對(duì)漏電保護(hù)器的安全性能剖析

1、對(duì)漏電保護(hù)器的安全性能剖析作者:lo文章來源：中國(guó)論文下載中心點(diǎn)擊數(shù):更新時(shí)間:2007-4-19 3:34:07 收強(qiáng)此頁(yè)摘要：在現(xiàn)行建筑行業(yè)為了用電安全常使用漏電保護(hù)器。木文著重閘述了漏電保護(hù)器的重要作川、工作原理、使川范由及注意竊項(xiàng)，同時(shí)也指出了今后建筑電氣女全保護(hù)方面的發(fā)展趨勢(shì)。關(guān)鍵詞：漏電電流碰殼短路相地短路隨著改革開放不斷深入發(fā)展，人民的生活水平也在不斷地捉高。如電冰箱、洗衣機(jī)、電視機(jī)、空調(diào)、 電飯煲、微波爐多種多樣的電氣設(shè)備越來越多地進(jìn)入千家力戶，被眾多居民普遍使用。這些眾多的家 用電器，對(duì)丁保護(hù)人身與設(shè)備的安全意識(shí)，引起了國(guó)內(nèi)外人士的廣泛關(guān)注。因此，對(duì)建筑電氣的設(shè)計(jì)和施 工也提

2、出了更高的要求。當(dāng)前，在小性點(diǎn)直接接地的380/ 220v的低壓配電系統(tǒng)小，已經(jīng)開始采取將質(zhì) 量介格參數(shù)介格的漏電保護(hù)器與接地保護(hù)或接零保護(hù)正確地配介使用，較好地防止了漏電電擊等事故的發(fā) 生。1 漏電保護(hù)器安裝的必婆性保護(hù)接零-般采用tn-c-s系統(tǒng)或tn-s系統(tǒng)，也就是在電源入戶z前將零線重復(fù)接地，且重復(fù)接地 電阻w10q。而在進(jìn)戶z后，工作零線n與保護(hù)零線pe則須分開。此時(shí)，pe線與所冇用屯設(shè)備金屬 外殼通過三孔插座的接地孔連接起來。而零線在引入配電箱后，應(yīng)當(dāng)和相線一樣對(duì)地絕緣。如果發(fā)生相線 碰殼短路情況時(shí)，短路電流則經(jīng)零線和接地極構(gòu)成閉合回路。這時(shí)回路阻抗很小，短路電流很大，從而此 較人

3、的短路電流致使保護(hù)開關(guān)跳閘，切斷電源回路，達(dá)到安全保護(hù)的h的。如圖1所示。短路電流ik = u/zd 式中：ik相線碰殼短路電流，au 一相電壓，zd 零線阻抗與重復(fù)接地電阻之和，q但是，tn-c-s系統(tǒng)只能對(duì)用電設(shè)備的外殼在帶電時(shí)起到保護(hù)作用，而對(duì)相地短路的情況則不能起到保護(hù)作用。其原因是：在相地短路時(shí)（即設(shè)備絕緣破損發(fā)牛的單相對(duì)地短路，簡(jiǎn)稱故障短路），短路電流 要經(jīng)過設(shè)備與地而的自然接觸，電阻流向電源中性點(diǎn)。由于這時(shí)自然接觸電阻很人，而短路電流很小，不 足以使熔斷器、斷路器動(dòng)作，切斷電路，卻能使故障引發(fā)的電弧火花持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，甚至著火。如圖2 所示。圖1相線碰売短路時(shí)漏砸保護(hù)器的保護(hù)作用a

4、ho 、-o 1 o 氏-o/y !/«復(fù)按筑勺/xffl圖2漏電保護(hù)器不能起到保護(hù)作用相地短路的情況為了克服以上存在問題，在建筑電氣設(shè)計(jì)、施丁中采用安裝漏電保護(hù)器，就成為一種有效的觸電 或漏電保護(hù)手段。另外,在居民住宅中安裝漏電保護(hù)器,也是當(dāng)今我國(guó)按照國(guó)標(biāo)gb6829295標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工 的需耍。2 漏電保護(hù)器的t作原理漏電保護(hù)器是由零序電流互感器、漏電脫扣器.脫扣機(jī)構(gòu)、主開關(guān)、實(shí)驗(yàn)按鈕等五部分組成。倘若發(fā) 生被保護(hù)設(shè)備的接地故障電流作用于漏電保護(hù)器的漏電脫扣器上的情況，其電流超過預(yù)定值時(shí)，則會(huì)立即 出現(xiàn)開關(guān)跳閘，從而切斷了故障電路。如圖3所示。一般來說在正常情況下，各相

