降低开关欠电压保护误动次数

陈浩 李萍

摘 要：保护装置在其规定的范围内发生故障时应可靠动作，如果在任何其他该保护不应该动作的情况下而该保护装置动作则称为误动。

关键词：保护；电压；动作；安全

一、事件概述

铝业集团系统由淅川供电公司110kV江沟变电站丹阳线、丹凤线供电，与2009年4月投运，该系统承担着铝业高低压电气供电任务，共有10kV出线12回，配变总容量22MVA，生产能力为70万吨/年。投运以来，该配电系统欠电保护误动次数呈逐月上升趋势，已严重威胁到煤矿的安全，为此，铝业集团希望我们伸出援助之手，彻底解决这一难题，保证铝业的安全供电。

二、现状调查

确定课题以后，针对铝业集团高压防爆开关欠电压保护误动次数逐月增多的情况，我们开始了现场调查。

调查一：我们对半年来欠电压保护误动情况进行了调查：

1）通过查看铝业集团开关站的运行日志，我们发现：铝业集团10KV线路在半年期间共发生51次误动，其中有48次动作原因不明。

2）铝业集团10KV出线矿泥线欠电压保护除了上述的不明原因造成的4次误动外，还发生过1次误动，是由二次回路出现了两点接地造成的。

3）铝业集团10KV出线Ⅱ斜井线欠电压保护除了不明原因造成误动4次外，还发生过2次误动，原因已查明：一次为回路工作时，工作人员误碰二次接线引起；一次为寄生回路引起。

调查二：我们对铝业集团的欠电压保护装置试验报告进行了查看：发现各种实验数据齐全，符合《欠电压脱扣保护试验标准》要求。

调查三：我们查看了铝业集团的运行日志，发现不明原因造成的48次欠电压保护动作后，运行人员都对相关设备进行了巡视，发现一切正常。

根据调查结果，我们采用”排除法”得出了欠电压保護误动的症结：

1、欠电压保护动作时站内设备运行正常，而且其他保护并没有动作，排除了站内故障使欠电压保护动作的因素。

2、欠电压保护动作时，也不存在人员误操作及保护回路有问题的现象，排除了人员的误操作及保护回路问题。

3、各种试验报告正确齐全，排除了欠电压保护的调试质量问题。那么唯一可能的是保护装置问题。根据以上分析，小组人员认为：铝业集团高压防爆开关欠电压保护误动的主要症结是：欠电压保护装置问题造成保护误动，如果将该装置进行合理的改造将有效的降低欠电压保护误动次数。

三、设定目标

通过现状调查，结合煤矿要求，小组确定将高压防爆开关欠电压保护进行合理改造，并确定本次活动目标：将铝业集团高压防爆开关欠电压保护误动次数降低为3次。

四、原因分析

根据调查到的实际情况，针对欠电压保护装置造成保护误动的问题的主要原因有：

1）反力弹簧作用力大，我们对所有线路欠电压保护进行了试验：在保护装置线圈两端加68%Ue（即大于65%Ue）的电压，发现有两套保护装置释放跳闸，经讨论认为是由于反力弹簧的作用力过大而克服了螺管磁力使断路器锁扣机构解扣断开，为要因。

2）保护装置没有延时元件，我们我们查看了凯旋变电站和铝业集团开关站的运行日志，发现每条线路由于不明原因造成的4次误动，动作时间都是同一时刻，且都发生在凯旋变电站10KV线路有故障时，且故障点都在线路始端。小组人员通过讨论，认为由于故障点离变电站比较近，短路电流非常大，造成了凯旋变电站10KV母线电压大幅下降，同时引起了由同一系统供电的铝业集团的母线电压也大幅下降，达到欠电压释放装置的动作值：35V，而铝业集团10KV线路欠电压保护由于没有延时装置，不能躲过系统电压闪变的时间（大约0.5-2秒）以及供电线路瞬时性故障而又重合成功的时间（1-2.5秒），从而造成了欠电压保护误动，为要因。

