變電所電機保護迴路現狀及對策分析
General 更新 2024年11月14日
【論文關鍵詞】電機 差流 閃光
【論文摘要】探討了薩南油田變電所電機保護迴路中的存在問題及原因，並提出了改進意見。結果表明，設定二次諧波特性可防止勵磁湧流引起保護誤動作，在微機保護變電所中加一閃光繼電器完成閃光要求，採用切斷反向電流的方法避免訊號異常現象，電機迴路加裝機械程式鎖或電磁鎖等防誤裝置，避免走錯星點櫃的危險，為電力安全生產提供了指導作用。
1.電機保護迴路中的發現問題
（1）電動機起機差流現象；
（2）微機保護變電所無閃光裝置；
（3）在做電機低電壓訊號時，位置訊號燈有異常閃光現象。
（4）在檢修中檢修人員有誤入執行星點櫃的危險
2.1電機差流故障主要是由於電動機起機時躲不過勵磁湧流而動作
起機差流有兩種情況：一是差流動作不能合閘；二是合閘成功差流發訊號。正常情況下（見圖1），泵房按下合閘按鈕後，合閘接觸器帶電，電機合閘。原理上如果電機本身沒有問題並不會出現差流訊號動作。而在合閘瞬間，由於電機繞組中的出現勵磁湧流，使其電流急劇增大，再加上電纜及開關的影響，產生了一個複雜的電磁暫態過程，而在電流保護中的差流保護由於靈敏度等要求，動作電流值往往取得較小，特別在系統阻抗大時合閘湧流現象更為明顯。合閘湧流可能會大於裝置整定值，使保護誤動，電流繼電器接點閉合，動作過程為：+2KM→1LJ（2LJ）→1XJ→1ZJ→-2KM從而發出差流訊號。
6kV微機保護系統包括線路保護、變壓器保護、電容器保護、電機保護、母聯保護等組成。在系統發生事件或執行裝置工作異常時，能自動投入音響報警，後臺機監控畫面上相應塊閃光報警，指出事件的性質和異常引數值。除電機保護外，其它保護不存在兩地控制完全可以滿足要求。而電機保護需要電崗與注水崗的配合來完成，先由注水發出要求合閘訊號，電崗看到訊號後將操作把手放預合位，注水合閘。而微機保護變電所沒有設計閃光裝置。
2.3位置訊號燈異常發光的現象是由兩個迴路交替接通造成的
正常情況下，斷路器跳閘後，綠燈迴路接通閃光，綠燈閃光，發出音響訊號（見圖2）。但是在做電機的低電壓後，常會出現斷路器跳閘後，紅燈和綠燈都進入了閃光狀態，擾亂了訊號。從閃光繼電器的的原理中可知，變電所的閃光繼電器是靠電容充放電來完成的，這樣閃光小母線一會帶正電源，一會兒帶負電源，它的頻率和閃光頻率相同。當閃光小母線帶正電源時，綠燈閃光，迴路是這樣的：SM—KK（9）（12）--1LD—HC—DL-- -2KM。當閃光小母線帶負電源時，就有了寄生迴路。在做低電壓試驗時，6kV電壓互感器的刀閘是合著的，中間繼電器2ZJ接點閉合，這樣通過+2KM--2ZJ—1LP壓板—1HD—KK⒁⒂--KK⑼⑿ --1LD—DL --2KM帶電，因此紅燈又亮了，這樣通過閃光繼電器就出現了綠燈閃光紅燈也閃光的異常現象。
2.4電機星點櫃側無防誤裝置，造成櫃門隨意開啟
在變電所檢修中，電機房星點櫃內部的檢修是個安全隱患。因為有時變電所執行電機的星點櫃櫃門開啟，極易發生誤入執行電機星點櫃的危險。主要是因為電機星點櫃都是普通掛鎖，沒有聯鎖及自鎖等防誤裝置，隨時可以開啟，這樣很不安全。
3.改進意見
3.1為了保證可靠的躲過勵磁湧流，保護裝置中的差流回路加入適當的延時
勵磁湧流有一明顯的特徵，就是它含有大量的二次諧波，在變壓器主保護中就利用這個特性，設定了二次諧波特性來防止勵磁湧流引起保護誤動作，但如果應用在6kV保護，必須對保護裝置進行改造，會大大增加裝置軟體的複雜性，因此實用性很差。勵磁湧流的另一特徵就是它的大小隨時間而衰減，一開始湧流峰值很大，對於小型電機，經過7～10個工頻周波後湧流幾乎衰減為零，利用湧流這個特點，在差流保護中加入一短時間延時，就可以防止勵磁湧流引起的誤動作，這種方法最大優點是不用改造保護裝置，雖然會增加故障時間，但對於象6kV這些對統穩定執行影響較小的地方還是適用。03年，對於有差流現象的電機，將部分原電磁型中間繼電器更換上一個新型JZS-13B的繼電器，這種新型中間繼電器時間可調，時間較老式中間稍大一些，從而使差流現象有所緩解。