简易可行的保护电源

摘要：列举了3个变电站的事故实例，都是由于直流电源不可靠，导致继电保护失灵，造成停电范围扩大，从而提出了另一种保护电源，它相当于储能电容器或蓄电池的作用。关键词：保护电源；故障；改进ASimpleandFeasiblePowerSupplyforUsein ProtectionofNetwork

WENHua,RENGuipingAbstract:Thefaultsoccurredinthreesubstationsare duetouncertaintyofDCpowersupply,resultinginmalfunctionofrelayprotection andextendingthescopeofcutoffofsupply.Soanecessarymethodshouldbe carriedouttosolvetheproblem.Thereisananotherprotectivepowersupply,which issimilartoenergystoragecapacitororstoragebattery.

Keywords:Protectivepowersupply;Fault;Improvement中图分类号：TN86文献标识码：D文章编号：0219－2713(2002)10－0544－03

1引言

发电厂和变电站内，一般都是使用铅酸蓄电池（含免维护蓄电池），或储能电容器作为保护电源。保护动作后使断路器脱扣，从而切除故障线路使之与系统分开。但往往由于蓄电池或储能电容器不可靠，造成事故扩大，越级到上一级变电站的断路器脱扣，后果严重，损失极大。经过分析认为在一个变电站内可利用进线断路器的电流互感器LH的空余绕组，经过零序和负序电流增量元件，整流后专供保护电源，特别是断路器的脱扣电源。电流增量元件不反应负序电流和零序电流的稳态量，所以它能较好地躲过正常运行中出现的稳定的负序分量和不平衡输出，对于各种短路，都有整流输出，且动作离散度小并有较高的抗振荡电流的能力。采用其这一解决办法与蓄电池组或储能电容器组相并运行，或单独使用是可以避免事故扩大而减小损失的。

2导致事故扩大的实例

1）以35kV变电站为例，如图1所示。某年12月8日35kV线路523断路器A、C两相接地短路，使保护动作，过电流出口信号继电器掉牌，但断路器未脱扣。经检查断路器操作机构动作灵活，脱扣铁芯未被吸起，结果越级到110kV变电站的35kV侧的512断路器脱扣，使两个35kV变电站失压，甩掉几个煤矿的井下重要负荷。事后查明是24V大玻璃缸铅酸蓄电池，输出总保险接触不良发热，致使电压降大，脱扣铁芯不动作，造成523拒动，越级到 512切除事故点。

2）另一次是某年7月15日6kV出线615电缆头爆炸，如图1所示，两台主变压器电流速断保护都动作，信号继电器同时掉牌（615未装速断保护）。保护同时将两台主变压器的分闸脱扣电源送入高低压两侧的501、502、631、632断路器的4个脱扣线圈内。事后经测定每个脱扣线圈的脱扣电流是5.05A,4个脱扣线圈共需要20.20A电流。单靠老旧的24V大玻璃缸铅酸蓄电池供脱扣电源，蓄电池极板脱落严重，蒸溜水欠满，容量不足，在大电流作用下，蓄电池

电压急剧下降，不能使铁芯迅速动作冲击脱扣。此次事故相当于母线短路，母线电压骤然下降，这时靠隔离变压器GB提供整流电压的整流桥1BZ失去作用，如图3所示。结果越级到另一个35kV变电站的524断路器脱扣，又一次扩大了停电范围。

3）最近一次是1995年11月1日，某110kV变电站，如图2所示，10kV线路912出口处穿墙套管故障，引起该路电流互感器LH三相瓷套管炸裂。断路器可动铜连杆两相全部烧熔化，一相被烧断，铝汇流母线A、B、C三相同时烧熔化长达1.80m。912与913之间的铁隔板烧了一个长轴80cm，短轴为60cm的椭圆形大洞。其金属蒸气使整个10kV开关间绝缘下降，一次设备降到20MΩ，二次设备降到0，整个变电站历时231h55min方恢复正常。

此次事故纯属母线三相金属性短路。母线电压急剧下降。如图3所示，其中整流桥1BZ输出低于储能电容器组端电压，单靠输出电压为220V的储能电容器组来提供912、931、101断路器的脱扣电源。经检测发现储能电容器组引出线接触不良，且储能电容量也不足。这是由于平时只是在未断开1BZ整流电源的情况下，通过转换开关WK单独分别检查C1、C2（如图3虚线框内）两组储能电容器容量，而未能发现容量不足的缺陷。这次事故的结果也越级到上一个变电站的122脱扣，造成2B、3B两个变电站停电。由此看来，如果有一直流保护脱扣电源与之并联使用，上述事故的扩大是完全可以避免的。

3防范措施

1）图3虚线框内为原储能电容器组原理接线图,虚线框外为系统故障时出现的负序电压和零序电压的原理接线图。

图3中的电流互感器LHA、LHB、LHC可利用装在变电站进线断路器的电流互感器LH的空余绕组，也可以另装一组电流互感器，如图1断路器521处的LH，图2断路器101处的LH。用四芯电缆将1A、1B、1C、1N引接到零序、负序电流增量元件上。35kV小电流接地系统中，不可能出现零序电流分量，零序补偿变流器NO可以不接入，将LP连片短接，如图3所示。用于大电流接地系统时，将LP连片打开，使零序补偿变流器投入。补偿绕组Nf匝数的增减，可使电压

UBC向超前方向移相，改变C1′电容量的大小，可使UAO滞后一个角度，与UBC同相位，使不平衡电压在正序情况下大大减小。为了平时更精确地检测，还可进一步调整R，使正序输出很容易地为0V。D1、D2是双向限幅稳压管，用来保护整流桥2BZ（C2′是1BZ、2BZ全波整流的共用滤波电容）。2BZ在故障状态下输出的直流电压，通过保险RD3、RD4，并接到储能电容器C1、C2上，互为备用，共同去使断路器脱扣，切除故障点，从而提高了断路器保护脱扣电源的可靠性。

2）虚线框内隔离变压器GB，原边有三个抽头，可供交流电压220V或380V使用。副边有五个抽头，供不同保护电压等级的24V、48V、110V、220V使用。平时1BZ输出的直流电压，一方面对储能电容器C1、C2充电，另一方面供各断路器位置信号灯和直流监视等常动继电器励磁使用。

WK转换开关转到⑨⒓接点接通时，起动时间继电器SJ，信号继电器灯掉牌，可检查第一组储能电容器组C1的好坏。当转换开关转到⑩⒒接点接通时，可检查第二组储能电容组 C2的好坏。

当转换开关WK转到⑦⑧、③④接点接通时，C1、C2两组储能电容器全停，这时单靠整流桥1BZ供电。

4结语

1）从图3可以看出,虚线框外的元器件少,结构简单,管理方便,维护量小,节约开支。

2）整流桥2BZ的整流电压,由于在断路器未脱扣前始终有个短路电流存在(故障期间),因此始终有个电压企图去断开事故点。这个电压要想消失除非断路器断开切除故障。这就避免了各种蓄电池的故障。如果再配以直降变压器供合闸电源，则在110kV简易变电站和 35kV及以下的变电站中用此直流保护电源是最合算的。

3）在运行中通过不断地改进和完善，将来是有可能取消昂贵的难以维护的蓄电池组和储能电容器的。试想，设法滤掉在短路时出现的各种杂散波形，使2BZ提供的输出电压和蓄电池的直流电压具有相同的质量的话，将这一直流电源用于高电压等级变电站的微机保护也是可能的。