5、電流的相量和等于零。 由此，各相電流在零序電流互感器鐵芯中感應(yīng)的磁逋量之和也等丁零。這時(shí)，由丁零序電流互感器的二 次側(cè)繞組無倍號(hào)輸出，主開關(guān)仍處丁閉合狀態(tài)，電源繼續(xù)向負(fù)載方向供電。一 ii鬲鮭扣終圖3漏庖保護(hù)器的組成當(dāng)發(fā)生接地故障，或設(shè)備絕緣損壞、漏電，或人觸及帶電體時(shí)，主冋路中各相電流的相最和不再為零。則會(huì)出現(xiàn)故障電流在零序電流互感器的壞形鐵芯中產(chǎn)生磁通，從而導(dǎo)致二次側(cè)感應(yīng)電壓迫使脫扣線圈勵(lì) 磁，強(qiáng)令主開關(guān)跳閘，切斷供電回路。由上可知，電流型漏電保護(hù)器是基于基爾霍夫第一定律：流入電路中任一節(jié)點(diǎn)的復(fù)電流代數(shù)和等于零, 即 el = oo3 漏電保護(hù)器的作用及使用范圍漏電保護(hù)器具有動(dòng)作靈敏，切斷

6、時(shí)間迅速的性能。在建筑電氣設(shè)計(jì)施工中只要介理選用和正確安裝, 對(duì)保護(hù)人身安全和防止設(shè)備損壞，以及預(yù)防火焰將會(huì)有明顯的作用。(1) 當(dāng)人體直接觸及220v帶電體時(shí)，漏電保護(hù)器迅速以0秒的時(shí)間快速切斷電路。這時(shí)流過人體 (一般人體電阻為1 000q左右)的觸電電流為220/ 1 000 = 220 (ma),其電擊能量為:220(ma) x0. 1 (s) = 22mas < 30mas。 el前我國(guó)現(xiàn)行規(guī)定：對(duì)人體安全的電擊能量為：1t = 30mas ,可以 明顯看出，當(dāng)人們一旦觸及220v帶電體時(shí)，漏電保護(hù)器會(huì)在0. 1秒時(shí)間內(nèi)迅速作出反應(yīng)，而不致出現(xiàn)生 命危險(xiǎn)。(2) 在tn-c-s

7、或tn-s系統(tǒng)中，未裝漏電保護(hù)器時(shí)，如果發(fā)生接地故障情況，設(shè)備外殼會(huì)產(chǎn)生對(duì)人身 有危險(xiǎn)的接觸電壓；當(dāng)裝有漏電保護(hù)器z后，即使發(fā)生了接地故障，接觸電壓在還沒有達(dá)到危及人身生命 吋，漏電保護(hù)器就會(huì)立即切斷電源回路。其理由是：在住宅建筑電氣設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者已為用戶所安裝的漏 電保護(hù)器選擇了額定動(dòng)作電流小于或等于30ma ,動(dòng)作時(shí)間為0. 1秒。當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，只要有漏電 電流產(chǎn)生，就會(huì)在漏電電流小于或等于30ma時(shí)，漏電保護(hù)器就立刻動(dòng)作，切斷了電源回路。同時(shí)，30 ma的電流在0. 1秒時(shí)間內(nèi)作用于人體不會(huì)危及生命安全。(3) 安裝漏電保護(hù)器對(duì)配電線路的絕緣水平起到監(jiān)察作用。如果設(shè)備出現(xiàn)碰殼故障或絕

