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摘要：電力系統(tǒng)在運(yùn)行時常常因為系統(tǒng)中的過電流保護(hù)發(fā)生誤動作而造成事故，給經(jīng)濟(jì)帶來巨大的損失。該文針對過電流保護(hù)誤動作進(jìn)行分析，且針對各種情況提出了應(yīng)采取的措施，并提出了過電流保護(hù)改進(jìn)的方向。 

　　關(guān)鍵詞:過流保護(hù)誤動作；勵磁涌流；諧波；振蕩閉鎖 

　　我國目前正處在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要時期，各行各業(yè)對電力的需求日益增加。因此，預(yù)防用電事故就成為迫切需要解決的問題。電力系統(tǒng)在運(yùn)行中，可能發(fā)生各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見的也是最危險的故障是發(fā)生各種形式的短路，在發(fā)生短路時流過故障點的短路電流很大，有可能破壞系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，因此需要在系統(tǒng)中配置過電流保護(hù)。然而，在某些情況下，即使采用的過電流保護(hù)裝置的動作值和時間匹配得很合理，但由于與系統(tǒng)中其他的保護(hù)不能很好地配合而導(dǎo)致其誤動作，造成整個系統(tǒng)故障。因此隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的日趨緊密，過電流保護(hù)能否正確動作，對電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行非常重要。 

　　1 相關(guān)概念 

　　過電流保護(hù)的工作原理：當(dāng)流過系統(tǒng)的電流值超過過電流保護(hù)裝置整定的動作值，且經(jīng)過一定的時間延時后使保護(hù)裝置動作，切斷故障電路，這就是過電流保護(hù)的動作原理。 

　　過電流保護(hù)接線方式：過電流保護(hù)的接線方式是指保護(hù)中電流互感器與繼電器的連接方式。正確地選擇保護(hù)的接線方式，對保護(hù)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性能都有很大影響。其基本接線方式有三種：三相三繼電器的完全星形接線方式，兩相兩繼電器的不完全星形接線方式，兩相一繼電器的兩相電流差接線方式。其中三相三繼電器完全星形接線方式，對各種形式的短路都起保護(hù)作用，且靈敏度高，而兩相兩繼電器不完全星形接線和兩相一繼電器的兩相電流差接線方式，只能對三相短路和各種相間短路起保護(hù)作用，當(dāng)在沒有裝電流互感器的一相發(fā)生短路時，保護(hù)不會動作。 

　　2 過電流保護(hù)誤動作原因及采取的措施 

　　2.1 勵磁涌流與和應(yīng)涌流的影響 

　　勵磁涌流實質(zhì)上是斷路器操作時引起的電磁暫態(tài)現(xiàn)象，是由于變壓器內(nèi)磁通飽和而引起的。此外，自動勵磁調(diào)節(jié)裝置的自激振蕩和一次設(shè)備的鐵磁諧振等因素也會造成間隙性勵磁涌流，勵磁涌流的大小與合閘角有關(guān)，當(dāng)合閘角為零時，變壓器鐵芯處于高度飽和狀態(tài)，勵磁涌流可達(dá)額定電流的6~8倍，即使不是合閘角為零的極端情況，也有可能使過電流保護(hù)誤動。對于這種誤動，一般采用帶有二次諧波閉鎖功能的電流保護(hù)，以防止勵磁涌流導(dǎo)致電流保護(hù)誤動。 

　　當(dāng)變電站有2臺以上主變時，一臺變壓器空載合閘，會產(chǎn)生勵磁涌流，而如果涌流較大，將使得并列運(yùn)行的其他變壓器中產(chǎn)生和應(yīng)涌流。和應(yīng)涌流具有以下特征：①合閘變壓器電流始終具有涌流特征，但涌流衰減速度不一致，前面很快，取決于系統(tǒng)與變壓器電阻之和，后面很慢，僅與兩臺變壓器的原邊等效電阻有關(guān)；②系統(tǒng)電流大小與涌流大小相關(guān)，開始幾個周波有涌流特征，隨著和應(yīng)涌流的出現(xiàn)，系統(tǒng)電流逐漸對稱起來，涌流特征消失，同時期衰減速度很慢，與此時變壓器涌流衰減的速度一致。和應(yīng)涌流由于具有涌流特征，因此其幅值也很大，且其持續(xù)時間較長，容易造成保護(hù)誤動，對于這種情況，考慮提高電流定值或引入電壓閉鎖元件，防止過電流保護(hù)誤動。 

