跳合閘保持繼電器起動電流整定反措研究

劉永興

（嘉興電力局，浙江 嘉興 314033）

跳合閘保持繼電器起動電流整定反措研究

劉永興

（嘉興電力局，浙江 嘉興 314033）

針對變電站多次發(fā)生220 kV母聯(lián)、主變斷路器不明原因跳閘現(xiàn)象，通過試驗分析發(fā)現(xiàn)，跳合閘保持繼電器存在最小起動電流太小的問題，在變電站發(fā)生直流接地、交流電竄入直流系統(tǒng)等異常情況下易引起斷路器誤跳閘，分析了相應(yīng)跳合閘保持繼電器動作電流調(diào)整方法。

斷路器；繼電器；自保持；起動電流整定；反措

隨著微機保護和集成型斷路器操作箱的廣泛應(yīng)用，變電站保護和控制設(shè)備的小型化、智能化水平不斷提高。但某些二次設(shè)備制造廠家在設(shè)備小型化設(shè)計時，選用的繼電器驅(qū)動功率普遍較小，當(dāng)涉及直接跳閘的重要回路中的繼電器外接電纜較長，分布電容不能忽略時，常在系統(tǒng)發(fā)生直流接地、交流電竄入直流系統(tǒng)等異常情況下，長電纜電容充放電引起繼電器誤動。斷路器控制回路中跳合閘保持繼電器誤動后，其觸點將實現(xiàn)自保持溝通跳合閘回路，造成斷路器誤跳閘。

以下就跳合閘保持繼電器整定反措的必要性、存在問題及調(diào)整方法等方面進行分析。

1 跳合閘保持繼電器起動電流整定反措的必要性

1.1 跳合閘保持繼電器整定反措要求

有關(guān)電力系統(tǒng)繼電保護及安全自動裝置反事故措施要求（以下簡稱反措）中明確要求：斷路器跳合閘線圈的出口接點控制回路必須設(shè)有串聯(lián)自保持的繼電器，并且指出有多個出口繼電器可能同時跳閘時，宜由防跳繼電器TBJ實現(xiàn)上述任務(wù)，防跳繼電器應(yīng)為快速動作的繼電器，其動作電流小于跳閘電流的一半。

但有些保護裝置制造廠并沒有嚴(yán)格執(zhí)行斷路器跳合閘線圈的出口接點控制回路中保持繼電器的有關(guān)反措，跳合閘保持繼電器出廠動作電流基本上都明顯低于1/2跳閘電流。有的保持裝置中的跳合閘保持繼電器動作電流可以根據(jù)斷路器調(diào)整，有的不可以調(diào)整。

在嘉興地區(qū)新建變電站調(diào)試中，跳合閘保持繼電器最小動作電流，都調(diào)整到大于20%、小于50%斷路器額定跳合閘電流的范圍內(nèi)。

1.2 直流系統(tǒng)接地干擾

圖1中C1和C2為電纜對地之間的分布電容。在33點接地之前，其電位由HWJ、RHWJ和TQ決定，RHWJ很大，TQ電阻較小，因此33點的對地電壓約為-U/2。

圖1 跳閘保持繼電器自保持原理圖

接地之后，電容C2經(jīng)TXJ，TBJ，TQ構(gòu)成放電回路，放電電流I=U/2R×e-t/τ，其最大值可達(dá)到U/2R，顯然極易引起跳合閘保持繼電器誤動出口跳閘。

1.3 交流電竄入直流系統(tǒng)的干擾

和直流系統(tǒng)一點接地相類似，當(dāng)直流系統(tǒng)受到交流干擾后，動作功率較小的跳合閘保持繼電器也會誤動。由于常用的交流電對地電壓大多是220 V，峰值電壓311 V，所以穩(wěn)態(tài)最高干擾電壓可達(dá)311 V，較直流系統(tǒng)接地對跳合閘保持繼電器的影響更為嚴(yán)重。