8、緣損壞，就會(huì) 冇漏電電流產(chǎn)生。當(dāng)漏電電流達(dá)到漏電保護(hù)器的額定動(dòng)作電流時(shí)，將立即動(dòng)作切斷電源冋路。也就是說, 在人尚耒觸及故障設(shè)備危險(xiǎn)的接觸電丿"kz前，就已經(jīng)將故障線路切斷了。從而捉前避免了觸電死亡及火災(zāi) 事故的發(fā)生。(4) 一旦出現(xiàn)發(fā)生接地故障時(shí)，由于切斷故障線路因索不是依靠過電流保護(hù)，而是依靠漏電保護(hù)。再 則，漏電保護(hù)的額定動(dòng)作電流數(shù)值很小，與過電流相比，相差1000倍10000倍。因此，出現(xiàn)在設(shè)備外殼的接觸電壓也很低，一般小于50v ,大大提高了安全性。4 漏電保護(hù)器使用時(shí)應(yīng)注帝事項(xiàng)(1) 漏電保護(hù)器適用丁電源中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)過電阻、電抗接地的低壓配電系統(tǒng)。對(duì)丁-電源中性點(diǎn)

9、不接地的系統(tǒng)，則不宜采用漏電保護(hù)器。因?yàn)楹笳卟荒軜?gòu)成泄漏電氣回路，即使發(fā)生了接地故障，產(chǎn)生了 大于或等于漏電保護(hù)器的額定動(dòng)作電流，該保護(hù)器也不能及時(shí)動(dòng)作切斷電源冋路；或者依靠人體接能故障 點(diǎn)去構(gòu)成泄漏電氣回路，促使漏電保護(hù)器動(dòng)作，切斷電源冋路。但是，這對(duì)人體仍不安全。顯而易見， 必須具備接地裝置的條件，電氣設(shè)備發(fā)生漏電時(shí)，忖漏電電流達(dá)到動(dòng)作電流時(shí)，就能在0.1秒內(nèi)立即跳閘， 切斷了電源主回路。(2) 漏電保護(hù)器保護(hù)線路的工作中性線n耍通過零序電流互感器。否則，在接通后，就會(huì)有一個(gè)不平 衡電流使漏電保護(hù)器產(chǎn)生誤動(dòng)作。(3) 接零保護(hù)線(pe)不準(zhǔn)通過零序電流互感器。因?yàn)楸Ｗo(hù)線路(pe)通過零序電

10、流互感器時(shí)，漏電電 流經(jīng)pe保護(hù)線又冋穿過零序電流互感器，導(dǎo)致電流抵消，而互感器上檢測(cè)不出漏電電流值。在出現(xiàn)故障 時(shí),造成漏電保護(hù)器不動(dòng)作,起不到保護(hù)作用。(4) 控制回路的工作中性線不能進(jìn)行重復(fù)接地。一方而，重復(fù)接地吋，在正常工作情況下，工作電流 的一部分經(jīng)由重復(fù)接地回到電源中性點(diǎn)，在電流互感器中會(huì)出現(xiàn)不平衡電流。當(dāng)不平衡電流達(dá)到一定值時(shí), 漏電保護(hù)器便產(chǎn)生誤動(dòng)作；另一方而，因故障漏電時(shí)，保護(hù)線上的漏電電流也可能穿過電流互感器的個(gè)性 線回到電源中性點(diǎn)，抵消了互感器的漏電電流，而使保護(hù)器拒絕動(dòng)作。(5) 漏電保護(hù)器后面的工作中性線n與保護(hù)線(pe)不能合并為-體。如果二者合并為一體時(shí)，當(dāng)出 現(xiàn)

11、漏電故障或人體觸電時(shí)，漏電電流經(jīng)由電流互感器回流，結(jié)果乂雷同于情況(3),造成漏電保護(hù)器拒絕 動(dòng)作。(6) 被保護(hù)的用電設(shè)備與漏電保護(hù)器z間的各線互相不能碰接。如果出現(xiàn)線間相碰或零線間相交接， 會(huì)立刻破壞了零序平衡電流值，而引起漏電保護(hù)器謀動(dòng)作；另外，被保護(hù)的川電設(shè)備只能并聯(lián)安裝在漏電 保護(hù)器z后，接線保證正確，也不許將用電設(shè)備接在實(shí)驗(yàn)按鈕的接線處。以上敘述的兒條注意事項(xiàng)，都是很容易在使用屮出現(xiàn)錯(cuò)誤的地方，故在本文中特地捉出來，希望讀者 在使用漏電保護(hù)器時(shí)格外注意。5 結(jié)論漏電保護(hù)器的使用對(duì)低壓供電系統(tǒng)的安全可靠性起到了很重要的作用，它彌補(bǔ)了 incs與in-s系統(tǒng) 的不足。但是，還不能說用了