　　2.2 不平衡電壓、電流的影響 

　　當(dāng)系統(tǒng)故障為電機(jī)三相繞組的中心抽頭錯誤接地所引起的時候，電網(wǎng)對地電壓會出現(xiàn)嚴(yán)重的不平衡，如此不平衡的電壓加在電機(jī)三相繞組上，就會出現(xiàn)過電流保護(hù)誤動作。對于這種情況采取將繞組中心抽頭的地線改接電機(jī)外殼，使中心抽頭懸浮即可。 

　　2.3 諧波電流的影響 

　　由于系統(tǒng)中有諧波分量的電力機(jī)車等設(shè)備運(yùn)行時，會向系統(tǒng)注入一定的諧波電流，電容器組是諧波電流的主要負(fù)荷支路，電容器的等值阻抗比正常方式要小，因此電容器流過的諧波電流比正常方式要大，經(jīng)過TA轉(zhuǎn)變到保護(hù)裝置的二次電流波形發(fā)生嚴(yán)重畸變，諧波與基波幅值疊加后，出現(xiàn)尖峰值較高的電流，當(dāng)系統(tǒng)中的繼電器采用靜態(tài)抗飽和型電流繼電器時，由于其原理是檢測電流峰值，則電流波形畸變程度越大，該繼電器感受到的電流有效值比基波電流有效值大很多，則可能造成過電流保護(hù)誤動。對于這種情況，一般采用將靜態(tài)抗飽和型電流繼電器換成電磁型繼電器來防止誤動作。 

　　2.4 沖擊電流的影響 

　　電廠廠用電在與備用電源切換的過程中，在合閘瞬間會產(chǎn)生沖擊電流，沖擊電流是一個衰減極快的電流，它的大小與合閘速度有關(guān)，合閘時間越快，其殘壓衰減的越小，因此，備用變壓器母線電壓和電動機(jī)殘壓的壓差也越小，這樣其合閘沖擊電流也越小。當(dāng)沖擊電流大于備用電源變壓器過電流保護(hù)整定值，就會使過電流保護(hù)誤動。對于這種情況，可以采用以下措施：①采用快速斷路器；②盡可能快地投上備用斷路器；③備用變壓器過電流保護(hù)加一定的時間延時以躲過沖擊電流。 

　　2.5變壓器環(huán)流的影響 

　　當(dāng)變壓器產(chǎn)生勵磁涌流時，由于勵磁涌流中含有大量二次諧波和三次諧波分量，而其中的三次諧波成分將耦合到低壓側(cè)的△繞組內(nèi)部，在△繞組內(nèi)部形成環(huán)流；當(dāng)變壓器高壓側(cè)及出線發(fā)生接地故障時，將有零序電流產(chǎn)生，此零序電流同樣將耦合到變壓器低壓側(cè)的△繞組內(nèi)部，在變壓器△繞組內(nèi)部形成環(huán)流。對于變壓器低壓側(cè)過電流保護(hù)，當(dāng)環(huán)流大于過電流保護(hù)整定值時，將會造成過電流保護(hù)誤動。對于由這種因素造成的過電流保護(hù)誤動，一般采用通過一定的時間延時來躲過。 

　　2.6 電機(jī)啟動電流的影響 

　　對于工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)，由于其電網(wǎng)處于電力系統(tǒng)的末端，工作電壓很不穩(wěn)定。在負(fù)荷高峰期，工作電壓可能低于額定電壓10%~20%，而在負(fù)荷低谷期又可能超過額定電壓10%~15%，因此，電機(jī)的實際啟動電流可能大于額定啟動電流，從而可能使過電流保護(hù)裝置誤動。 

　　對于干線過電流保護(hù)的動作電流是按躲過最大一臺電機(jī)啟動，其他電機(jī)正常工作的條件整定的。這種計算方法在并聯(lián)電機(jī)臺數(shù)少，且各并聯(lián)電機(jī)容量相差較大時是合適的。若并聯(lián)電機(jī)臺數(shù)較多，各臺電機(jī)容量相近時，就有可能因多臺電機(jī)自啟動電流（各并聯(lián)電機(jī)之和）大于干線過電流保護(hù)動作電流而使干線過電流保護(hù)裝置誤動作。 

　　有些機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行中需要反向運(yùn)轉(zhuǎn)，有時甚至是急停急開，此時電機(jī)相當(dāng)于反接制動。在此過程中，電機(jī)電流可能會達(dá)到額定啟動電流的2倍左右，因而也可能使過電流保護(hù)誤動。 

　　對于這幾種情況下的誤動一般采用增大可靠系數(shù)的方法來防止其誤動。 

　　2.7 弧光接地故障引起的誤動 

　　如果接地故障不是一種純金屬性質(zhì)的接地，而是一種間隙性的弧光接地故障時，當(dāng)線路較短時，接地電流是很小的，在這種情況下，許多弧光接地故障變得不能自動熄滅。電力線路一旦發(fā)生了不能熄滅的弧光接地故障，由于電壓的升高，電容電流也會隨電壓的升高而增大。一旦這個電流達(dá)到了過電流保護(hù)的整定值，就會造成過電流保護(hù)誤動作。對于這種情況下的誤動，一般采用在電力線路中并聯(lián)電抗器，以及調(diào)整過電流保護(hù)整定值的方法來防止其誤動作。 

