0 引言

南屯煤矿井下变电所原配备高压开关柜、低压开关柜及干式变压器2台，主要负责原煤运输及洗选的供电，其高压开关柜为ZBK1-GC型矿用一般型开关柜，具有速断、过流、过压、欠电压保护和远近控、“五防”功能，采用继电器式保护[1]。但在运行中发现带干式变压器的一台高压开关柜连续发生故障跳闸，显示过流保护动作，严重影响了矿井的安全和正常生产。为保证设备的安全可靠供电，对此进行了认真查找分析，排除了继电器保护误动作的故障。

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1 故障现象

井下原变电所内1台高压开关柜带有1 250 kVA干式变压器，它由6 kV高压变为380 V低压后，再经低压配电柜馈出，然后带着运煤的带式输送机等低压负荷一直运行正常。但近期发现，该高压柜经常发生故障跳闸现象，主要是信号继电器2XJ显示过流故障，复位后开关柜能再次合闸送电，运行也正常，又在送电运行一段时间后，发现该过流跳闸故障又重现，其故障跳闸的间隔时间有时较长，有时较短，如此往复。

2 继电式电流保护回路工作原理

如图1所示，开关合闸后，正常情况下主回路电流应低于负荷运行的额定电流值，电流互感器2LHa、2LHc二次侧感应电流低于电流继电器1LJ～4LJ整定后的动作值，电流继电器不动作，断路器不跳闸。

世界卫生组织将空腹血糖＞7.0 mmol/L和餐后2 h血糖＞11.1 mmol/L作为判定2型糖尿病的标准，但这两种指标只能反映某一时间的血糖水平。糖化血红蛋白（HbA1C）能够反应患者的持续性血糖紊乱情况，是红细胞中血红蛋白的非酶促糖基化反应产物，可以反映近期8-12周的血糖平均水平，可以预示糖尿病患者微小血管病变的发生情况，是目前判断糖尿病患者血糖控制情况的金标准[2-3]。高血糖和高HbA1C降低红细胞变形能力、增高血液黏度，影响红细胞的携氧功能，加重肾脏缺氧，损伤肾脏血管内皮细胞，导致肾小球基底膜增厚、通透性增加，肾小球滤过率增加等。

2.1 速断动作原理

当负荷线路或设备发生短路故障时，主回路电流远大于额定电流值[2]，电流互感器2LHa、2LHc二次侧感应电流大于电流继电器1LJ～4LJ整定后的动作值，电流继电器动作，其常开触点分别接通中间继电器ZJ、时间继电器SJ的线圈，ZJ的常开触点率先接通跳闸回路，使跳闸线圈TQ动作，断路器跳闸，同时信号继电器1XJ动作发出速断保护动作信号。

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2LHa、2LHc-电流互感器；1LJ、2LJ-速断电流继电器；3LJ、4LJ-过流电流继电器；1KM1、1KMn-控制母线；ZJ-中间继电器；SJ-时间继电器；TQ-跳闸线圈；1XJ-速断信号继电器；2XJ-过流信号继电器

图1 速断、过流保护电器原理图

2.2 过流动作原理

3)高压柜自身保护故障，造成误动作。

3 查找原因

3.1 故障初析

根据跳闸现象，可能存在三种情况：

2)低压设备增加，高压开关柜未及时调高定值。

针对以上可疑点，通过电气试验、设备巡查、运行电流观察，发现既无负荷增加，也无设备故障。其高压开关柜跳闸前没有持续长时间超过过流整定电流值，前两种情况可以排除。

1)变压器、线路、低压设备有故障，出现偶发性过流，导致开关跳闸。

当负荷线路或设备发生过流故障时，主回路电流大于额定电流值，电流互感器2LHa、2LHc二次侧感应电流大于电流继电器3LJ、4LJ整定后的动作值，小于1LJ、2LJ整定后的动作值(1LJ、2LJ整定值比3LJ、4LJ整定值大)，电流继电器3LJ、4LJ动作，其常开触点接通时间继电器SJ的线圈，经一定时间延时后，SJ的常开触点接通跳闸回路，使跳闸线圈TQ动作，断路器跳闸，同时信号继电器2XJ动作发出过流保护动作信号[3]。

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3.2 高压开关柜故障分析

2) 电流继电器3LJ、4LJ试验。该试验动作准确、触点位置正确，排除电流继电器故障。

1) 电流互感器2LHa、2LHc变比试验。该试验保护线圈变比准确，排除互感器故障。

对高压柜自身保护故障的查找步骤如下：

3) 时间继电器SJ试验。该试验线圈加电后到达延时时间，触点准确动作、位置正确；线圈加电后未到达延时动作时间即失电时，计时器不返回，确定为时间继电器SJ失效故障。

其时间继电器SJ失效引起保护误动作过程为：

高低压柜送电后，当低压系统大负荷电动机启动时，出现正常过流信号，电流继电器3LJ、4LJ动作，接通时间继电器SJ线圈，时间继电器开始记时；电动机启动结束后(4 s左右)，过流信号消失，电流继电器3LJ、4LJ返回，其常开触点切断时间继电器SJ线圈，此时SJ计时器应正常返回至整定延时位置(15 s)。由于时间继电器失效，计时器不返回，停留在大约11 s位置，当电动机再次启动时，计时器继续向前计时4 s。依次类推，直至计时器到达零位，其常开触点闭合，接通跳闸回路，使跳闸线圈TQ动作，断路器跳闸[4]。同时，信号继电器2XJ动作，发出过流保护动作信号。由于跳闸间隔时间与电动机启动次数有关，启动次数较少，则间隔时间较长，启动次数较多，则间隔时间较短。

4 故障处理

确定了故障元器件后，便可更换时间继电器，消除故障。对高压开关柜中使用的7PR40型时间继电器全部进行了更换，至今未再发生同类供电事故。

5 结论

1) 在继电器型电流保护中，时间继电器的作用是既能在系统发生过流故障时，经一定时间延时后可靠动作，切断故障线路，又能有效避开系统正常启动过电流，避免开关误动作，保证系统正常运行。

2) 时间继电器由于质量等问题易造成开关过流保护误动作，故要仔细观察是否存在持续长时间过电流及电流继电器计时器是否正常计时、复位，这是快速判断过流保护误动作的有效方法。

参考文献：

[1] 尹项根, 曾克娥. 电力系统继电保护原理与应用[M]. 武汉: 华中科技大学出版社, 2001.

[2] 邹有明. 现代供电技术[M]. 北京: 中国电力出版社, 2008.

[3] 张学成. 工矿企业供电[M]. 北京: 煤炭工业出版社, 2005.

[4] 钱金川,金林升. 浅析时间继电器[J]. 电工电器,2004(4)：27-33.

作者简介：代伟(1977—)，男，工程师。2008年毕业于山东科技大学自动化专业，现事机电管理、维护工作，发表论文多篇。