2 跳合閘保持繼電器抗干擾試驗

某變電站220 kV母聯(lián)斷路器發(fā)生不明原因跳閘后，對母聯(lián)斷路器相關(guān)二次回路進行了檢查，發(fā)現(xiàn)了斷路器直流操作回路與機構(gòu)箱交流電源之間存在絕緣不良。隨后對所使用的LFP-974FR型操作箱中有關(guān)繼電器進行了進一步檢查。

對母聯(lián)斷路器的操作箱跳合閘保持繼電器進行最小起動電流試驗，試驗接線見圖2，發(fā)現(xiàn)起動電流僅八十幾毫安跳閘保持繼電器就能動作。

圖2 跳閘保持繼電器最小起動電流試驗接線圖

有關(guān)電纜分布電容充放電試驗，試驗接線如圖3，首先在直流負(fù)端加入工頻交流可調(diào)電壓，有關(guān)測試數(shù)據(jù)如表1。

圖3 電纜分布電容充放電驗證性試驗接線圖

表1外加工頻電壓的試驗

考慮到實際故障點處可能存在電弧，即存在高次諧波分量，高次諧波分量與工頻分量對電纜電容充放電影響的程度也進行了比較試驗，在直流負(fù)端加入了3倍工頻頻率的交流可調(diào)電壓，有關(guān)測試數(shù)據(jù)見表2。

表2 外加3倍工頻電壓的試驗

由表2可見，高次諧波分量比基波更容易通過電容耦合到回路中，并且該操作箱內(nèi)跳合閘保持繼電器最小動作電流太小且不能調(diào)整，直流電壓一有波動或有一定外界干擾情況下極易使防跳繼電器誤動。

3 跳合閘保持繼電器動作電流調(diào)整方法

對不同操作電流的斷路器，跳合閘保持繼電器保持動作電流要與之相匹配。以前有些設(shè)備制造廠通過在現(xiàn)場更換不同動作電流的保持繼電器來實現(xiàn)同斷路器的配合，但這種方式采用可插拔繼電器，容易導(dǎo)致接點接觸不良，可靠性不高，且現(xiàn)場工作量較大。

3.1 南瑞繼保LFP系列調(diào)整方法

南瑞繼保LFP900系列操作箱采用跳線方式整定跳合閘保持繼電器動作電流，整定接線見圖4。操作箱中跳合閘保持繼電器TBJ（HBJ）出廠動作電流為250 mA，如果一個并聯(lián)電阻也不接入，跳合閘電流全部從保持線圈流過，可配合的跳合閘電流為0.5 A，此時靈敏系數(shù)為2。并入第一個電阻R，該電阻的阻值設(shè)計與保持線圈回路阻值基本相等，因為電阻分流，則外部整個回路跳合閘電流為1 A時，此時流過保持繼電器線圈的電流還是0.5 A，靈敏系數(shù)還是2。操作板上不同阻值的電阻，在其邊上標(biāo)有的“+”電流數(shù)值，就是并入該電阻后可以在原來0.5 A基礎(chǔ)上“增加”的跳合閘電流。通過這幾個電阻的組合，就可以適應(yīng)外部斷路器動作電流0.5～4 A的情況。

圖4 跳線方式整定跳合閘保持繼電器動作電流

3.2 南瑞繼保CJX系列操作箱調(diào)整方法

CJX系列操作箱的跳合閘保持繼電器是自適應(yīng)的，在現(xiàn)場并不需要調(diào)整保持動作電流，實際上是采用電壓型保持繼電器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)電流型繼電器，具體回路可參見CJX系列操作箱的分板電路圖。

CJX系列操作箱中跳合閘保持繼電器TBJ（HBJ）線圈的動作電壓為DC1.5V，在其線圈上正向并接了兩個串聯(lián)的大功率二極管1N5408。當(dāng)保護接點閉合接通整個跳合閘回路時，大功率二極管正向?qū)?，每只二極管的正向壓降為1.2 V左右，無論斷路器的跳合閘電流有多大，加在保持繼電器線圈上的電壓都是2.4 V左右，都會啟動TBJ（HBJ）。這種設(shè)計規(guī)定的自適應(yīng)范圍是0.5～4 A，主要是由并聯(lián)電阻決定的分流到1N5408二極管的最小導(dǎo)通電流和最大承受電流兩個參數(shù)決定。

