采用保護(hù)測(cè)試儀的無源電流保護(hù)試驗(yàn)方法

許繼東，高 洋，胡 森，任宣澤

（1.國(guó)網(wǎng)東豐縣供電公司，吉林 遼源136300；2.國(guó)網(wǎng)遼源供電公司，吉林 遼源136200）

1 目前無源電流保護(hù)整組試驗(yàn)方法存在的問題

由感應(yīng)型電流繼電器構(gòu)成的電流保護(hù)在工作時(shí)不需要直流電源支持，是一種無源電流保護(hù)。后來隨著技術(shù)的發(fā)展，這種電流繼電器由感應(yīng)型進(jìn)化成靜態(tài)型。靜態(tài)型電流繼電器取消了轉(zhuǎn)盤等運(yùn)動(dòng)元件，增加了電子線路，動(dòng)作值由撥碼開關(guān)進(jìn)行設(shè)定，技術(shù)性能得到了很大提升。由于無源電流保護(hù)具有接線簡(jiǎn)單、成本低廉、維護(hù)容易等突出優(yōu)點(diǎn)，目前在農(nóng)村中壓電網(wǎng)和用戶中壓電網(wǎng)仍有不少應(yīng)用。

無源電流保護(hù)整組試驗(yàn)，如果采用微機(jī)型繼電保護(hù)測(cè)試儀（以下簡(jiǎn)稱為測(cè)試儀）及其常規(guī)使用方法，將測(cè)試儀輸出電流直接加到電流繼電器上，電流繼電器動(dòng)作后其內(nèi)部接點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象，所帶斷路器不能跳閘，整組試驗(yàn)無法完成。

目前，無源電流保護(hù)在做整組試驗(yàn)時(shí)普遍采用大電流發(fā)生器，電流加在電流互感器一次側(cè)。由于購置費(fèi)用以及設(shè)備重量等條件制約，一般作業(yè)單位配置的大電流發(fā)生器容量都不會(huì)太大。在電流保護(hù)動(dòng)作值較大時(shí)，例如速斷動(dòng)作值，一次電流高達(dá)幾百甚至幾千A，大電流發(fā)生器輸出電流幅度通常難以滿足要求，以致整組試驗(yàn)無法完成。如果將大電流發(fā)生器輸出電流直接加到電流繼電器上，與使用測(cè)試儀一樣，電流繼電器動(dòng)作后其內(nèi)部接點(diǎn)同樣會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象，所帶斷路器還是不能跳閘。

2 常規(guī)使用方法無法完成無源電流保護(hù)整組試驗(yàn)的原因

只要電流回路阻抗超出一定范圍，測(cè)試儀內(nèi)電流源就不再是理想的電流源。根據(jù)測(cè)試儀電流源電路結(jié)構(gòu)，可以將其等效成一個(gè)電壓源和一個(gè)電流閥串聯(lián)的形狀，如圖1所示。圖1中Us為等效電壓源，Iv為等效電流閥。根據(jù)這個(gè)等效電路，等效電壓源和等效電流閥共同決定了這個(gè)電流源能夠輸出的最大容量，等效電壓源電壓越高，這個(gè)電流源可以輸出的最大容量就越大。受體積和成本限制，測(cè)試儀內(nèi)這個(gè)等效電壓源電壓較低。

圖1 測(cè)試儀電流回路等效電路一

圖2 無源電流保護(hù)原理圖

查閱廠家技術(shù)文件可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)行微機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)部每相電流回路只串入一個(gè)電流傳變?cè)?，這個(gè)電流傳變?cè)慕涣髯杩购苄。展β蔬€不到1 VA，遠(yuǎn)小于測(cè)試儀可以輸出的容量。所以微機(jī)電流保護(hù)在做整組試驗(yàn)時(shí)，電流直接加到微機(jī)電流保護(hù)裝置上，無論采用測(cè)試儀還是大電流發(fā)生器都可以順利完成。