12、漏電保護(hù)器，在供電系統(tǒng)中就萬無-失了。它并不是防止電擊事故的惟一措 施,也不是特效措丿施。譬如，在高層建筑中，往往把高低壓配電室的電氣設(shè)備金屬外殼、金屬板、建筑物 鋼筋基礎(chǔ)網(wǎng)連接起來。如果高圧電氣設(shè)備外殼碰殼帶電，便會(huì)產(chǎn)生一個(gè)120v的危險(xiǎn)電壓(10kv對(duì)地電 容電流為30a ,接地電阻4q , a30 x4 = 120 (v),該電壓通過pe線竄到低壓設(shè)備的外殼,漏電 保護(hù)器對(duì)pe線無法檢測(cè)，造成保護(hù)失效。欲?？朔@種不足，則應(yīng)通過實(shí)施用國(guó)際電工委員會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)及 gb50054-95規(guī)范中推行的等電位聯(lián)結(jié)的方法去解決。參考文獻(xiàn)1 凌智敏.剩余電流保護(hù)器講座j .電世界，1996 (10).2

13、周鴻昌1配電系統(tǒng)的安全用電與漏電保護(hù)j .建筑電氣1993 (1).基于二總線的漏電保護(hù)系統(tǒng)作者'：文章來源：中國(guó)論文下載中心 點(diǎn)擊數(shù)：更新時(shí)間:2007-4-19 3:34:08 :收和此頁(yè)摘要：闡述了二總線在井下漏電保護(hù)裝置中的應(yīng)用，通過總保護(hù)的微機(jī)對(duì)井下絕緣電阻的實(shí)時(shí)監(jiān)控及 總保護(hù)和分支岀口保護(hù)之間的總線通信，快速判斷出故障線路并及時(shí)隔離故障，從而全面提高了井下工作 的安全。關(guān)鍵詞：漏電保護(hù)二總線零序電流1井下漏電保護(hù)現(xiàn)狀我國(guó)大多數(shù)礦井電網(wǎng)一直沿用中性點(diǎn)不接地方式，隨著井下供電線路的加、電容電流的増大，發(fā)生 故障時(shí)會(huì)造成單相接地電流大于20a,有的狀至超過70a,而煤礦安全規(guī)程小

14、規(guī)定超過20a就應(yīng)采取 措施降低到20a以下，因而廣泛采用屮性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并電阻接地系統(tǒng)。系統(tǒng)保護(hù)中，根據(jù)我國(guó)井下低壓電網(wǎng)的運(yùn)行情況，一般認(rèn)為對(duì)低壓配電網(wǎng)實(shí)行兩級(jí)保護(hù)，級(jí)數(shù)再増加 將沒有使用意義。實(shí)行分級(jí)保護(hù)的h的是從人身、設(shè)備安全和正常用電的角度出發(fā)，既耍保證能可靠動(dòng)作, 切斷電源，乂耍把這種動(dòng)作跳閘造成的停電限制在最小范圍內(nèi)。常用的漏電保護(hù)裝置多為附加玄流電源式 保護(hù)和零序電流保護(hù)裝置?？偙Ｗo(hù)處安裝附加直流電源保護(hù)，無論系統(tǒng)發(fā)生對(duì)稱性漏電還是非對(duì)稱性漏電, 保護(hù)均能可靠性動(dòng)作。分支出口處安裝零序電流保護(hù)作為橫向選擇性保護(hù)的主保護(hù)。漏電系統(tǒng)-般建立兩級(jí)后備保護(hù)，附加直流電源保護(hù)和漏電閉鎖分別

