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反时限过电流保护误动原因分析及对策

1概述

郑州煤炭工业集团有限责任公司东风电厂是企业的自备电厂，发电机以“发电机—变压器组”单元接线方式经三绕组变压器与110KV电网系统和35KV供电母线系统相连接，厂用工作电源通过厂用馈线取自变压器6KV侧。其一次系统简图如图1。东风电厂发电机组已

经投运了十年，电厂的机组监测和控制选用的仪器和设备大多是科技含量低的产品，性能不够完善，稳定性较差。厂用高压电机采用两相两继电器过电流保护作为电动机的主保护，电流继电器选用LL—11型反时限过电流继电器，为电动机提供过电流和速断保护。2004年，由于华鑫铝厂供电线路短路冲击，东风电厂厂用电工作电压下降较多，LL-11型反时间继电器误动，1#锅炉送风机跳闸，1#锅炉灭火。

2 存在的问题分析

2004年以来，共出现了2次类似事故，故障现象基本相同，皆为

35KV供电线路短路冲击所引起。事故发生后，厂有关技术人员针对故障现象进行了全面讨论分析，并对1#锅炉送风机保护二次回路详细检查，排除了以下几个方面的原因：电动机继电保护二次接线错误;电动机电流互感器内部有匝间短路，导致电流互感器变比变小;电动机用电流继电器，保护定值误整定等。东风电厂委托河南豫电电力工程设计事务所对郑媒集团内部电网的电力系统潮流分析计算，针对可能发生的运行方式和故障特点进行防真试验，另一方面将LL—11型反时限过电流继电器送到生产厂家进行继电器校验。试验及校验结果显示，继电器误动的原因可归纳为以下三个方面。

发电机出口电压迅速下降

外部供电线路短路时，发电机控制屏虽然出现了“强励动作”信号，但是在短路时，1#、2#、3#、4#发电机强励没能有效工作，已投运的四台发电机组的励磁系统均采用直流励磁机励磁方式，发电机组励磁调节装置采用的KFD-3装置，KFD-3励磁调节装置已运行了十年，由于磁性能的改变而起不到强励的作用，致使厂用6KV工作母线电压下降较多。异步电动机的电磁转矩是与其端电压的平方成正比的，当电压降低10%时，电动机转速下降，转矩大约要降低19%。如果电动机拖动的机械负载不变，电压降低时，电动机转速下降，转差增

大，定子电流也随之增大，这是导致电机保护误动重要因素

35KV线路保护动作时限长

电厂35KV线路采用电“电流闭锁电压限时速断”作为线路的主保护，速断动作时间为0.5秒。从保护启动到断路器跳闸切除故障点，

时间较长，导致厂用6KV母线残压较低，经短路电流计算，短路时

6KV厂用母线电压残压仅为3.4KV，对该厂电气系统冲击较大。由于

6KV厂用母线电压下降较多，电动机工作电流瞬间升高，从而增大了电动机保护误动的机率。

电动机的保护继电器触点氧化

电动机保护现用的继电器已运行了十年，内部元件老化，启动接点氧化，特别是半导体元件热稳定性下降，经过一段时间的运行后，继电器整体输出特性变化。遇到电动机工作电流突然升高时，继电器

误动。

从LL—11（12）型过流继电器原理图（图2）看：正常情况下，启动元件的动断触点Q1将电容C3短接。当电流为继电器动作电流时，Q继电器动作，发光二极管JD亮，Q1断开，C3经R7、R8开始充电。此时给C3充电的电压最小，因此达到触发UJT所需电压的充电时间(即继电器动作时间)最长。当电流增大时，此时间将相应缩短，构成反时限特性。调整电位器R7即可改变继电器动作时间的整定值。如电流达到瞬动回路所整定的动作电流倍数时，R5的分压电压直接经D7去触发UJT构成继电器的瞬动特性。调整电位器R5即可改变瞬动回路的动作电流倍数。UJT触发后使J动作，J动作使DZ动作，断路器跳闸，电流消失，继电器返回。如J还未来得及动

作，启动元件Q

从短路冲击的瞬间，继电器动作跳闸看，电动机保护为速断动作，然而，短路瞬间电动机的工作电流不可能达到速断保护定值。如果，过电流使Q启动，Q1断开，然后对C3充电，使继电器动作，动作时间一般较长，不可能瞬间跳闸。经测试Q1接点的实际接触电阻为760欧，远远大于继电器规程不大于2欧的要求。因Q1接点氧化接触不良，而使C3在正常的工作电流时，已被充电，然后，在瞬间增加的工作电流下，致使C3又迅速充电，这种情况下，在电动机正常工作电流下，电容C3已被充电，一旦，外界因素致使电动机工作电流瞬间增加，再次给电容C3充电，继电器就会在较短的时间内动作，造成保护误动。接下来，对继电器进行加电流试验，以模拟继电器经过长期带负荷运行下的半导体元件的热稳定性，经过4小时的试验，

发现单节晶体管UJT的峰值触发电压下降。

3改进对策

对4台机的强励回路进行认真检查，重新对强励启动