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反時(shí)限過電流保護(hù)誤動(dòng)原因分析及對策

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反時(shí)限過電流保護(hù)誤動(dòng)原因分析及對策

1概述

鄭州煤炭產(chǎn)業(yè)團(tuán)體有限責(zé)任公司東風(fēng)電廠是企業(yè)的自備電廠,發(fā)電機(jī)以“發(fā)電機(jī)—變壓器組”單元接線方式經(jīng)三繞組變壓器與110KV電網(wǎng)系統(tǒng)和35KV供電母線系統(tǒng)相連接,廠用工作電源通過廠用饋線取自變壓器6KV側(cè)。其一次系統(tǒng)簡圖如圖1。東風(fēng)電廠發(fā)電機(jī)組已經(jīng)投運(yùn)了十年,電廠的機(jī)組監(jiān)測和控制選用的儀器和設(shè)備大多是科技含量低的產(chǎn)品,性能不夠完善,穩(wěn)定性較差。廠用高壓電機(jī)采用兩相兩繼電器過電流保護(hù)作為電動(dòng)機(jī)的主保護(hù),電流繼電器選用LL—11型反時(shí)限過電流繼電器,為電動(dòng)機(jī)提供過電流和速斷保護(hù)。2004年,由于華鑫鋁廠供電線路短路沖擊,東風(fēng)電廠廠用電工作電壓下降較多,LL-11型反時(shí)間繼電器誤動(dòng),1#鍋爐送風(fēng)機(jī)跳閘,1#鍋爐滅火。電力分析儀| 諧波分析儀| 發(fā)生器| 多用表| 驗(yàn)電筆| 示波表| 電流表| 鉤表| 測試器| 電力計(jì)| 電力測量儀| 光度計(jì)| 電壓計(jì)| 電流計(jì)

2 存在的題目分析

2004年以來,共出現(xiàn)了2次類似事故,故障現(xiàn)象基本相同,皆為35KV供電線路短路沖擊所引起。事故發(fā)生后,廠有關(guān)技術(shù)職員針對故障現(xiàn)象進(jìn)行了全面討論分析,并對1#鍋爐送風(fēng)機(jī)保護(hù)二次回路具體檢查,排除了以下幾個(gè)方面的原因:電動(dòng)機(jī)繼電保護(hù)二次接線錯(cuò)誤;電動(dòng)機(jī)電流互感器內(nèi)部有匝間短路,導(dǎo)致電流互感器變比變小;電動(dòng)機(jī)用電流繼電器,保護(hù)定值誤整定等。東風(fēng)電廠委托河南豫電電力工程設(shè)計(jì)事務(wù)所對鄭媒團(tuán)體內(nèi)部電網(wǎng)的電力系統(tǒng)潮流分析計(jì)算,針對可能發(fā)生的運(yùn)行方式和故障特點(diǎn)進(jìn)行防真試驗(yàn),另一方面將LL—11型反時(shí)限過電流繼電器送到生產(chǎn)廠家進(jìn)行繼電器校驗(yàn)。試驗(yàn)及校驗(yàn)結(jié)果顯示,繼電器誤動(dòng)的原因可回納為以下三個(gè)方面。工具包| 工具箱| 零件盒| 其它儀器| 鉆頭| 六角扳手| 鉗子| 斜嘴鉗| 尖嘴鉗|

2.1 發(fā)電機(jī)出口電壓迅速下降

外部供電線路短路時(shí),發(fā)電機(jī)控制屏固然出現(xiàn)了“強(qiáng)勵(lì)動(dòng)作”信號(hào),但是在短路時(shí),1#、2#、3#、4#發(fā)電機(jī)強(qiáng)勵(lì)沒能有效工作,已投運(yùn)的四臺(tái)發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁系統(tǒng)均采用直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁方式,發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置采用的KFD-3裝置,KFD-3勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置已運(yùn)行了十年,由于磁性能的改變而起不到強(qiáng)勵(lì)的作用,致使廠用6KV工作母線電壓下降較多。異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是與其端電壓的平方成正比的,當(dāng)電壓降低10%時(shí),電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降,轉(zhuǎn)矩大約要降低19%。假如電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的機(jī)械負(fù)載不變,電壓降低時(shí),電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降,轉(zhuǎn)差增大,定子電流也隨之增大,這是導(dǎo)致電機(jī)保護(hù)誤動(dòng)重要因素

