10kV继电保护调试与故障分析

10kV继电保护调试与故障分析第一章继电保护概述一、继电保护和安全自动装置的简单定义

当电力系统中的电力元件或电力系统本身发生了故障或危及其安全运行的事件时，继电保护装置1、需要向运行值班人员及时发出警告信号；2、直接向所控制的断路器发出跳闸命令，以终止这些事件发展。继电保护装置：用于保护电力元件，如线路、母线、变压器保护装置。安全自动装置：用于保护电力系统，如备用电源自动投切、频率电压紧急控制装置。二、继电保护的基本任务

继电保护装置应满足以下四项基本要求：可靠性、选择性、灵敏性和速动性。

继电保护三误：误接线，误碰，误整定。三、继电保护的分类

1、按被保护的对象分类 输电线路保护、变压器保护、母线保护等2、按保护原理分类 电流保护、电压保护、距离保护、差动保护、方向保护、零序保护等3、按保护所反应故障类型分类相间短路保护、接地故障保护、匝间短路保护等4、按继电保护测量值与整定值的关系分类过量保护（测量值≥整定值时动作）（电流保护）欠量保护（测量值≤整定值时动作）（距离保护）5、按保护所起的作用分类主保护、后备保护等、第二章10kV继电保护调试一、10kV继电保护装置构成

10kV继电保护主要涉及10kV出线、电容器、站用变这三类保护装置，保护的主要构成原理为三段式电流保护，其中电容器辅以过压、欠压、不平衡这三种电压保护。二、10kV继电保护装置调试步骤

以10kV线路新投调试工作为例，将调试步骤简述如下：1、保护定值录入2、二次回路螺丝紧固3、CT一次通流（确定组别、负担电压）4、开入、开出检查5、保护整组试验6、辅助性检验（防跳跃回路测试、电流回路绝缘测试、CT一点接地检查）三、10kV继电保护装置调试内容介绍

1、保护定值录入：将由继电保护专责整定并签字印鉴的《定值通知单》中所列内容录入至需调试的保护装置定值区，主要包括系统参数、保护定值、控制字、软压板这四部分。2、二次回路螺丝紧固：使用螺丝刀将端子排、装置背板处的电流、电压、控制、信号回路，CT二次输出回路的螺丝拧紧，并保证铜线或线鼻的压接良好。三、10kV继电保护装置调试内容介绍

3、CT一次通流：①

准备继电保护测试仪（含一次通流功能）及试验用测试线（红、黑带铁夹）一组；②

查看CT铭牌所示变比、组别（5P20、0.5S、0.2S分别对应精度要求不同的保护、测量和计量组）并作记录；③

用铁夹将试验线接于CT铜排两侧（注意分清相序），另一头连接测试仪，通入一次电流，利用CT变比折算出其对应二次电流值。三、10kV继电保护装置调试内容介绍

3、CT一次通流：④验证CT变比——于保护装置面板处查看模拟量中的保护采样、测量采样二次电流值，并用钳形电流表测量计量组的二次电流值，验证其与折算的二次电流值是否相符。⑤验证CT组别——用短接线连接某组二次电流的*端与N端，其所能查看的二次侧电流值应消失。⑥重复上述步骤，直至三相CT均作了相应通流测试。三、10kV继电保护装置调试内容介绍

4、开入、开出检查①查看保护装置的开关量显示，是否有影响保护功能的外部闭锁信号开入（如重合闸闭锁信号等）；②投入、退出相应的功能压板，查看开关量变位显示，并验证是否与压板标识一一对应；③查看装置指示灯或者相应报文，是否有影响保护整组试验进行的异常信息。（控回断线、弹簧未储能、压力闭锁）三、10kV继电保护装置调试内容介绍5、保护整组试验（以三段式电流保护为例）①