15、作為分支漏電保護(hù)單元的一級(jí)和 二級(jí)后備1 °在實(shí)行分級(jí)保護(hù)的低壓電網(wǎng)中，決定分級(jí)的條件是下一級(jí)保護(hù)器的額定動(dòng)作時(shí)間（包折主 開關(guān)斷開電路的跳閘時(shí)間）必須小于上一級(jí)保護(hù)器的極限不動(dòng)作時(shí)間。對(duì)于下級(jí)保護(hù)，要求其額定動(dòng)作時(shí) 間達(dá)到最快，從而快速切除故障。對(duì)于上一級(jí)保護(hù)，為保證選擇性就需一定的時(shí)間延時(shí)，以躲過下級(jí)保護(hù) 在動(dòng)作跳閘時(shí)所需時(shí)間。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，零序電流漏電保護(hù)動(dòng)作使分支開關(guān)動(dòng)作跳閘總時(shí)間達(dá)到200ms,則 附加直流電源保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間需加上200ms的i古i定延時(shí)，才能保證選擇性。因此當(dāng)發(fā)生對(duì)稱性漏電（分支 無法檢測(cè)）、分支保護(hù)失效或開關(guān)拒動(dòng)時(shí)，總保護(hù)動(dòng)作時(shí)間高達(dá)400ms。此時(shí)將會(huì)使

16、人身觸電電流增大， 不但不能保證人身安全，更不能防止沼氣、煤塵爆炸。隨著真空斷路器的推廣，址然山于保護(hù)動(dòng)作時(shí)間級(jí)差at的減小，將短路造成的損失降低到故低限度， 但沒有從根本上解決由于時(shí)差而帶來的問題。2改良方案改良方案屮，在總的漏電保護(hù)單元與分支單元z間建立在線通信，以確保在最短的時(shí)間內(nèi)切斷故障點(diǎn), 消除現(xiàn)有漏電保護(hù)系統(tǒng)存在的死區(qū)。2.1二總線技術(shù)木文通信總線采用二總線技術(shù)，二總線是一種高可靠性、自動(dòng)同步編碼解碼通信，可以將現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)的 多個(gè)模擬最轉(zhuǎn)換成數(shù)字最并進(jìn)行遠(yuǎn)距離串行傳輸。其特點(diǎn)如下：a. 智能跟蹤口動(dòng)編碼；b. 遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)距離2km；c. 同時(shí)傳輸信號(hào)利功率，節(jié)點(diǎn)無需單獨(dú)供電；d

17、. 回路節(jié)點(diǎn)數(shù)日可根據(jù)規(guī)模増減，最多64個(gè)。二總線非常適宜于井下配電饋線出口多及饋線線路逐漸增長(zhǎng)的現(xiàn)狀，可抵制井下各種干擾的影響。二 總線進(jìn)行通信，2條總線之間的電壓為24v,發(fā)送端的二總線通信芯片將需要傳輸?shù)臄?shù)字量以電流形式串 行輸出到二總線上；接收端從總線獲得功率的同時(shí)接收信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了功率和信號(hào)公用總線的要求2。2.2通信實(shí)現(xiàn)常用的總線接口有qa840159等，提供單片機(jī)和總線的接口，通過握于電路和數(shù)據(jù)總線與cpu進(jìn)行數(shù) 據(jù)交換。總線接ii從cpu屮取得編碼地址、控制碼等信息后向總線冋路發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)串行碼，包括地址段、地 址校驗(yàn)段、控制段和模擬量返回段。地址段和地址校驗(yàn)段完全相同，以保證通信的

18、可靠性。二總線通信編 解碼芯片位于分支出口處，可以自動(dòng)同步編解碼和片內(nèi)a/d轉(zhuǎn)換,它不需進(jìn)行頻率和同步調(diào)整,可對(duì)總保 護(hù)的編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化分析并h動(dòng)跟蹤對(duì)位，片內(nèi)高速a/d轉(zhuǎn)換電路僅在地址符合時(shí)加電，大大降低了 系統(tǒng)總電流，可很方便地實(shí)現(xiàn)模擬量采集并實(shí)現(xiàn)二總線通信。3智能漏電保護(hù)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)由總保護(hù)、分支保護(hù)、二總線通信接口三大部分紐成。各分支保護(hù)檢測(cè)到的實(shí)時(shí)井下數(shù)據(jù)可通過 二總線進(jìn)行通信，設(shè)井下饋線分支出口數(shù)為n,其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。圖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖figrl the system configuration總保護(hù)處為性價(jià)比較高的單片機(jī)8051系統(tǒng)，系統(tǒng)有a/d轉(zhuǎn)換器、輸入/輸出接口、閃存、輸出