更換新型中間繼電器後，電機差流現象有所緩解，但沒有真正得到解決，因為原電磁型繼電器的延時為0.06-0.07S，而新型繼電器的時間調整為0.08S，時間只延時了0.01S左右，所以部分電機還是躲不過勵磁電流，差流現象還時常出現，如杏八注、杏二十、杏二十三變電所等。將新更換的中間繼電器時間再調大一些（0.1S），這樣就可以躲過勵磁湧流，不會出現差流現象。然而，如果將這個時間調大，就又出現一個問題，那就是電機起機帶有0.1S的延時，故障時也帶有0.1S的延時，這樣就增加了故障時對電機本身的損傷。將原電機迴路進行改進，讓電機在起機時帶有延時，故障時不帶有延時，迅速切斷故障，這樣就避免了上述的情況。
3.2為了保證閃光裝置正常，在微機保護變電所中加一閃光繼電器完成閃光要求
為保證閃光裝置正常，可以在變電所的直流盤加裝一塊閃光繼電器即可（見圖3）。
3.3採用切斷反向電流的方法來避免訊號異常現象
針對位置訊號燈指示異常，可採用切斷反向電流的方法來解決。一是在紅綠燈迴路的燈泡與電阻間串接一個止逆二極體，（見圖4，耐壓不小於600V）。二是使用帶極性的節能燈。這樣在做低電壓訊號時就不會出現紅燈迴路也接通的現象。
3.4電機迴路加裝機械程式鎖或電磁鎖等防誤裝置，避免走錯星點櫃的危險
針對電機星點櫃的不安全問題，安裝一種防止高壓開關櫃裝置誤操作的電控機械聯鎖裝置。可以對網門及高壓開關櫃櫃門等需要安全聯鎖的地方實現聯鎖，防止誤入帶電間隔及誤操作現象的發生，有效地保護了人身和裝置的安全
4.結束語
對變電所中電機迴路出現的問題進行了分析和研究，提出了相關的解決辦法，但隨著新技術的提高，供電的可靠性明顯提高，但也有不同情況的問題出現，只有不斷的改善了變電所裝置的工作效能，提高了電力系統的供電可靠性，才能改善供電水平，減少了供電裝置的電氣事故的發生。
參考文獻：
[1]高鳳崗 孫金鈺.發電廠變電所電氣裝置[M].水利電力出版社，1989
談談住宅電氣的設計與施工
淺談如何提高電網執行的安全穩定性及管理
【論文摘要】探討了薩南油田變電所電機保護迴路中的存在問題及原因，並提出了改進意見。結果表明，設定二次諧波特性可防止勵磁湧流引起保護誤動作，在微機保護變電所中加一閃光繼電器完成閃光要求，採用切斷反向電流的方法避免訊號異常現象，電機迴路加裝機械程式鎖或電磁鎖等防誤裝置，避免走錯星點櫃的危險，為電力安全生產提供了指導作用。
1.電機保護迴路中的發現問題
（1）電動機起機差流現象；
（2）微機保護變電所無閃光裝置；
（3）在做電機低電壓訊號時，位置訊號燈有異常閃光現象。
（4）在檢修中檢修人員有誤入執行星點櫃的危險
2.1電機差流故障主要是由於電動機起機時躲不過勵磁湧流而動作
起機差流有兩種情況：一是差流動作不能合閘；二是合閘成功差流發訊號。正常情況下（見圖1），泵房按下合閘按鈕後，合閘接觸器帶電，電機合閘。原理上如果電機本身沒有問題並不會出現差流訊號動作。而在合閘瞬間，由於電機繞組中的出現勵磁湧流，使其電流急劇增大，再加上電纜及開關的影響，產生了一個複雜的電磁暫態過程，而在電流保護中的差流保護由於靈敏度等要求，動作電流值往往取得較小，特別在系統阻抗大時合閘湧流現象更為明顯。合閘湧流可能會大於裝置整定值，使保護誤動，電流繼電器接點閉合，動作過程為：+2KM→1LJ（2LJ）→1XJ→1ZJ→-2KM從而發出差流訊號。
6kV微機保護系統包括線路保護、變壓器保護、電容器保護、電機保護、母聯保護等組成。在系統發生事件或執行裝置工作異常時，能自動投入音響報警，後臺機監控畫面上相應塊閃光報警，指出事件的性質和異常引數值。除電機保護外，其它保護不存在兩地控制完全可以滿足要求。而電機保護需要電崗與注水崗的配合來完成，先由注水發出要求合閘訊號，電崗看到訊號後將操作把手放預合位，注水合閘。而微機保護變電所沒有設計閃光裝置。
2.3位置訊號燈異常發光的現象是由兩個迴路交替接通造成的
