主变压器间隙保护

主变压器间隙保护（共8篇）

主变压器间隙保护 篇1

前言

主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题在我国供电系统中比较常见,文章通过对我国的主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题进行分析,针对这一问题高发的主要原因提出了针对性的解决方案与措施,为解决供电线路系统中常见的主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题,保障我国供电系统平稳运行提供了一定的参考。

1 主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题和原因

1.1 故障问题

主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题主要表现为变压器的供电电路电源线发生接地事故时,供电的电源电路断路器会自动跳开,同时系统的零序保护会与变压器中主变压器的间隙保护失去原有的配合作用,导致主变压器失电和相关线路失电现象同时出现,造成变压器的瞬间故障,由于变压器的间隙保护在故障发生时使间隙保护跳开,因此在故障恢复时即使重合闸能够使整个供电线路瞬间恢复电流供应,但是间隙保护装置断开的线路仍然处于断电状态,不能自动恢复供电。

1.2 主要原因

发生主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题的主要原因是由于意外情况到时变压器的保护装置断电,并产生后续事故,主要是因为变电站常用的主变压器的保护系统通常是通过系统零序保护系统与间隙保护装置共同构成,其运转需要系统零序保护系统与间隙保护装置通过配合共同实现,但是当变压器遭遇特殊的意外情况时,例如,雷电危害等等,会使整个供电线路的电流瞬间出现过高的情况,当电流强度高出变压器正常承受范围时,在系统零序保护系统与间隙保护装置的保护下会出现跳闸现象,致使整个变压线路失压并出现大范围断电现象[1]。此外诱发主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题的原因还包括单相接地故障,这一故障会导致三项出现不对称运行的状况,一旦出现这种情况不接地的变压器会产生中性点电压偏移的问题,过大的电压会击穿中性点导致断路器断开,还会出现变压器的接地电路线路出现调整,产生主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题。

1.3 实例分析

主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题是常见的供电电路问题,普遍存在我国常见各种电力输送系统中,例如在某市的供电网络中主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题就比较常见。据资料显示2012年贵阳市的电力传输系统中110k V的变压器有86台,这种变压器按照《3k V-110k V电网继电保护装置运行整定规程》设计,变压器的保护装置都不是通过中性点通过直接接地的系统,变压器的保护系统通过间隙零序电流和零序电压保护装置实现,因此在贵阳市的供电系统中主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题比较常见。因为当输电网络中出现单相接地故障时,这种110k V的变压器由于结束设计的问题会出现电源线路保护与变压器的中性间隙点保护同时工作,进而使系统单项接地产生的零序过电压能够轻易击穿系统中变压器的中性间隙点,进而导致保护装置各侧的电路断路器断开[2]。经过对贵阳市近年来经常出现的主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题进行分析得出结论,只有在选择输电线路中的变压器时应当注重考虑变压器的保护装置运行模式,依据系统该电路的供电整体设计,选择合适的变压器,才能在运行中有效减少电压对变压器中的中性点的影响,消除主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题产生的土壤,有效保障供电网络的平稳无故障运行。

2 主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题的解决措施

2.1 故障技术方案

根据以上分析可知,要解决主变压器间隙保护和系统零序保护失配问题,就需要增加该地区的供电网主变压器系统的局部接地点,使相应的k值逐渐减小,以此降低110k V变压器出现接地故障时产生的零序电压,将该地区的主变压器中的中性点的暂态和稳态电压控制在57k V和37k V以内,使其电压远远低于主变压器中的中性点绝缘频电压,同时需要增加接地变压器中的零序保护,进而使其推出间隙保护。此外在制定完解决故障的方案时,需要严格按照方案执行技术,对主变压器的零序保护装置进行相应的调整,并根据相应的装置技术规程和装置运行整定规程对主变压器进行保护,按照科学的验算方法,精确地验算出主变压器系统的零序保护定值。在雷击天气发生雷击故障时,主变压器一般情况下都处于零序电流最小的状态中,应将110k V零序保护的末端保护段相互配合,确保变压器母线灵敏度比1.6大,还要保证零序保护时间要比零序段的保护时间长。

