2.国网宁夏电力公司 宁夏 银川 750001
摘 要：对一变电站的10kV线路开关异常跳闸，进行了定性分析和定量计算，并提出了应采取的措施。
关键词： 过流 时间 后加速 电动机 启动 电流
一、引言：
TX变电站513王团线、514县城线、518龙湾线等10kV线路，当手动合KK开关送电或重合闸动作合闸两种方式，断路器过流保护后加速均动作于开关跳闸。若合闸前先断开总分支断路器，不会出现。线路无故障，原因不明。
二、现场调查
为了查清10kV线路开关异常跳闸的真正原因，对TX变电站513王团线线路的负荷大小、性质、线路参数、保护定值进行了调查，在各种条件下，进行了线路开关的分、合闸试验。
保护定值：速断I1＝37A，T1＝0秒；过流I3＝1.8A, T3=0.6秒；过负荷PHL=1.54A，TJS=0.1秒；额定电流Ie=50A，CT变比:200/5，TCH=1.5秒。
负荷情况：线路长4.707KM，配变6台、580kVA，照明895户，动力47户，电动机88台397.55kW，最大单机10kW。
513王团线试验情况
分别断开1#、2#、3#分支线路和1#B、2#B、3#B配电变压器，观察513线路电流表电流值。
合上513王团线开关所测电流值及保护动作情况：
（1）所有分支开关在合，电流值80A；过流后加速动作，开关跳闸。
（2）拉开3#分支，电流表指示：70A。
（3）拉开1#分支，电流表指示：0A
（4）拉开2#分支，电流表指示：50A
（5）拉开2#、3#分支，电流表指示：40A
（6）拉开所有配变及2#、3#分支，电流指示：0A
（7）拉开2#、3#分支及2#B，电流表指示：20A。
（8）后加速时间由0.1秒改为0.6秒后，可合上513开关
三、原理分析
从以上513数据可以看出，线路上所有配电变压器在投时，流过开关的电流（约80A），使保护动作于跳闸；即配电变压器投入越多，合控制开关时流过513断路器的电流越大。
由于线路上的配电变压器容量较小，虽然变压器空载合闸电压过零时的励磁涌流有可能很大，但衰减也很快，过流保护的整定时间就可躲过。试验（3）中1#B无电流流过，即开关空载合闸时的励磁涌流不会造成开关跳闸。
如果是过电压引起避雷器动作，避雷器动作的动作时间只有0.04～0.06s，保护的固有动作时间就可以完全躲过。
调查用户数据中，负载容量以电动机居多，照明总负荷约为90kW；而电动机总负荷为397.55kW，不考虑效率，功率因数取0.7，其容量可达568kVA，占总负荷的86%，电动机负载起主导作用，电动机的启动电流较大，如果启动时间足够长，就可使开关跳闸。
启动电流计算
假设所有的电动机同时工作，等效为一台容量为568kWA的电动机、所有的配电变压器等效为一台容量为580KWA的变压器，配电变压器的短路电压一般为：4%～6%,取5%；导线等效长度（4.707KM），线路阻抗取0.5欧/公里。
(1)系统参数计算：
基准容量：100MVA、基准电压：10.5kV、基准电流：5.5kA
系统最大运行方式阻抗标幺值： X*s=100/251.8 =0.4
系统最小运行方式阻抗标幺值： X*s=100/124.8=0.8
（2）线路阻抗标幺值(X*l)为：
X*l=4.707×0.5×100/10.5² =2.14
（3）配电变压器总的短路阻抗为：
X*t=5%×Sb/St=5%×100/0.58=8.62
（4）电动机启动时的等效阻抗标幺值（X*D）：
电动机的启动电流按(5～7)倍的额定电流选取：
即：X*D=100/（2.84～3.976）
=（35.2～25.14）
（5）系统至电动机启动时的总等效阻抗标幺值(X*z)为：
X*z= X*s+ X*t + X*l+ X*d
系统最大运行方式： X*z=（56.2～46.14）
系统最小运行方式： X*z=（56.6～46.54）
系统运行方式对总阻抗的值影响甚微，可忽略不计，按系统最小运行方式选取计算X*z，X*z=（56.6～46.54）。
（6）电动机启动时流过513开关的电流为：
I*=1/（56.6～46.54）=(0.018～0.022)
I=(0.018～0.022)×5.5×1000=99～121(A)
流过513保护装置的二次电流计算值为：
I2=（99～121）/40=2.5～3(A)
试验时流过开关的一次电流约80A（二次：I2 = 2A），由于过流定值为1.8A、T3为0.6秒、TJS=0.1秒（手合过流后加速启动后相当于0.1秒的延时速断），后加速过流保护动作；启动电流值处于过流动作区（1.8A＜2A）；与现场试验结论一致。
根据以上分析：当电动机的起动电流增大，端电压约下降，由于M∝U²，启动转矩近下降更多，启动时间变长、最长时间可达3～8s；当起动电流大于过流整定值、启动时间大于后加速整定时间，合闸时，后加速动作，开关跳闸。
调整过流后加速时间TJS由0.1秒延时为0.6秒后，随着电动机的运转，转差率减小，启动电流衰减，躲过其整定值，保护不动作，便可合上513断路器。
通过调查，电动机负荷均为闸刀开关控制。跳闸后，致使电动机负载未脱离电源，合闸时，所有电动机同时自启动，产生很大的启动电流（最大可达约99～121A），伴随电动机的端电压大幅降低，启动转矩急剧下降，导致启动时间长，启动电流衰减时间长，造成513王团线线路开关异常跳闸。
四．措施
综上所述，10kV线路手合KK送电、开关跳闸自动重合后，其过流保护后加速均动作，是因为启动电流衰减时间长，启动电流大于过流定值所致。对此可采取以下措施：
1．延长后加速动作时间，躲过电动机衰减时间。
2．根据以上分析结论，用电监察部门应加强用电管理，制定标准及对用户设备的检查，要求动力用户采取措施，保证在停电后运行设备与电源脱离，躲过自启动电流的影响。
3.电动机应采取接触器控制。
4.用电监察部门应帮助、指导用户安全用电。
参考文献：
1.《电力系统分析》 华中理工大学 何仰赞 温增银 汪馥瑛 周勤慧 编
2.《电力工程电气设计手册1电气一次部分》西北电力设计院编 中国电力出版社
论文作者:金 宁1,何敬元1 陈腾飞1,武金才1,解志新2马丽萍
论文发表刊物:《中国电业》2019年10期
论文发表时间:2019/11/5
标签：电流论文; 电动机论文; 线路论文; 动作论文; 过流论文; 阻抗论文; 时间论文; 《中国电业》2019年10期论文;