3.3 調(diào)整方法分析

保護設(shè)備廠家調(diào)整跳合閘保持繼電器動作電流的方法，主要有通過調(diào)節(jié)保持線圈上并聯(lián)的電阻值和自適應(yīng)兩種。

通過調(diào)節(jié)保持線圈上并聯(lián)電阻值比較合理，調(diào)整后跳合閘保持繼電器動作電流都能夠滿足國家標(biāo)準(zhǔn)、電力行業(yè)規(guī)程和反措要求。這種調(diào)整方式非常巧妙，保持繼電器型號統(tǒng)一便于生產(chǎn)，直接焊接在電路板上也提高了設(shè)備的可靠性，操作起來也很方便。

自適應(yīng)的調(diào)整方法實際上是采用電壓型保持繼電器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)電流型繼電器，不用調(diào)整任何參數(shù)。但這種方法存在的問題主要是其動作功率P=UI=2.4×0.25=0.60 W太小，而電力行業(yè)反措要求明確規(guī)定所有涉及直接跳閘的重要回路應(yīng)采用動作電壓在額定直流電源電壓的55%～70%范圍以內(nèi)的中間繼電器，并要求其動作功率不低于5 W。斷路器的最低跳閘電壓及最低合閘電壓也有限制，其值不低于30%額定電壓，且不大于65%額定電壓。顯然，從斷路器控制回路來看，基于電壓型繼電器的自適應(yīng)調(diào)整方法不能滿足上述要求。

4 結(jié)論

根據(jù)以上分析，為防止在變電站發(fā)生直流接地、交流電竄入直流系統(tǒng)等異常情況下長電纜電容充放電時，跳合閘保持繼電器動作使斷路器發(fā)生誤跳，保護設(shè)備制造廠家在設(shè)計時應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行電力行業(yè)反措相關(guān)要求。串聯(lián)自保持繼電器必須選用電流型繼電器，并且能夠根據(jù)變電站斷路器跳合閘電流實際情況調(diào)整跳合閘保持電流繼電器最小起動電流。在投產(chǎn)調(diào)試時應(yīng)把最大靈敏度整定到2.0左右，提高其抗干擾能力。

[1]鄒森元.《電力系統(tǒng)繼電保護及安全自動裝置反事故措施要點》條例分析[M].北京：中國電力出版社，2005.

[2]國家電力調(diào)度通信中心.電力系統(tǒng)繼電保護規(guī)定匯編[M].2版.北京：中國電力出版社，2000.

[3]電力工程電氣設(shè)計手冊（電氣二次部分）[M].北京：中國電力出版社，1991.

[4]DL/T 995-2006繼電保護和電網(wǎng)安全自動裝置檢驗規(guī)程[S].北京：中國電力出版社，2006.

[5]國家電網(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施[M].北京：中國電力出版社，2005.

（本文編輯：李文娟）

Research on Anti-accident Measures of Starting Current Setting for Trip/closing Self-holding Relay

LIU Yong-xing

（Jiaxing Electric Power Bureau，Jiaxing Zhejiang 314033，China）

In view of frequent trip accidents of 220 kV bus coupling and main transformer circuit breaker for unknown causes in the substation after tests and analysis,it is found that the minimum starting current of trip/ closing self-holding relay is insufficient so that it can easily cause a mistrip of breaker if abnormal circumstances occur in the substation such as DC grounding，AC intrusion into DC system etc.This paper analyzes the adjustment method of action current of trip/closing self-holding relay.

circuitbreaker；relay；self-holding；starting currentsetting；anti-accidentmeasures

TM587

B

1007-1881（2010）09-0023-03

2009-12-07

劉永興（1972-），男，河北保定人，工程師，主要從事電力系統(tǒng)變電二次安裝及調(diào)試管理工作。