主变保护误跳闸原因分析及改进

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1  问  题  
   
    2004年4月，我局继电保护班对220 kV英章变电站英1号主变的JCBZ-316型集成电路保护进行定期检验，当工作进行到带开关传动试验时，在10 kV侧一个出线开关进行合闸操作过程中，直流屏出现“直流接地”信号，同时英1号主变中、低压侧开关误跳闸，且无任何掉牌信号。连续对该10 kV出线开关进行合闸试验，发现每进行3～4次合闸操作就会引起主变中、低压侧开关误跳闸，而主变高压侧开关却未出现误跳闸现象。针对这一保护误动现象，我们对其进行了认真分析。  
   
2  分  析  
2.1  硬件构成分析  
    由于该保护属集成电路保护，很多启动出口回路都采用直流24 V电源控制，抗干扰能力较其它保护相对较弱，合闸操作时直流系统出现冲击而且伴随着直流接地。所以初步分析认为，是直流系统电压波动对该集成电路保护产生干扰引起的误动。  
2.2  对直流系统电压波动的分析与检查  
    常规的液压机构、气动弹簧机构的合闸冲击电流均只有几安培，不足以对直流系统电压产生较大影响，而电磁机构的合闸冲击电流可达100多安培，对直流系统冲击很大，足以对保护装置产生干扰引起误跳闸。针对以上分析，检查和试验证实了在直流接地且直流系统出现冲击时，该保护的部分出口回路感应出干扰电压。高、中、低压三侧开关公用跳闸回路如图1所示。  
    在进行模拟试验时，发现图1中的X3:52端子能感应出10 V左右的直流电压，持续时间每次3～8 ms不等，使得13CZ出口继电器发生抖动，导致误跳闸。13CZ是高、中、低压三侧开关公用的跳闸出口继电器。         
    中、低压侧的跳闸回路与高压侧不同，分别如图2、图3(中、低压侧以中压侧为例)所示。  
    从图2中可以看出，13CZ出口中间继电器误动后，会直接导致中压侧开关误跳闸。而图3中，13CZ误动后启动手动跳闸中间继电器STJ，再由STJ接点接通高压侧的跳闸回路，这样就实现了强、弱电的隔离，而且通过手跳继电器(固有动作时间大约为10 ms)增加了跳闸延时，躲过了持续3～8 ms干扰电压的影响，所以高压侧开关不会误跳闸。  
   
3  改  进  
    通过以上模拟试验，在查清中、低侧开关误跳闸的原因后，根据该套保护跳闸回路是弱电启动、强电跳闸的原理，借鉴高压侧跳闸回路的接线方式，对原回路进行了改造，就是分别在中、低压跳闸回路中增加一个跳闸出口中间继电器。具体接线如图4所示(以中压侧为例)。  
    在图4中，2CKJ为900系列快速出口中间继电器，其动作时间接近8 ms，可以躲过持续3～8 ms的干扰电压。因该继电器工作电压是直流220 V，  
10 V左右的干扰电压对其基本上没有影响。  
4  效果检验  
    改进后，继电保护人员又连续10多次进行电磁机构合闸伴随直流母线接地试验及各种产生干扰电压情况下的试验，高、中、低压侧开关均未出现误跳闸现象。  
   
5  结束语  
    目前正在电力系统运行的许多集成电路继电保护，因受到当时技术水平的限制，保护功能较弱，维护复杂，正渐淘汰。而没有更换的该类保护，只有依靠继电保护技术人员认真分析保护的设计原理，在现场进行因地制宜的技术改造。  
    此次二次回路改进方案有效地解决了因直流电压波动引起的JCBZ-316型集成电路主变保护的中、低压侧误动问题，而且简单、经济。