五、对策实施

1.选择合适型号的时间元件：经过查找资料，我们决定采用JT3 -3型（0.8～3S）时间继电器作为欠电压释放装置的延时装置。

2.根据小组制定的方案绘出保护原理图及二次安装接线图：我们根据我们提出的方案，画出了保护二次原理图及安装接线图。根据直流电磁式时间继电器延时驱动欠电压保护原理图，用直流电磁式时间继电器 JT 代替原高压防爆开关中的失压脱扣器，将原交流分励脱扣器 TQ 换为直流分励脱扣器，并用 JT 延时闭合的常闭触点来控制分励脱扣器 TQ 线圈的得电或失电。JT仍由电压互感器二次侧提供电源，当线路电压正常时，JT 得电吸合，其常闭触点JT1 打开，分励脱扣器线圈 TQ 失电，不影响高压防爆开关的手动合闸。当线路电压低于 35%Ue 且停电时间超过 0.8 s 及以上时，JT 断电延时时间到，其动铁芯衔铁释放，延时闭合的常闭触点闭合，接通分励线圈 TQ 的电源，分励线圈得电，分励脱扣器动作，高压开关跳闸。

3.选购和安装直流电源。由于原开关的欠电压释放保护装置均采用交流电源，而现在采用的JT3-3型时间继电器需提供直流电源，为此我们需安装一套直流电源系统（其电压及容量应保证分励脱扣器的正常动作）。根据Imax=Ij+Is+If=6+1.5+12=17.5A（Imax直流系统瞬时最大电流），Ij经常负荷（继电器常闭节点、信号灯等经常接入直流系统的用电设备）， Is事故负荷（主要为事故照明），If 分励电流查蓄电池厂家技术表中蓄电池最大放电电流（≤5s）确定蓄电池容量约为28 Ah 我们采用了上海开林信电源有限公司的壁挂式直流电源系统，并进行了安装调试。

4.根据二次接线图对欠电压保护进行改造和安装：1）我们刘鹏杰、方黎颖根据JT3-3型时间继电器的技术参数中的安装尺寸在开关柜面板上开孔紧固。2）由于JT3-3型时间继电器的工作电压为直流电压，需要对其提供电源的电压互感器二次侧输出的100V交流电压进行整流，由我们刘亚伟选购合适型号的晶体二级管整流桥。3）将原交流型分励脱扣器更换为直流型，4）我们徐中辉、刘亚伟根据安装接线图进行安装接线。

5.对欠电压保护进行合理的整定计算，并下发保护定值通知单：凯旋变电站10kV馈出线过电流保护整定时限一般为0～1s，考虑到断路器固有分闸时间和灭弧时间等，欠电压保护时限应大于过电流时限一个时间段，取0.5～1.5s。另外对于煤矿电源线路的瞬时性故障，会造成0.5～1.5s的停电。但由于是瞬时性故障，重合闸启动，一般在1～2.0s内恢复供电，因而对华泰煤矿10kV系统的欠电压释放装置时限整定为：T≥ T1+T2+T3=1S+0.5S+1.5S=3S 其中： T1---凯旋变电站10kV馈出线过电流保护整定时限，这里取1S；T2---断路器固有分闸时间和灭弧时间，这里取0.5S；T3---Ⅰ凯泰线重合闸时间，这里取1.5S。

6.根据继电保护定值通知单对JT3-3时间继电器进行调试：我们按照我们的方案对欠电压保护进行改造和安装，并根据欠电压保护定值进行调试。

六、效果检查

通过此次活动，降低了铝业集团保护改造增加设备的费用以及停电时间，无形中也提高了我局对铝业集团的供电量，（矿井井下为爆炸性危险环境，巷道错综复杂、立体分布、范围很广，全面恢复供电约需 2～6 h，）铝业集团负荷大约1.4万KW，按每次误动恢复时间3小时，大约电量4.2万千瓦时，如果按每年因误动停电5次计算的话，将少供21万千瓦时电量，折合电价0.565×21=11.8万元，利润为0.77万元，而铝业集团矿井生产能力为70万吨/年，每小时产煤约81吨，将少产煤1215吨，如果每吨煤按600元计算的话，折合煤价72.9万元；铝业集团将保护整体更换需投资6万元左右，按照我们的改造方案仅需0.7+2=2.7万元（12台JT3-3型时间继电器、晶体管整流桥和一套GZDW型壁挂直流电源。）综上所述：本次活动产生经济效益为： 0.77+72.9+6-2.7=76.97万元。

通过我们小组共同不懈努力，完成了本次活动各项工作，解决了原有欠电压保护误动问题，消除欠电压保护安全稳定运行的隐患，改造半年多来运行良好，证明我们的设计方法是有效的，达到了预期目标。同时，铝业集团也加大了技术人员的培训力度，将安全隐患消失在萌芽状态，截至目前，未出现过其他原因造成的保护误动现象。