关于主变差动保护在应用中的几个问题
摘要:变压器作为电力传输中的枢纽,它的安全可靠运行对整个电力网的稳定运行起着至关重要的作用.随着电力工业的迅速发展,我国变压器的单机容量不断增大,同时继电保护技术亦不断提高.但变压器保护在运行中的正确动作率长期偏低.作为变压器的主保护差动保护其安全运行,正确动作是变压器的安全保障.本文就差动保护在实际应用中的几个问题加以探讨.
根据国家电力调度通信中心和中国电力科学研究院的全面调查,我国在1995年～2000年变压器纵差保护共动作1464次,其中误动或拒动449次,动作正确率只有69.3%.也就是说,作为变压器保护,竟有1.4以上是误动作,远不能满足变压器安全可靠运行的要求.分析造成纵差保护误动或拒动的原因,有运行维护和管理上的问题,也有制造安装和设计上的问题.这里谈谈其中的几个问题.
1电流互感器的选型
1.1电流互感器的等级
变压器纵差保护所用的电流互感器有不同电压等级、不同变比,各侧型号不同的互感器组成时,由于各互感器的传变暂态特性不一致,会产生误动或拒动.
通常500kV侧的电流互感器选用考虑暂态特性的保护即TP级,
220kV及以下各侧的电流互感器一般只选用保护级即P级(5P或10P,分别表示复合误差为5%或10%).TPY型和TPZ型互感器的铁心均有气隙,剩磁大,易饱和.由不同电压等级的TP级和P级互感器共同组成变压器纵差保护,当高压侧区外故障,短路电流比较大时,由于各侧的互感器传变的电流不同而造成保护误动作.
所以变压器各侧应选用等级相同的互感器.如果能做到各侧均使用TP级互感器,在技术上是最好的,但是低压侧额定电流大,TP 级互感器价格昂贵,所以在经济上不可取.而且低压侧TP级互感器体积大,对于其安装,尤其是在改造是间隔的距离收到很大的限制.由于5P级互感器精度高于10P级,但价格相近,一般选用5P级.
关于电流互感器的等级问题,还应该延伸至其他纵差保护中.如高压线路的纵差保护,母线差动保护.在选择电流互感器等级时,不能只是针对某条线路或者某侧来选择,应当全面考虑到所有差动回路中的各个电流互感器.特别是旁路开关的电流互感器更加应当引起注意,要考虑旁代的所有开关的电流互感器.尤其是在旁代主变压器的断路器时.
1.2电流互感器的变比
对于P类互感器稳态参数的选择应有1.5倍～2.0倍冗余度,例如额定电流为6000A～8000A,选变比为12000～15000.5(或
1)A;最大短路电流倍数为8～10,选额定限值系数为20;二次负荷为15V A,选额定容量为30V A,如此电流互感器选型为5P20230VA, 15000.5A,这样有利于改善P类互感器的暂态特性.
现在随着社会经济的向前发展,用电量不断升高.在选择电流互感器变比时还应当考虑负荷加大后的情况,所以应将冗余度再适当地放大.
2电流回路
2.1电流互感器二次端子接线
在电流互感器二次接线要求相位转换的,要注意一次的相别,一定要与另一侧的相别对应.一般对于Y2△211的变压器,一般是将Y 侧的电流互感器的二次接成△型.接线的顺序为a头接b尾作为A 相电流,b头接c尾作为B相电流,c头接a尾作为C相电流,从而将纵差保护两侧的电流互感器二次接线接成Y2△21形.从而实现两侧的电流相位一致.如果相别不对应,则会使两侧电流相位不一致.
在新安装、定期试验或二次回路有改动时,一定要进行一次升流试验,测量各侧电流互感器变比,并检查回路.
由于变压器综合保护装置的原理不同,对电流互感器二次接线的极性要求也不一样.有的保护装置要求各侧电流的和作为差流,有
的要求各侧电流的差作为差流.一定要根据保护装置的原理进行电流互感器二次端子极性检查.
在变压器带负荷条件下测量变压器各侧二次电流的大小和相位,作出相量图,检查各侧同名相电流的相量和应为零或近于零.
2.2差动保护电流互感器二次回路接地
差动各侧电流二次的接地点有且仅有一个,一般要求在保护屏一点接地.要将其他的接地点打开.
某发电厂一台125MW发电机经150MV A的变压器接在220kV 母线上,机组配置全套微机型发电机保护装置发变机组停运时发电机变压器组大差保护多次误动作,每次均是C相差动元件误动作,打印录波波形发现有C相有差动电流,达到差动定值.经检查发现二次电缆绝缘不好有间隙接地现象.由于控制室与变电站距离较远,电缆的接地点与保护屏的接地点较远,而且该厂的接地网有缺陷,两个接地点的地电位不同而产生差流.
互感器二次回路断线,纵差保护误动作,年年均有发生.为此二次电流回路应尽量减少接头、插销、螺丝等;在有振动的地方应加装抗振措施,电流接线端子加装弹簧垫圈或锁紧螺母;为确保二次不发生断线,还可以采用两根电缆并联作为纵差保护的二次引线.当主变
压器的短路器要用旁路替代时,纵差保护的电流互感器、110KV变压器保护装置的连接片和大电流端子应进行相应的操作.
3保护装置的原理
3.1消除Y侧网路中接地故障时产生的差流(即零序电流)
变压器中性点接地运行时,当大电流系统侧(在差动保护区外)产生接地故障时,将有零序电流流过变压器.此时,为使差动保护不误动,应使零序电流不流入差动元件或对差动元件不产生作用.
利用改变差动电流互感器二次接线方式移相或在差动元件Y 侧通过软件计算移相的主变差动保护,不需要再采取其他消除零序电流的方法.这是由于将差动电流互感器二次接线接成△形或分别依次将电流互感器二次两相电流之差通入各相差动元件,流入A、B、C三相差动元件的电流分别等效为ia-ib、ib-ic、ic-ia,就已经滤去了零序电流.
当采用软件计算对△侧电流移相时,则计算时应使Y侧流入各相差动元件的电流,分别为ia-i0、ib-i0、ic-i0[ia、ib、ic为变压器Y侧差动电流互感器二次三相电流;i0为零序电流,其值i0=1.3 (ia+ib+ic),由软件计算
3.2差动保护CT二次断线闭锁
目前,在国内生产及应用的集成电路型或微机型主设备保护
装置中,为防止二次回路断线引起的差动保护误动,均设置由CT断线闭锁元件.
CT二次回路不得开路,这是规程的规定.随着电力系统的发展,主设备的容量越来越大,CT的变比也越来越大,CT二次回路开路时在开路点产生的电压越来越高,最高可达7.5kV以上.当大型发电机或变压器的CT二次开路时,若不立即切除主设备,不但可能引起火灾,而且还可能造成人身伤亡.CT二次开路是非常危险的.只有立即切除一次设备,才能避免扩大事故或造成主设备损坏.
CT二次断线故障在全部变压器或发电机差动保护运行中发生的次数不多,故障原因多半是人员过失,解决问题的治本方法应该是提高人员素质.当发现CT二次有断线或告警信号时,运行人员应尽快采取措施(转移负荷、停运其CT二次断线的出线单元),以防系统故障时损坏设备及扩大事故.
4结束语
我国的电力事业飞速发展,随着电压等级的不断提高,新技术、新产品不断推出,对继电保护的要求也越来越高.这对继电保护工作人员的要求也越来越高,作为继电保护工作人员我们应当不断充实自己,提高业务水平.。