正常情況下，斷路器跳閘後，綠燈迴路接通閃光，綠燈閃光，發出音響訊號（見圖2）。但是在做電機的低電壓後，常會出現斷路器跳閘後，紅燈和綠燈都進入了閃光狀態，擾亂了訊號。從閃光繼電器的的原理中可知，變電所的閃光繼電器是靠電容充放電來完成的，這樣閃光小母線一會帶正電源，一會兒帶負電源，它的頻率和閃光頻率相同。當閃光小母線帶正電源時，綠燈閃光，迴路是這樣的：SM—KK（9）（12）--1LD—HC—DL-- -2KM。當閃光小母線帶負電源時，就有了寄生迴路。在做低電壓試驗時，6kV電壓互感器的刀閘是合著的，中間繼電器2ZJ接點閉合，這樣通過+2KM--2ZJ—1LP壓板—1HD—KK⒁⒂--KK⑼⑿ --1LD—DL --2KM帶電，因此紅燈又亮了，這樣通過閃光繼電器就出現了綠燈閃光紅燈也閃光的異常現象。
2.4電機星點櫃側無防誤裝置，造成櫃門隨意開啟
在變電所檢修中，電機房星點櫃內部的檢修是個安全隱患。因為有時變電所執行電機的星點櫃櫃門開啟，極易發生誤入執行電機星點櫃的危險。主要是因為電機星點櫃都是普通掛鎖，沒有聯鎖及自鎖等防誤裝置，隨時可以開啟，這樣很不安全。
3.改進意見
3.1為了保證可靠的躲過勵磁湧流，保護裝置中的差流回路加入適當的延時
勵磁湧流有一明顯的特徵，就是它含有大量的二次諧波，在變壓器主保護中就利用這個特性，設定了二次諧波特性來防止勵磁湧流引起保護誤動作，但如果應用在6kV保護，必須對保護裝置進行改造，會大大增加裝置軟體的複雜性，因此實用性很差。勵磁湧流的另一特徵就是它的大小隨時間而衰減，一開始湧流峰值很大，對於小型電機，經過7～10個工頻周波後湧流幾乎衰減為零，利用湧流這個特點，在差流保護中加入一短時間延時，就可以防止勵磁湧流引起的誤動作，這種方法最大優點是不用改造保護裝置，雖然會增加故障時間，但對於象6kV這些對統穩定執行影響較小的地方還是適用。03年，對於有差流現象的電機，將部分原電磁型中間繼電器更換上一個新型JZS-13B的繼電器，這種新型中間繼電器時間可調，時間較老式中間稍大一些，從而使差流現象有所緩解。更換新型中間繼電器後，電機差流現象有所緩解，但沒有真正得到解決，因為原電磁型繼電器的延時為0.06-0.07S，而新型繼電器的時間調整為0.08S，時間只延時了0.01S左右，所以部分電機還是躲不過勵磁電流，差流現象還時常出現，如杏八注、杏二十、杏二十三變電所等。將新更換的中間繼電器時間再調大一些（0.1S），這樣就可以躲過勵磁湧流，不會出現差流現象。然而，如果將這個時間調大，就又出現一個問題，那就是電機起機帶有0.1S的延時，故障時也帶有0.1S的延時，這樣就增加了故障時對電機本身的損傷。將原電機迴路進行改進，讓電機在起機時帶有延時，故障時不帶有延時，迅速切斷故障，這樣就避免了上述的情況。
3.2為了保證閃光裝置正常，在微機保護變電所中加一閃光繼電器完成閃光要求
為保證閃光裝置正常，可以在變電所的直流盤加裝一塊閃光繼電器即可（見圖3）。
3.3採用切斷反向電流的方法來避免訊號異常現象
針對位置訊號燈指示異常，可採用切斷反向電流的方法來解決。一是在紅綠燈迴路的燈泡與電阻間串接一個止逆二極體，（見圖4，耐壓不小於600V）。二是使用帶極性的節能燈。這樣在做低電壓訊號時就不會出現紅燈迴路也接通的現象。
3.4電機迴路加裝機械程式鎖或電磁鎖等防誤裝置，避免走錯星點櫃的危險
針對電機星點櫃的不安全問題，安裝一種防止高壓開關櫃裝置誤操作的電控機械聯鎖裝置。可以對網門及高壓開關櫃櫃門等需要安全聯鎖的地方實現聯鎖，防止誤入帶電間隔及誤操作現象的發生，有效地保護了人身和裝置的安全
4.結束語
對變電所中電機迴路出現的問題進行了分析和研究，提出了相關的解決辦法，但隨著新技術的提高，供電的可靠性明顯提高，但也有不同情況的問題出現，只有不斷的改善了變電所裝置的工作效能，提高了電力系統的供電可靠性，才能改善供電水平，減少了供電裝置的電氣事故的發生。
參考文獻：
[1]高鳳崗 孫金鈺.發電廠變電所電氣裝置[M].水利電力出版社，1989
淺談如何提高電網執行的安全穩定性及管理