗强电磁干扰的性能要好。
　　3．减小TA的二次额定电流。由于功耗与电流的平方成正比，将二次额定电流从5 A降至1 A，在负载阻抗不变的情况下，相应的二次回路功耗降低了25倍，互感器不容易饱和。

　减小了TA的二次额定电流也会对继电保护装置产生负面影响，二次电流减小后，必须提高继电器的灵敏度，而灵敏度和抗干扰能力是一对矛盾。对于就地安装的继电保护装置，由于二次电流电缆的长度很短，现场的电磁干扰水平又比较高，仍以选用二次额定电流为5 A的互感器为好。
　　（四）采用抗饱和能力强的继电保护装置
　　1．采用对电流饱和不敏感的保护原理或保护判据。例如，采用相位判别原理的继电器比采用幅值判别原理的继电器的抗TA饱和的性能要好，因为即使在严重饱和状态，正确地恢复电流的相位还是比较容易的；又如，采用负序过电流判据比采用相过电流判据的抗饱和性能要好，因为饱和状态下剩余电流的负序分量相对于灵敏的负序电流整定值是足够大的。当然，负序电流保护存在着TA二次回路断线时容易误动作、三相对称故障时会拒动、不易整定配合的缺点，要增加附加判据来克服。
　　2．采用对TA饱和不敏感的数字式保护装置。如前所述，瞬时值判别比平均值判别或有效值判别的抗TA饱和的性能要好。对于带时限的保护，电流的非周期分量对继电器的动作正确性和准确性的影响不大，采用全电流判别比采用工频分量判别的抗TA饱和性能要好。
　　3．有效地利用电流不饱和段的信息。TA在电流换向后的一段时间内不饱和，在短路开始的1/4周期内也不饱和，可以有效地加以利用。采用快速保护判据，在电流饱和前就正确地做出判断（例如高阻抗电流差动继电器）是一种典型的抗TA饱和做法。采用贮能电容或无源低通滤波器对饱和电流波形进行削峰填谷以缩小电流波形的间断角也是一种简单有效的办法。
　　
　　三、结语
　　为了避免差动保护的电流互感器大容量电动机启动时因电流过大出现饱和而导致差动保护误动作，除了在设备选型上要确保选用容量足够的保护级电流互感器外，还可根据电流互感器的伏安特性曲线和现场实测的电流互感器二次回路负载阻抗计算出电流互感器的饱和点，以此推算出在最大可能出现的穿越电流作用下，电流互感器是否会饱和以及差动保护是否会误动作。如计算结果显示电流互感器确会因较大穿越电流而饱和，则应更换更大容量的电流互感器，或将电流互感器二次回路的电缆截面加粗，以减小二次负载的阻抗，保证差动保护的可靠性。湛江电厂脱硫增压风机6KV开关通过增大保护级TA的变比彻底解决了差动保护误动的隐患，并且正在运行的断路器和继电保护装置没有更换掉因此兼顾了经济性。
　　
　　参考文献：
　　[1]贺家李、宋从矩，电力系统继电保护原理[M]. 第2版.北京：水利电力出版社，1985.

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