2.2 35KV線路保護(hù)動(dòng)作時(shí)限長

電廠35KV線路采用電“電流閉鎖電壓限時(shí)速斷”作為線路的主保護(hù),速斷動(dòng)作時(shí)間為0.5秒。從保護(hù)啟動(dòng)到斷路器跳閘切除故障點(diǎn),時(shí)間較長,導(dǎo)致廠用6KV母線殘壓較低,經(jīng)短路電流計(jì)算,短路時(shí)6KV廠用母線電壓殘壓僅為3.4KV,對該廠電氣系統(tǒng)沖擊較大。由于6KV廠用母線電壓下降較多,電動(dòng)機(jī)工作電流瞬間升高,從而增大了電動(dòng)機(jī)保護(hù)誤動(dòng)的機(jī)率。

2.3 電動(dòng)機(jī)的保護(hù)繼電器觸點(diǎn)氧化

電動(dòng)機(jī)保護(hù)現(xiàn)用的繼電器已運(yùn)行了十年,內(nèi)部元件老化,啟動(dòng)接點(diǎn)氧化,特別是半導(dǎo)體元件熱穩(wěn)定性下降,經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行后,繼電器整體輸出特性變化。碰到電動(dòng)機(jī)工作電流忽然升高時(shí),繼電器誤動(dòng)。

從LL—11(12)型過流繼電器原理圖(圖2)看:正常情況下,啟動(dòng)元件的動(dòng)斷觸點(diǎn)Q1將電容 C3短接。當(dāng)電流為繼電器動(dòng)作電流時(shí),Q繼電器動(dòng)作,發(fā)光二極管JD亮,Q1斷開,C3經(jīng)R7、R8開始充電。此時(shí)給 C3充電的電壓最小,因此達(dá)到觸發(fā)UJT所需電壓的充電時(shí)間(即繼電器動(dòng)作時(shí)間)最長。當(dāng)電流增大時(shí),此時(shí)間將相應(yīng)縮短,構(gòu)成反時(shí)限特性。調(diào)整電位器R7即可改變繼電器動(dòng)作時(shí)間的整定值。如電流達(dá)到瞬動(dòng)回路所整定的動(dòng)作電流倍數(shù)時(shí),R5的分壓電壓直接經(jīng)D7往觸發(fā)UJT構(gòu)成繼電器的瞬動(dòng)特性。調(diào)整電位器R5 即可改變瞬動(dòng)回路的動(dòng)作電流倍數(shù)。UJT觸發(fā)后使J動(dòng)作,J動(dòng)作使DZ動(dòng)作,斷路器跳閘,電流消失,繼電器返回 。如J還未來得及動(dòng)作,啟動(dòng)元件Q就因電流降低而返回,則繼電器不會(huì)動(dòng)作。

從短路沖擊的瞬間,繼電器動(dòng)作跳閘看,電動(dòng)機(jī)保護(hù)為速斷動(dòng)作,然而,短路瞬間電動(dòng)機(jī)的工作電流不可能達(dá)到速斷保護(hù)定值。假如,過電流使Q啟動(dòng),Q1斷開,然后對C3充電,使繼電器動(dòng)作,動(dòng)作時(shí)間一般較長,不可能瞬間跳閘。經(jīng)測試Q1接點(diǎn)的實(shí)際接觸電阻為760歐,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于繼電器規(guī)程不大于2歐的要求。因Q1接點(diǎn)氧化接觸不良,而使C3在正常的工作電流時(shí),已被充電,然后,在瞬間增加的工作電流下,致使C3又迅速充電,這種情況下,在電動(dòng)機(jī)正常工作電流下,電容C3已被充電,一旦,外界因素致使電動(dòng)機(jī)工作電流瞬間增加,再次給電容C3充電,繼電器就會(huì)在較短的時(shí)間內(nèi)動(dòng)作,造成保護(hù)誤動(dòng)。接下來,對繼電器進(jìn)行加電流試驗(yàn),以模擬繼電器經(jīng)過長期帶負(fù)荷運(yùn)行下的半導(dǎo)體元件的熱穩(wěn)定性,經(jīng)過4小時(shí)的試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)單節(jié)晶體管UJT的峰值觸發(fā)電壓下降。