19、執(zhí)行電 路等組成。總保護(hù)處裝有附加直流電源式漏電保護(hù)，可以檢測(cè)出電網(wǎng)總的絕緣悄況，同時(shí)通過漏電直流檢 測(cè)電路的取樣，監(jiān)測(cè)井下電網(wǎng)a, b, c三相的絕緣電阻的變化，并由電路顯示，所以容易查找和處理故障 相。正常工作時(shí)循壞顯示電網(wǎng)的工作參數(shù)和對(duì)地的絕緣水平，故障跳閘后循環(huán)顯示故障時(shí)的參數(shù)和狀態(tài)， 從而人人提高了判斷故障的效率。若設(shè)冇不同的給定值存儲(chǔ)在微機(jī)內(nèi)，微機(jī)就可以判斷出故障是接地故障、 人身觸電事故還是絕緣電阻下降故障。總保護(hù)處通過總線接口和二總線相連，進(jìn)行通信。在總保護(hù)處和分出口處檢測(cè)各支路的零序電流，分 支保護(hù)處編解碼芯片接收總保護(hù)處的地址、控制信息，當(dāng)和本身地址相同時(shí)，啟動(dòng)a/d轉(zhuǎn)換，

20、進(jìn)行零序電 流檢測(cè)，并通過二總線將電流值上傳給總保護(hù)，通過總保護(hù)進(jìn)行集中式選線判斷故障相，由總保護(hù)發(fā)岀口 跳閘指令以切斷故障線路。漏電保護(hù)原理中指出，當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，流過故障相的故障電流是所冇非故障相電流z和，故障項(xiàng) 的零序電流為所有岀口處零序電流數(shù)值中的最大者。集中式選線綜合比較所有零序電流的數(shù)值，考慮到零 序電流互感器會(huì)產(chǎn)牛不平衡電流，而不同的互感器的不平衡電流值不同，所以僅比較零序電流值人小將會(huì) 冇一定的謀差。現(xiàn)采用簡(jiǎn)單的差值比較方法，即將各電路所測(cè)出時(shí)間間隔相同的故障前后2次零序電流值 相減，比較各零序電流的算術(shù)差值。故障線路零序電流的増量是所冇線路零序電流増量z和。判定差值最 大與

21、其他線路右很大差距的線路為故障線路，從而完成保護(hù)的橫向選擇性，并冇效地避免了山互感器不平 衡電流帶來的誤差?？偙Ｗo(hù)通過電流差值集中判斷，找到繪人值及分支故障線路，然厲發(fā)跳閘指令，由分支開關(guān)動(dòng)作；若各分支的零序電流之差相差不人時(shí)，判定為母線故障，由總保護(hù)處開關(guān)動(dòng)作。判定為分支故障發(fā)跳閘指令后，總保護(hù)處繼續(xù)監(jiān)視電網(wǎng)的運(yùn)行，若故障仍然存在，說明跳閘失敗或判斷失誤，為保證安全，由作為后變壓器保護(hù)設(shè)計(jì)中幾個(gè)問題的解決方法探討作者：文章來源：中國(guó)論文下載中心點(diǎn)擊數(shù)：更新時(shí)間:2007-4-19 3:33:57宅收藏此頁(yè)摘要：介紹了大型高壓、超高圧變壓器保護(hù)設(shè)計(jì)中的若千技術(shù)問題，對(duì)大型高壓、超高壓變壓器保護(hù)

22、 設(shè)計(jì)中一些技術(shù)問題的解決方法給出了較詳細(xì)的說明和探討。采用零序補(bǔ)償方式校e電流量對(duì)變壓器勵(lì)磁 涌流的識(shí)別冇利，且可提高其對(duì)接地故障的靈敏度；故障分量旁動(dòng)保護(hù)提高了其對(duì)匝間短路和高阻接地故 障等輕微故障的靈敏度；附加穩(wěn)定特性區(qū)方法解決了 ta飽和對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響問題；采用電流和電壓量 的綜合判別來識(shí)別ta二次冋路斷線和短路故障；采用整定n組定值擬合過激磁曲線方式解決過激磁保護(hù) 的工程適應(yīng)問題。關(guān)鍵詞：勵(lì)磁涌流；零序電流補(bǔ)償；故障分量；斷線或短路；過激磁中圖分類號(hào)：0引言電力變壓器是發(fā)電廠和變電站的主要電氣設(shè)備之/一，對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，尤其是大型 高壓、超高壓電力變壓器造價(jià)昂貴、

