直流接地造成10kV開關非電量保護誤動分析與處理

黃盛聰，錢曉忠，胡　敏（湖南黑麋峰抽水蓄能有限公司，湖南 長沙 410213）

直流接地造成10kV開關非電量保護誤動分析與處理

黃盛聰，錢曉忠，胡敏
（湖南黑麋峰抽水蓄能有限公司，湖南 長沙 410213）

摘要：黑麋峰電廠10kV廠用電系統運行期間，由于直流系統異常，造成220V直流系統接地，并造成10kV開關保護裝置REX521非電量保護開入繼電器動作，開關誤跳閘，影響了廠用電系統的正常運行。針對此次直流系統異常造成非電量保護開入繼電器動作的原因進行分析，并提出解決方案。

關鍵詞：直流接地；繼電器；電容；非電量保護

0　引言

2009年12月22日，我廠3號機組400V自用變非電量保護動作，導致3號機組自用電10kV饋線開關318跳閘（該保護裝置接收10kV開關下端變壓器溫度過高跳閘信號）。同類事件發生過多次，影響了廠用電系統的正常運行。針對這一情況，我廠立即組織了故障調查與原因分析。

1　故障原因分析

通過分析比較以往10kV開關非電量保護誤動跳閘事件，發現上庫、下庫的400V變壓器高壓側10kV開關非電量保護從未誤動過，誤動跳閘都集中在主廠房400V變壓器高壓側的10kV開關非電量保護；主廠房10kV系統與廠用變壓器安裝位置相對較遠，相應的變壓器溫控器至10kV開關非電量保護跳閘回路電纜較長，容易對地形成分布電容，而10kV開關非電量保護外部開入采用光耦繼電器開入，功率較小（遠小于1W），當直流控制系統出現接地等異常情況時，形成了類似電容放電的現象，導致10kV開關非電量保護開入光耦動作，引起保護誤動跳閘。

直流電源的變化包括：直流正端接地，引起負端對地電壓的升高；直流負端接地，引起正端對地電壓的升高；以及直流正、負接地位置的轉換，引起負、正端對地電壓的升高等都會對控制回路的中間繼電器產生影響，下面以操作回路直流瞬時接地為例，加以說明：

圖1直流正接地TJR回路圖

回路接線如圖1所示，它與直流系統絕緣監察裝置聯系在一起，構成一個完整的回路。圖中C1、C2為蓄電池正、負對地電容；C3為電纜對地電容，TJR為出口繼電器，E為直流電壓

當正極接地時，TJR線圈兩端的電壓值，可用等值電路來計算：

圖2等值電路圖

進行拉氏變換后，等效電路見圖3。

圖3拉氏變換計算圖

其中R=RTJR=6.4kΩ

圖4R兩端電壓變化的曲線圖

負極接地，出口繼電器的工況、計算方法同正極接地的計算。

當電源電壓越高，對地分布電容越大，TJR繼電器線圈兩端的電壓越高，持續時間越長，繼電器越易動作。

繼電保護及電網安全自動化裝置檢驗條例明確規定：由變壓器、電抗器瓦斯保護啟動中間繼電器，由于連線長，電纜電容大，為避免電源正極接地誤動作，應采用較大啟動功率的中間繼電器。

建議：當驅動操作箱直跳回路的電纜較長，分布電容較大時，可通過提高繼電器的啟動功率防止繼電器誤動。

2　改造方案

通過以上分析，針對我廠出現的此類情況，根據《繼電保護和安全裝置技術規程（GB14285-2006）》中有關對繼電保護和安全自動裝置二次回路的“對經長電纜跳閘的回路，應采取防止長電纜分布電容影響和防止出口繼電器誤動的措施”規定，結合現場實際，決定在主廠房10kV開關非電量保護開入光耦繼電器上采用并聯加裝抗干擾繼電器的方法，提高光耦繼電器啟動功率，防止非電量保護誤動。

根據統計，需要加裝非電量保護抗干擾繼電器的10kV開關涉及10kVI段5個開關（311、315、317、318和319開關）、10kVⅢ段5個開關（333、334、336和338開關），抗干擾繼電器采用南瑞繼保生產的NR0520A型抗干擾繼電器。

NR0520A型抗干擾繼電器的原理介紹：NR0521繼電器盒采用了兩級繼電器串聯的設計方式：第一級繼電器動作后，接通第二級繼電器的電源，同時通過繼電器節點將功率較大的電阻短路，降低動作后的保持功率。外部開入信號經過繼電器盒重動后給出兩組接點。該繼電器盒具有以下特點：

（1）起動功率大于5W；

（2）動作電壓為55%～70%的額定電壓（DC110V 或DC220V）；

（3）額定電壓下動作速度不大于20ms；

（4）加入220V交流電壓，能夠可靠不動作（第一級繼電器抖動，但第二級繼電器不出口）。

NR0521繼電器盒原理可參考圖5。

圖5NR0521繼電器盒原理示意圖

對于需要接入NR0521繼電器盒的開入信號，接入端子1，起動繼電器；繼電器輸出兩副接點8-9,10-11。

電路改造前后示意圖見圖6。

圖6電路改造前后示意圖

說明：AR51為非電量保護開入光耦；NR0520A為抗干擾繼電器

3　結束語

我廠廠用電系統按上述方案改造后，10kV開關REX521保護裝置運行良好，未再出現非電量保護誤跳閘事件，證明改造是成功的，使該類情況得到了有效的解決。

參考文獻：

[1]GB14285-2006繼電保護和安全裝置技術規程[S].

[2]DL/T5164-2002水力發電廠廠用電設計規程[S].

[3]電力工業部電力系統繼電保護及安全自動裝置反事故措施要點[Z].

[4]吳必信.電力系統繼電保護[M].北京：中國電力出版社，2008.

[5]國家電力調度通信中心.電力系統繼電保護典型故障分析[M].北京：中國電力出版社，2001.

中圖分類號：TM86

文獻標識碼：B

文章編號：1672-5387（2015）01-0025-02

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.01.008

收稿日期：2014-09-14

作者簡介：黃盛聰（1983-），男，助理工程師，從事電廠保護勵磁設備維護工作。