准备继电保护测试仪（含整组试验功能）及试验线若干（黄、绿、红、黑为一组）；②

用试验线连接端子排处保护组电流输入与测试仪电流输出，并应检查电流回路是否开路（连片与*端、N端）；③

查看保护定值中的控制字，记录需要验证的保护逻辑；④

根据定值单上每一段的整定值，利用测试仪的输出相应的二次值，查看保护动作及出口情况（需投入出口压板）。三、10kV继电保护装置调试内容介绍

6、辅助性检验一、防跳跃回路测试①保护防跳：短接控制回路中“3”（保护合闸）、“33”（保护跳闸）与“1”（正电），观察断路器变位情况，若保持为分位，则保护防跃功能完好。②机构防跳：短接控制回路中“7”（机构合闸）、“37”（机构跳闸）与“1”（正电），观察断路器变位情况，若保持为分位，则机构防跃功能完好。三、10kV继电保护装置调试内容介绍

6、辅助性检验二、二次回路绝缘测试（以电流回路为例）①一点接地测试：断开本路交直流电源、拆除电流回路接地点，使用万用表的蜂鸣挡测试每一组的电流接地端与接地点，应不发声，恢复接地点，则发声。②绝缘条件测试：断开本路交直流电源、拆除电流回路接地点，利用1000V兆欧表测量每一组电流的绝缘电阻值，一般不低于20兆欧。电流互感器（CT）是电力系统中很重要的电力元件，作用是将一次高压侧的大电流通过交变磁通转变为二次电流供给保护、测量、录波、计量等使用，我们常用电流互感器二次额定电流均为5A（500kV二次额定电流为1A）。铭牌上标注的100/5，200/5等，表示一次侧如果有100A或者200A电流，转换到二次侧电流就是5A。5P20：20倍的额定电流时，传变到二次侧的误差不超过5%。0.5：测量级；0.2：计量级。

电流互感器在二次侧必须有一点接地，目的是防止两侧绕组的绝缘击穿后一次高电压引入二次回路造成设备与人身伤害。同时，电流互感器也只能有一点接地，如果有两点接地，电网之间可能存在的潜电流会引起保护等设备的不正确动作。如图由于潜电流IX的存在，所以流入保护装置的电流IY≠I，当取消多点接地后IX＝0，则IY＝I。极性实验功率方向保护及距离保护，计量精度等装置对电流方向有严格要求，所以CT必须做极性试验，以保证二次回路能以CT的减极性方式接线，从而一次电流与二次电流的方向能够一致，规定电流的方向以母线流向线路为正方向，在CT本体上标注有L1、L2，接线盒桩头标注有K1、K2，试验时通过反复开断的直流电流从L1到L2，用直流毫安表检查二次电流是否从K1流向K2。线路CT本体的L1端一般安装在母线侧，母联和分段间隔的CT本体的L1端一般都安装在I母或者分段的I段侧。接线时要检查L1安装的方向，如果不是按照上面一般情况下安装，二次回路就要按交换头尾的方式接线。减极性接法：一次电流从L1流入，二次电流从K1流出。电压互感器（PT）的作用是将高电压成比例地变换为较低（一般为57V或者100V）的低电压。母线PT的电压采用星形接法，一般采用57V绕组，母线PT零序电压一般采用100V绕组三相串接成开口三角形。线路PT一般装设在线路A相，采用57V或100V绕组。PT的一、二次侧也必须有一个接地点，以保护二次回路不受高电压的侵害，二次接地点选在主控室母线电压电缆引入点，由YMN小母线专门引一条半径至少4mm永久接地线至接地铜排。PT二次侧只能有这一个接地点（严禁在PT端子箱接地），如果有多个接地点，由于地网中电压压差的存在将使PT二次电压发生变化，这在《电力系统继电保护实用技术问答》上有详细分析。电流互感器二次绕组不允许开路。电压互感器二次绕组不允许短路。