23、運(yùn)行責(zé)任重大。一旦發(fā)生故障遭到損壞，其檢修難度大、時(shí)間長(zhǎng)，要 造成很大的經(jīng)濟(jì)損失；另外，發(fā)生故障后突然切除變壓器也會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)造成或大或小的擾動(dòng)。因此，它 對(duì)繼電保護(hù)的要求很高。對(duì)大型高壓、超高壓電力變壓器的保護(hù)設(shè)計(jì)，一般要求解決以下一些技術(shù)問題。（1）快速準(zhǔn)確的區(qū)分出變丿禾器的勵(lì)磁涌流和各種故障情況，區(qū)內(nèi)故障和區(qū)外故障；（2）迅速準(zhǔn)確的識(shí)別出變壓器過勵(lì)磁情況，解決對(duì)變壓器保護(hù)的影響；（3）提高變壓器在帶負(fù)荷運(yùn)行情況下發(fā)生輕微匝間短路和高阻接地故障時(shí)保護(hù)的靈敏度；（4）解決電流互感器ta二次電路斷線或短路時(shí)對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)的影響；（5）消除ta飽和時(shí)對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)的影響；（6）解決利應(yīng)涌流對(duì)

24、變丿禾器保護(hù)的影響；(7) 提高變壓器過激磁保護(hù)對(duì)各種變壓器過勵(lì)磁倍數(shù)曲線的適應(yīng)性等等。隨著繼電保護(hù)技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)等方面的不斷發(fā)展，為在變壓器保護(hù)設(shè)計(jì)中解決這些技術(shù)問題 提供了可能。特別是現(xiàn)在大量采用的微機(jī)型變壓器保護(hù)裝置，在越來越好的計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)的基礎(chǔ)上，具 冇了更加強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)記憶、計(jì)算、邏輯判斷等軟件功能，因此，可以很好地處理利解決變壓器 保護(hù)中的這些技術(shù)問題。下而根據(jù)在變壓器保護(hù)方而進(jìn)行研究、設(shè)訃和應(yīng)用的體會(huì)，對(duì)其屮幾個(gè)技術(shù)問題 的解決方法作簡(jiǎn)要的探討。1提高勵(lì)磁涌流和故障情況的識(shí)別變壓器差動(dòng)保護(hù)中-個(gè)很垂要的技術(shù)問題就是防止變壓器勵(lì)磁涌流引起差動(dòng)保護(hù)的謀動(dòng)。同時(shí)，

25、當(dāng)在保 護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生各種故障時(shí)能夠迅速動(dòng)作切除故障，以保證變壓器可靠、安全運(yùn)行。提高勵(lì)磁涌流識(shí)別的一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)就是對(duì)輸入保護(hù)中電流暈匹配方法的處理。在電力變壓器屮冇電 流流過時(shí)，通過變壓器各側(cè)ta的二次電流不會(huì)正好完全平衡。因此，變壓器差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須考 慮這些因索，只有使得經(jīng)過各側(cè)的電流合理匹配，才能進(jìn)行比較。般情況下，微機(jī)型變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置可以采用數(shù)學(xué)農(nóng)達(dá)式來模擬變壓器各側(cè)電流的匹配情況。其通 常的編程系數(shù)矩陣數(shù)學(xué)表達(dá)式為：iout = kn aiin (1)式中，10ut為匹配后的該側(cè)電流la、lb、lc的矩陣；kn為該側(cè)變比平衡系數(shù)；a為該側(cè)相位平衡系數(shù)的矩陣；iin為該側(cè)輸

