关于长电缆保护误动的分析

(内蒙古呼和浩特金桥热电厂，内蒙古 呼和浩特 010020)
摘 要：文章通过现场试验和理论论证相结合，分析长电 缆保护在电流接地时，保护误动的情况，以内蒙古金桥热电厂的发变组非电量CSC-336F的系 统保护为例，分析其在直流母线正极和负极接地时发生误动的原因，阐明了在直流接地时， 保护线圈、长电缆分布电容对保护误动的影响。同时提出了解决保护误动的方法，以解决具 有长电缆的同类保护的误动。
关键词：发变组非电量系统保护；系统保护线圈电阻；电缆分布电容
中图分类号：TM757  文献标识码：A  文章编号：1007—6921(2009)03—0238—02 

在继电保护中，系统保护、启动失灵、跳母联、安全稳定装置是升压站至发变组保护的回路 ，其电缆长度可达620m，长电缆的电芯与电芯之间以及电芯与屏蔽层之间存在较大的电容 ，这些电容的存在将导致在直流母线正极或负极接地时，发生保护的误动作，在本文中就针 对在直流母线分别发生正极或负极接地时，分析长电缆保护的误动情况，并以系统保护为例 ，对误动情况加以分析，找出造成保护误动的影响因素，从而提出适合微机继电保护的解 决办法。
1 长电缆保护的等效电路

微机继电保护装置的典型开入回路接线如图1所示，为了分析直流接地对保护的影响，保护 也必须与监察直流系统绝缘装置联系起来，构成一个完整的回路，图1中忽略了电缆的电感 和导线电阻的影响，分布电容使用集中参数进行表示。根据图1可以得出其等效电路如图2所 示。
1.1 直流绝缘监察电阻R

为了监察直流系统的绝缘是否处于良好状态下运行，均设置了绝缘监察装置。其中R为+KM- KM对地等效绝缘电阻，且直流母线正负极绝缘电阻相等。220kV升压站的启动失灵保护、跳 母联、安全稳定装置接在升压站直流馈线屏上，主厂房的非电量系统保护接在主厂房的直流 馈线屏上。用万用
1.2 直流母线正负极对地电容C₁和C₂

C₁、C₂分别为直流母线的对地电容，母线对地电容减缓了母线对地电压的变化，间接减 轻了母线接地的危害。
1.3 电缆分布电容C₃

C₃为长电缆的分布电容，是不可忽视的。在金桥热电厂发变组保护中，系统保护从保护屏 到升压站的电缆长度为620m，保护接点分别由母差柜BP-2B和WMZ-41送至非电量保护柜，启 动同一保护线圈，此时相当于将两电缆并联接入，从而使电缆电容成2倍增加。经实测BP-2B 电缆的分布电容为C3=21μf。WMZ-41电缆的分布电容为C₃=20μf，两根电缆分布电容为 C₃=40μf。

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1.4 开关D

D为等效电路中用来模拟+KM接地故障的开关。当开关在打开位置时，为模拟故障前状态 ；当开关闭合时，为模拟故障后状态，由于电容元件的存在，所以在计算时采用拉氏变换的 方法。
1.5 保护线圈KS、KCO、R₁

KS为保护动作信号继电器，KCO为保护出口继电器，其中外串电阻R1。经测量金桥热电厂所 用发变组非电量保护型号为CSC-336F的系统保护的两线圈的总阻值为5210欧。
2 直流母线接地故障分析
2.1 故障前状态
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 2.2 故障后状态

当+KM发生接地故障时，即开关 D合上的瞬间，图3形成回路，因此此时与保护接点是否动作 无关系。由于电容C₁、C₃的存在，在分析计算时可采用拉氏变换公式计算直流接地故障 ，首先根据图2进行拉氏变换，可以得出拉氏变换计算图，如图3所示。在故障时，最主要是 计算加在保护线圈等效电阻R上的电压U_kco。根据U_kco的大小可以分析保护动 作情况，计算时根据回路的特点可以运用回路电流法，计算得：

为CSC-336F的 系统保护的技术参数为：R=R_ks＋R_kco＋R₁＝5.21KΩ，C₃=20μF，直接跳闸出口时间不大于20ms。

计算得μ_KCO(t)是关于时间常数的指数递减函数，并可以得出电缆越长，C₃值越大 ，或者保护线圈阻值过大，都将使得τ值变将小，从而引起μ_KCO(t)增大，更易导致 在直流母线发生接地时KCO误动作。

由于启动失灵、跳母联、安全稳定装置保护与系统保护的原理相同，与系统保护的直流接地 误动情况相同，本文就不再分析其他保护了。
3 解决措施

根据以上在直流母线发生接地时，分析的影响保护误动作的因素，可以从参数R、τ、T出发 ，通过改变它们的数值以达到防止保护误动的目的，下面提出几种办法解决保护误动作：
3.1 在允许条件下，适当增加出口继电器的动作时间，可使KCO线圈两端的电压明显下降， 对防止接地误动有利，但是，这种措施往往会在保证可靠动作情况下，影响到保护的快速性 。
3.2 由以上推论得出，当t=0s时，U_kco=110V，因此，只要保证KCO得动作电压满足 55%U_N≤U_K·act≤70%U_N，即可加装大功率启动继电器，就可防止误动。金桥热 电厂采用北京四方继保自动化股份有限公司的CSN-11型轨道继电器，此种继电器具有体积小 、启动灵敏、可靠性高等特点。如系统保护，从母差柜到发变组保护柜先启动中间继电器线 圈，再启动系统保护的线圈，CSN-11型轨道继电器的功率为大于等于4.8W。能可靠的躲过直 流母线接地时的加在KCO的电压。
3.3 可建议厂家适当降低出口继电器的线圈电阻，(可采用并接电阻方式)，这样不仅降 低稳态分量，同时也降低了时间常数，对防止接地误动有利。
3.4 金桥热电厂在为保护加装大功率继电器时，将BP-2B和WMZ-41电缆分开分别启动一块继 电器，以便减小电缆的分布电容的大小。
［参考文献］
［1］ 邹森元编著，电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点［M］.北京： 中国电力出版社，2005.
［2］ CSC-336F数字式非电量保护装置说明书［M］.北京：北京四方继保自动化股份 有限公司，2005.