3改進(jìn)對策

3.1對4臺(tái)機(jī)的強(qiáng)勵(lì)回路進(jìn)行認(rèn)真檢查,重新對強(qiáng)勵(lì)啟動(dòng)繼電器的定值及特性進(jìn)行復(fù)核,確保了四臺(tái)機(jī)組強(qiáng)勵(lì)回路的一致性、可靠性。自備電廠發(fā)電機(jī)同軸的直流勵(lì)磁機(jī)本體運(yùn)行狀況良好,只需更換自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器即可滿足發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。KMLB-JY可控硅勵(lì)磁裝置已廣泛應(yīng)用于火電、水電發(fā)電機(jī)組,特別是用于機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)的改造,取得了良好的效果。該廠有四臺(tái)發(fā)電機(jī)組,為了進(jìn)步機(jī)組的運(yùn)行可靠性,應(yīng)增設(shè)備用勵(lì)磁系統(tǒng),在發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)發(fā)生故障一時(shí)又無法修復(fù)的情況下,啟動(dòng)備用勵(lì)磁系統(tǒng)。規(guī)程也有明確有規(guī)定,當(dāng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)為同軸直流發(fā)電機(jī)供電時(shí),對于地區(qū)重要的發(fā)電廠或發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)為3臺(tái)及以上的發(fā)電廠,可裝設(shè)一套備用勵(lì)磁裝置。東風(fēng)電廠在發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)上和其重要性上,都必須裝設(shè)備用勵(lì)磁系統(tǒng)。工作特性滿足四臺(tái)機(jī)組中的任一臺(tái)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的要求,還能很方便地切換供給任一發(fā)電機(jī)勵(lì)磁。

3.2 對35KV外供線路的保護(hù)回路進(jìn)行改造。將“電流閉鎖電壓限時(shí)速斷”改為“電流閉鎖電壓瞬時(shí)速斷”。保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限為0秒,縮短外供線路短路時(shí)對該廠電力系統(tǒng)的沖擊時(shí)間。

3.3 在主要輔機(jī)保護(hù)回路中,選用特性更加穩(wěn)定的SL—12 型反時(shí)限電流繼電器替換LL—11(12)型。改造的繼電器選用SL-12/12型兩相過流繼電器。該繼電器為集成電路兩相反時(shí)限過電流繼電器,應(yīng)用在交流電力系統(tǒng),作為電機(jī)、變壓器及輸電線的過負(fù)荷和短路保護(hù)。動(dòng)作電流整定值為3~12A,10倍動(dòng)作電流下的反時(shí)限延時(shí)時(shí)間為1~16S,速動(dòng)電流整定值倍數(shù)為2~20倍,在動(dòng)作電流整定值范圍內(nèi),反時(shí)限延時(shí)特性上任一點(diǎn)的延時(shí)時(shí)限均能得到精確的控制。這種繼電用具有自動(dòng)選擇兩相中故障較嚴(yán)重的一相作為保護(hù)對象的功能,兩相的動(dòng)作電流可分別整定。

繼電器的動(dòng)作原理是輸進(jìn)電流信號(hào)經(jīng)過電流互感器,整流濾波后,由選通器選通故障電流較大的一相,并將電流信號(hào)分別送到速動(dòng)啟動(dòng),及反時(shí)限回路,假如繼電器的輸進(jìn)電流大于動(dòng)作整定值,則啟動(dòng)回路動(dòng)作,啟動(dòng)反時(shí)限延時(shí)回路,達(dá)到預(yù)定的時(shí)間后,立即出口跳閘。假如繼電器的輸進(jìn)的電流很大,達(dá)到或超過速動(dòng)電流整定值,則繼電器不經(jīng)過反時(shí)限延時(shí),在很短的時(shí)間內(nèi)出口跳閘。該繼電器與LL-12/10系列反時(shí)限過流繼電器相比具有電流回路消耗小、精度高,便于現(xiàn)場整定等優(yōu)點(diǎn),其良好的可靠性,大大降低了保護(hù)的誤動(dòng)率。即滿足設(shè)備保護(hù)性能要求,又便于改造安裝。

4 結(jié)論

4.1更換勵(lì)磁調(diào)節(jié)器,當(dāng)外部系統(tǒng)故障沖擊時(shí),母線電壓在故障切除2秒內(nèi)恢復(fù)到正常電壓水平,發(fā)電機(jī)組不失步。
4.2 35KV線路保護(hù)動(dòng)作時(shí)間減少了。保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限僅為斷路器的固有動(dòng)作時(shí)限,減少了對電廠內(nèi)部的沖擊。電廠能迅速切除與故障點(diǎn)的聯(lián)接。
4.3廠用電高壓輔機(jī)的保護(hù)繼電器改造后,即滿足設(shè)備保護(hù)性能要求,又便于改造安裝。進(jìn)步了保護(hù)的可靠性。

自2004年底改造完成后,2005年經(jīng)歷了幾次較大的外部供電線路短路沖擊,電廠運(yùn)行情況正常,沒有再出現(xiàn)類似事故的發(fā)生。

發(fā)布人:2011/12/30 10:57:001972 發(fā)布時(shí)間:2011/12/30 10:57:00 此新聞已被瀏覽:1972次