26、入電流ia、ib、ic的炬陣。如果采川零序電流補(bǔ)償方式，其通常的編程系數(shù)矩陣數(shù)學(xué)農(nóng)達(dá)式3為：iout = kn a1in+ko 10 (2)式中，10為該側(cè)中性點(diǎn)零序電流的矩陣；k()為該側(cè)零序變比平衡系數(shù)。例如，對(duì)于圖1所示的變壓器接線情況，如果設(shè)定輸入微機(jī)型變壓器差動(dòng)保護(hù)裝宣的變壓器主一次和主 二次電流的各側(cè)電流互感器均為星形接法，h同名端均在變壓器的外側(cè)，那么保護(hù)裝置屮電流互感器聯(lián)接 組的變比匹配和和位修正方式可以采用如下兩種方式：ia1 ia2圖1 yo /】接線變壓器方式一，按照式(1)確定的各側(cè)編程矩陣方程為：(3)(4)顯然，這種匹配方法消除了變壓器y0接線側(cè)零序電流的影響，這將

27、使該側(cè)變壓器的接地故障靈敏度受 到了一定的彩響；另外，更重要的一點(diǎn)是使得該側(cè)不同和電流z間互札i有影響，從而破壞了它本身的原始 特征，因此，對(duì)保留變壓器勵(lì)磁涌流的原始特征不利，可能會(huì)產(chǎn)生對(duì)稱性涌流使得對(duì)勵(lì)磁涌流的識(shí)別不利。方式二，同樣針對(duì)圖1,采用零序電流補(bǔ)償方式匹配變斥器y0接線側(cè)的電流，各側(cè)編程矩陣方程按照 式(2)和式(1)確定為：(5)(6)可以看出採(cǎi)用零序電流補(bǔ)償?shù)姆绞?，使得變壓器y0接線側(cè)的零序分量得到了保留，這對(duì)該側(cè)的接地故障 靈敏度更好些；更垂要的是，由丁-對(duì)變壓器-次側(cè)電流互感器輸入的電流沒有相關(guān)合成，所以對(duì)變壓器產(chǎn) 生的勵(lì)磁洶流的原始特征保留情況完整，對(duì)識(shí)別勵(lì)磁涌流冇利。因

28、此，采用此種匹配方法可以更好的識(shí)別 變用器的勵(lì)磁涌流。采用通常方式的匹配方法，如果涌流判據(jù)采用故大相制動(dòng)，那么故障相將受非故障相電流的影響，因此, 在變圧器空投到故障時(shí)將延緩保護(hù)動(dòng)作的時(shí)間，對(duì)變壓器女全不利；如果涌流判據(jù)采用故障相制動(dòng)，那么 在變壓器空投時(shí)容易誤動(dòng)。然而，采用零序電流補(bǔ)償方式的匹配方法，當(dāng)變壓器空投到故障上時(shí)，故障相 的電流為故障特征，非故障相的電流為洶流特征，勵(lì)磁涌流判據(jù)采用分相制動(dòng)方式，可以明確區(qū)分勵(lì)磁涌 流和故障特征，非故障相不會(huì)延緩故障相的動(dòng)作速度，提高了保護(hù)對(duì)勵(lì)磁涌流和故障的識(shí)別。2提高對(duì)匝間短路及高阻接地故障的靈敏度為了更好的保證變壓器的安全運(yùn)行，能夠可靠、女全地判別出變壓器所發(fā)生的輕微匝間短路和高阻接地 故障等輕微故障，對(duì)提高變壓器安全運(yùn)行水平有著重耍的意義。采用故障分屋差動(dòng)保護(hù)是解決這一問題的 冇效方法。故障分屋差動(dòng)保護(hù)采用判別任一相差流是否滿足動(dòng)作判據(jù)而動(dòng)作的方法。該保護(hù)的動(dòng)作特性曲 線見圖2。圖2故障分量差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作特性該保護(hù)動(dòng)作判據(jù)的計(jì)算公式為：式中，aid87為最小門檻值；ki、k2為比率制動(dòng)系數(shù)：a1gd為拐點(diǎn)電流值；air為制動(dòng)電流的故障 分量；aid為差動(dòng)電流的故障分雖。由于負(fù)荷電流在差動(dòng)電流和制動(dòng)電流屮均被消除了，所以與故障前的負(fù)荷情況無關(guān)。尤其是在制動(dòng)電流 方面的好處提高了差動(dòng)保護(hù)的靈放度。根據(jù)平衡相似網(wǎng)絡(luò)1的概念，故障分量