CT与PT工作时产生的磁通机理是不同的。CT磁通是由与之串联的高压回路电流通过其一次绕组产生的。此时二次回路开路时，其一次电流均成为励磁电流，使铁芯的磁通密度急剧上升，从而在二次绕组感应出高达数千伏的感应电势。PT磁通是由与PT并联的交流电压产生的电流建立的，PT二次回路开路，只有一次电压极小的电流产生的磁通产生的二次电压，若PT二次回路短路则相当于一次电压全部转化为极大的电流而产生极大磁通，PT二次回路会因电流极大而烧毁。1、电流回路2、电压回路切记，防跳回路只能有一个，一般是采用开关机构的防跳回路，如果操作箱带有防跳回路应拆除。HBJI合闸保持继电器，电流线圈启动TBJI跳闸保持继电器，电流线圈启动TBJV跳闸保持继电器，电压线圈保持KK手动跳合闸把手开关DL1断路器辅助常开接点DL2断路器辅助常闭接点LD绿灯，表示分闸状态HD红灯，表示合闸状态TWJ跳闸位置继电器HWJ合闸位置继电器（1）当开关运行时，DL1断开，DL2闭合。HD，HWJ，TBJI线圈，TQ构成回路，HD亮，HWJ动作，但是由于各个线圈有较大阻值，使得TQ上分的电压不至于让其动作，保护调闸出口时，TJ，TYJ，TBJI线圈，TQ直接勾通，TQ上分到较大电压而动作，同时TBJI接点动作自保持TBJI线圈一直将断路器断开才返回（即DL2断开）。

（2）合闸回路原理与跳闸回路回路相同。（3）在合闸线圈上并联了TBJV线圈回路，这个回路是为了防止在跳闸过程中又有合闸命令而损坏机构。例如合闸后合闸接点HJ或者KK的5，8粘连，开关在跳闸过程中TBJI闭合，HJ，TBJV线圈，TBJI勾通，TBJV动作时TBJV线圈自保持，相当于将合圈短接了（同时TBJV闭接点断开，合闸线圈被隔离）。这个回路叫防跳回路，防止开关跳跃的意思，（4）KKJ是合后继电器，通过D1、D2两个二极管的单相导通性能来保证只有手动合闸才能让其动作，手动跳闸才能让其复归，KKJ是磁保持继电器，动作后不自动返回，KKJ又称手合继电器，其接点可以用于“备自投”、“重合闸”，“不对应”等。(5)HYJ与TYJ是合闸和跳闸压力继电器，接入断路器机构的气压接点，在以SF₆为灭弧绝缘介质的开关中，如果SF₆气体有泄漏，则当气体压力降至危及灭弧时该接点J1和J2导通，将操作回路断开，禁止操作。这里应该注意是当气压低闭锁电气操作时，不应该在现场用机械方式打跳开关，气压低闭锁是因为气压已不能灭弧，此时任何将开关断开的方法性质是一样的，容易让灭弧室炸裂，正确的方法是先把该断路器的负荷去掉之后，再手动打跳开关。(6)位置继电器HWJ、TWJ的作用有两个，一是显示当前开关位置，二是监视跳、合线圈，例如，在运行时，只有TQ完好，TWJ才动作。前面讲了，在开关运行时，TQ上有分压，在开关断开时，HQ上有电压。若跳、合圈的动作电压低于所分到的电压开关会误动。根据规定，线圈电压应为直流全电压的30%-65%，即66V-143V。这就是跳、合闸实验。操作回路最重要的也是最常见的故障信号是“控制回路断线”，控制回路断线原理如图：当HWJ与TWJ都不动作时发“控制回路断线”，控制回路断线故障原因一般有：（1）控制回路保险损坏（空开跳闸）；（2）开关断开状态下未储能；（3）气压低机构内部气压接点断开操作回路；（4）跳、合线圈有烧坏；（5）断路器辅助接点接触不良；（6）电缆芯37或7（7’）接线不稳固；（7）TWJ或HWJ线圈被烧坏等。常见故障浅析：故障现象：保护装置发控制回路断线，红绿灯均不亮，开关不能正常分合闸。故障查找：a：到开关机构处判别开关实际位置。b：在保护装置端子排上找到号头标示为7（合闸）和37（分闸）的二次线，并拆开此二次线进机构箱的那端，用万用表对地量直流电压（黑表笔接地，红表笔接二次线），若开关在合位，37应带有负电，7带正电；若开关在分位，7应带有负电，37带正电。由此判别开关辅助接点是否良好。c：如果步骤b测量结果的基础上，我们还应对负电2（一般二次号头对负电标示为2）进行进一步判断。从端子排将其上拆开，用万用表欧姆档分别测量其2与7、2与37的阻值，由此可以进一步判断跳合闸