继电保护中易被忽视的安全问题

1线路中的励磁涌流问题
1.1励磁涌流对线路中继电保护装置的影响
励磁涌流是由于变压器空负荷投入运行时，铁芯中的磁通不能突变，出现非周期分量磁通，使变压器铁芯饱和，导致励磁电流急剧增大。变压器的涌流值可达变压器额定电流的6 ~ 8倍，且与变压器的容量有关。变压器的容量越小，涌流倍数越大。励磁涌流具有较大的非周期分量，并以一定的时间系数衰减。衰减的时间常数还与变压器的容量有关。容量越大，时间常数越大，浪涌电流存在的时间越长。10 kV线路配有大量的配电变压器。线路投运时，这些配电变压器挂在线路上。在合闸瞬间，各变压器产生的励磁涌流在线路上相互叠加、来回反射，产生复杂的电磁暂态过程。当系统阻抗较小时，会有时间常数较大的浪涌电流。在两级电流保护中，由于灵敏度的原因，动作电流值往往很小，特别是长线路或系统阻抗较大时。涌流值可能大于装置的整定值，可能造成保护误动作。这种情况在线路变压器数量少、容量小、系统阻抗大的情况下并不突出，容易被忽略，但当线路变压器数量和容量增加时可能会发生。贵阳市北供电局曾经存在变电站增容后10 kV线路因涌流无法正常投运的问题。
1.2防止涌流引起误动作的方法
涌流有一个明显的特点，就是含有大量的二次谐波。该特性用于主变压器的主保护，防止励磁涌流引起的保护误动作。但如果用于10 kV线路保护，必须对保护装置进行改造，会大大增加装置的复杂性，因此实用性较差。浪涌电流的另一个特征是其幅度随时间衰减。刚开始，涌流很大，一段时间后，涌流衰减为零。流经保护装置的电流是线路负载电流。利用励磁涌流的这一特性，在电流速断保护中加入短延时，可以防止励磁涌流引起的误动作。这种方法的优点是不需要修改保护装置(或只做简单的修改)。虽然会增加故障时间，但对于10 kV等对系统稳定运行影响不大的地方仍然适用。为了可靠地避免涌流，保护装置中的加速电路还应增加延时。通过几年的探索，在10 kV线路的电流速断保护和加速回路中增加了0.15~0.2 s的时限。从近几年的运行情况来看，运行是安全的，可以很好地避免线路中的涌流引起保护装置的误动作。
2 TA饱和问题
2.1 TA饱和对保护的影响
10kv线路出口短路电流一般较小，尤其是农村电网中的变电站，往往距离电源较远，系统阻抗较大。对于同一条线路，出口处的短路电流会随着系统规模和运行方式的不同而不同。随着系统规模的不断扩大，10 kV系统的短路电流会增大，可达TA一次额定电流的几百倍，系统中一些能正常运行的变比小的TA可能会饱和。另一方面，短路故障是一个暂态过程，短路电流中含有大量非周期分量，进一步加速了TA饱和。10 kV线路短路时，由于TA饱和，感应到二次侧的电流会很小或接近于零，使保护装置拒动，由母线断路器或主变后备保护切除故障，不仅会延长故障时间，还会扩大故障范围，影响供电可靠性，严重威胁运行设备的安全。
2.2避免TA饱和的方法
TA饱和实际上是TA铁芯中磁通的饱和，磁通密度与感应电势成正比。因此，如果TA的二次负载阻抗较大，则在相同电流条件下，二次回路的感应电势也会较大，或者在相同负载阻抗下，二次电流越大，感应电势也越大，这两种情况都会使铁芯中的磁通密度较大。当TA严重饱和时，一次电流将全部变成励磁电流，二次侧感应电流为零，流过电流继电器的电流为零，保护装置将拒绝动作。避免TA饱和主要有两种方法。一、选择TA时，变比不能太小，线路短路时要考虑TA饱和问题。一般10 kV线路保护的TA变比大于300/5。另一方面，要尽可能降低TA二次负荷的阻抗，尽可能避免保护和测量共用TA，缩短TA二次电缆长度，增加二次电缆截面；对于综合自动化变电站，10 kV线路应尽量配备保护、测控产品，并就地安装在控制屏上，可有效降低二次回路阻抗，防止TA饱和。