圖2 為無源電流保護(hù)原理圖。正常運(yùn)行時(shí)，以A 相為例，保護(hù)回路電流A411 流入電流繼電器端子，經(jīng)過電流變送元件I/U、I/V，再經(jīng)過一個(gè)常閉點(diǎn)后從端子回到N411，跳閘線圈TQ 被一個(gè)常開點(diǎn)斷開。電流變送元件I/U要完成回路電流到電路工作電源的轉(zhuǎn)換，吸收功率較大，其交流阻抗要比微機(jī)電流保護(hù)裝置里的電流傳變?cè)涣髯杩勾蠛芏唷ｋ娏髯兯驮蘒/V要完成回路電流采樣功能，其交流阻抗與微機(jī)電流保護(hù)裝置里的電流傳變?cè)涣髯杩瓜喈?dāng)。保護(hù)動(dòng)作后，電流回路常開點(diǎn)閉合后常閉點(diǎn)打開，跳閘線圈TQ 被串入電流回路。跳閘線圈TQ交流阻抗遠(yuǎn)大于電流變送元件I/U、I/V交流阻抗之和，而且是一個(gè)與跳閘線圈TQ 頂芯位移相關(guān)聯(lián)的變量。實(shí)測(cè)情況是，在一個(gè)完整的動(dòng)作過程中，某個(gè)跳閘線圈TQ交流阻抗在1.8～7.2 Ω。跳閘線圈TQ要完成斷路器跳閘，需要一定的電流、電壓、容量來支撐，也就是需要一個(gè)相對(duì)理想的電流源，例如電流互感器。測(cè)試儀、大電流發(fā)生器由于等效電壓源電壓較低，在保護(hù)動(dòng)作后跳閘線圈TQ 接入電流回路時(shí)，電流回路交流阻抗大增。這時(shí)即使等效電流閥完全打開，回路電流還是維持不住下降，致使斷路器無法完成跳閘，同時(shí)電流繼電器重復(fù)處于動(dòng)作、返回狀態(tài)而出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象。

3 采用測(cè)試儀完成無源電流保護(hù)整組試驗(yàn)的方法

當(dāng)電流互感器二次阻抗、二次負(fù)荷較大時(shí)，為了降低電流傳變誤差，工程中可以采用將兩只電流互感器串聯(lián)的方式，就是將2 只電流互感器一次側(cè)和二次側(cè)線圈分別首尾相連，如圖3 所示。串聯(lián)接線時(shí)，2 只電流互感器合力承擔(dān)二次負(fù)荷，每只電流互感器只承擔(dān)二次負(fù)荷的一半。

圖3 電流互感器串聯(lián)接線

參照2只電流互感器串聯(lián)接線方式，可以設(shè)想將測(cè)試儀2個(gè)電流源調(diào)整到串聯(lián)輸出方式，進(jìn)而增加輸出容量，最終完成無源電流保護(hù)整組試驗(yàn)。例如，可以將測(cè)試儀的Ia設(shè)置成x∠0o，將Ib設(shè)置成x∠180o，即兩電流數(shù)值相同、相位相反，電流由Ia、Ib這兩個(gè)接口輸出。這樣設(shè)定后，Ia、Ib回路等效電路如圖4所示。這時(shí)等效電壓源Us.b與Us.a首尾相連，Ia、Ib回路合并后的等效電壓源數(shù)值倍增，Ia.b回路的最大輸出容量可以達(dá)到2倍，達(dá)到常規(guī)接線時(shí)的4倍。

圖4 測(cè)試儀電流回路等效電路二

某66 kV 變電站10 kV 間隔真空斷路器采用ZN28-12型，操動(dòng)機(jī)構(gòu)采用CT19A-I/55100型，無源電流繼電器采用JGL-2/15型。操動(dòng)機(jī)構(gòu)中跳閘線圈TQ 動(dòng)作電流≤5 A。采用PONOVO PL661 型測(cè)試儀在該站進(jìn)行整組試驗(yàn)時(shí)，8 個(gè)斷路器間隔的16 只繼電器動(dòng)作后沒有出現(xiàn)過抖動(dòng)現(xiàn)象，繼電器動(dòng)作、斷路器跳閘能夠連貫完成。

當(dāng)測(cè)試儀配置為6相電流時(shí)，還可以將2組電流中的兩相電流進(jìn)行串聯(lián)，例如可以將IA1設(shè)置成x∠0o，將IA2設(shè)置成x∠180o，電流由IA1、IA2兩個(gè)接口輸出。在測(cè)試儀內(nèi)部，IN1、IN2是互連的，電位相同，所以這6個(gè)電流源只能實(shí)現(xiàn)一次串聯(lián)。

與測(cè)試儀電流源配置不同，大電流發(fā)生器都是單相配置，只有一個(gè)電流源，無法實(shí)現(xiàn)電流源串聯(lián)方式。

4 結(jié)束語

簡(jiǎn)單地將測(cè)試儀兩個(gè)電流源調(diào)整到串聯(lián)輸出方式，使最大輸出容量劇增，就可以完整地完成無源電流保護(hù)整組試驗(yàn)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)：一是依托常規(guī)的測(cè)試儀即可，不再需要使用貴重和專用的試驗(yàn)設(shè)備，減少了作業(yè)單位的設(shè)備配置；二是測(cè)試儀體積小重量輕便于使用，整組試驗(yàn)工作效率得到提高。