　　2.8 系統(tǒng)振蕩的影響 

　　當(dāng)電力系統(tǒng)由于輸電線路輸送功率過大，超過靜穩(wěn)定極限；或由于短路故障切除緩慢，以及非同期自動重合閘不成功等原因引起電力系統(tǒng)振蕩時，系統(tǒng)中會產(chǎn)生幅值和相位隨振蕩角不斷變化的振蕩電流，當(dāng)振蕩電流大于過電流保護(hù)的動作值時，保護(hù)發(fā)生誤動作。但是振蕩時，系統(tǒng)失去穩(wěn)定后的第一個振蕩周期較長，后來的振蕩周期就縮短。因此保護(hù)的動作時間只要大于1.5～2 s，則在振蕩中雖然過流繼電器會動作，但在出口元件動作之前過流繼電器又返回了，所以不會造成過電流保護(hù)誤動作。還可以在過流裝置中加入振蕩閉鎖裝置，當(dāng)系統(tǒng)只發(fā)生振蕩而無故障時，振蕩閉鎖裝置將過電流保護(hù)可靠閉鎖，振蕩結(jié)束后立即將過電流保護(hù)開放，以實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的保護(hù)。 

　　2.9 運(yùn)行維護(hù)上不到位 

　　發(fā)電機(jī)反時限過電流保護(hù)，斷路器三相跳閘，誤動原因為發(fā)電機(jī)TA端子箱的電流端子發(fā)生松動，造成保護(hù)誤動。 

　　線路AB相故障，同時，電廠發(fā)電機(jī)負(fù)序反時限保護(hù)誤動跳閘，原因是該保護(hù)時間繼電器（晶體管型）絕緣降低，失去時間特性，待負(fù)序電流動作即引起無時限跳閘。 

　　發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù)（老式電磁型）的電流回路插件內(nèi)至大電流端子的接線有一相松動，產(chǎn)生負(fù)序電流，引起負(fù)序電流保護(hù)誤動，出口跳閘。 

　　發(fā)電機(jī)負(fù)序過電流保護(hù)，插件接觸不良，造成保護(hù)誤動出口跳閘。 

　　2.10 制造部門責(zé)任 

　　發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)部電流回路的負(fù)序保護(hù)用小TA輸出接線柱脫焊，造成三相不平衡，引起TA斷線和負(fù)序過電流保護(hù)動作，發(fā)電機(jī)停機(jī)。 

　　發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù)（不對稱過負(fù)荷保護(hù)），因繼電器整定阻值變化，造成定值漂移，引起保護(hù)誤動跳閘。 

　　發(fā)電機(jī)跳閘，出現(xiàn)“不對稱過負(fù)荷保護(hù)動作”信號，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)保護(hù)裝置內(nèi)的繼電器絕緣不好，其接點直接接通出口跳閘。 

　　發(fā)電機(jī)跳閘，出現(xiàn)“不對稱過負(fù)荷保護(hù)動作”信號，經(jīng)查錄波圖發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)B、C相電流偏大，負(fù)序電流偏大，當(dāng)時斷路器C相跳閘，因受跳閘沖擊，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生較大負(fù)序電流，且裝置內(nèi)元件性能不穩(wěn)定引起誤動。 

　　大霧天氣，多條220 kV線路跳閘，發(fā)電機(jī)負(fù)序過電流保護(hù)動作跳閘。繼電器采用積分原理構(gòu)成，分析認(rèn)為系統(tǒng)多次故障時，繼電器每次故障均充電，但其放電過程較慢，系統(tǒng)再次故障時動作跳閘。

　　3 結(jié)論 

　　過電流保護(hù)裝置在整個電力系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用，它動作的正確與否對系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行有重大影響。因此，在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，防止過電流保護(hù)裝置誤動作就顯得非常重要。除了對工作人員進(jìn)行嚴(yán)格的培訓(xùn)，在裝置合理設(shè)定其動作值和延時時間，以及在裝置中加設(shè)振蕩閉鎖，或電壓閉鎖裝置等措施之外，今后發(fā)展的趨勢是研制新型繼電器，利用系統(tǒng)在故障時流過電路的電流的其它特性（如電流的不對稱性等）作為保護(hù)的信號源，提高過電流保護(hù)的可靠性，以保證過電流保護(hù)在不該動作的情況下不發(fā)生誤動，從而保證整個電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。