2.2 方案分析

在传统主变压器间隙保护方案中,由于上级供电系统单项接地故障更容易引起的跳闸现象,通过对上文方案进行分析可以发现该方案有效的避免了这一现象的发生,有效解决了传统电路中容易出现主变压器间隙保护与系统零序保护失配的问题。首先,零序电流的不断增大对零序保护线路的影响,在供电系统将接地点增加时,会出现一些接地故障,这时零序电流也会相应的增加,对系统零序段保护的影响很大,要实现这一方案需要对供电系统中的其他一些零序线路的保护没有影响,退出零序段的保护,采用接地段的保护取代零序段的保护,通过这种保护方式解决供电系统在增加接地点后出现的故障。其次,零序电流的分布状况对零序线路保护产生的影响,在供电系统接地点增加时,接地故障一旦产生,零序电流的分布情况就会随之发生变化,对供电系统内部的零序线路保护具有一定的影响,如果要解决以上现象问题,需要对供电系统中的其他零序线路不构成威胁的情况下,改变其零序保护线路的方向,以防范反方向的零序线路在接地故障中得不到保护。第三,零序保护的灵敏度,在系统中增加接地点引发接地故障时,系统内部的零序线路保护的灵敏度也会受到相应的影响,在对系统零序段进行保护时其灵敏度可以通过110k V变压系统合理的增加接地点后满足电网的保护装置运行要求,因此增加接地点的方案也是可行的。

2.3 方案实施

实施上述方案时应当严格按照相关的设计标准建设供电网络,首先,在方案实施过程中应当对传统的机械控制技术进行技术升级改造,大量使用先进的电脑控制技术,确保方案正常实施过程中主变保护装置的技术能够满足方案设计的技术要求标准。其次,依照方案的运行设计标准,应当使用中性接地闸刀开关,确保保护装置性能参数能够保障该方案顺利运行。第三,应当着重按照方案实施的技术标准对变压器的侧零序保护装置进行严格配制,在原有的相关国家与行业标准规定基础上重新进行极值计算,依照计算结果设置主变压器的侧零序保护值数据。第四,在方案实施过程中及时对方案的运算数据进行检测,及时发现该方案中出现偏差的运算数据,并进行更正与修订,提高方案数据标准的可靠性,保障该方案及时得到妥善的完善,切实发挥最大效用,进而解决供电线路运行过程中存在的主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题。

3 结束语

综上所述,文章提出的解决方案具备现实可操作性,该方案能够有效解决我国供电线路系统中常见的主变压器间隙保护与系统零序保护失配问题,为我国的供电系统稳定运行提供有力保障。

参考文献

[1]焦晓燕,吴志敏,王江萍,等.电网零序保护应用中的问题分析研究[J].内蒙古电力技术,2013(5).

变压器主保护原理的研究 篇2

【摘 要】长期以来，变压器差动保护一直广泛地用作变压器的主保护，其具有原理简单、使用纯电气量、灵敏度高、选择性好、保护范围明确的特点，但差动保护的正确动作率相比较线路保护和发电机保护是非常低的，究其本质是不再满足基尔霍夫电流定律，当发生励磁涌时保护可能误动。为适应电力工业的发展要求，早期的学者们利用励磁涌流固有的特征研究了很多方法来区分励磁涌流，从上世纪八十年代开始，继电保护工作者先后提出了磁通特性原理、等值方程和功率差动原理等保护新原理。本文通过对以上各个保护的原理、有缺点等进行分析和研究，比较和评价这几种保护原理的性能，并展望未来变压器保护的发展趋势和方向。

【关键词】变压器保护；差动保护；磁通特性；等值方程；功率差动

0.引言

目前，變压器保护是采用电流差动保护作为主保护，利用二次谐波制动原理来躲避励磁涌流。

另外，近年来国内外保护工作者根据现场运行的总结和理论的不断研究，先后提出了磁通特性法、等值方程法和功率差动法等变压器主保护的新思路。本文在此基础上对以上保护原理进行分析研究。

1.差动保护原理及制动原理

1.1差动保护原理

差动保护是利用基尔霍夫电流定律工作的，当变压器正常运行或发生区外故障时，将其看作为理想变压器，则流入变压器的电流和流出的电流相等。差动保护不动作；当变压器发生内部故障时，其两端短路电流流入故障点，此时流入和流出电流不等，因此差动保护继电器动作。如图1所示为单相双绕组电力变压器差动保护的原理接线图。

对于电流互感器饱和带来差电流的误差，人们提出了变斜率的差动保护判据。图2中的虚线就是当差电流大到一定的程度时，采用更大的斜率实行保护制动。

1.2二次谐波制动原理

二次谐波制动原理就是根据励磁涌流中的二次谐波含量比短路电流相比所占差动电流的比例较大而提出的。二次谐波制动方法就是根据励磁涌流中含有大量二次谐波分量的特点，当检测到差动电流中二次谐波含量大于整定值时就将差动继电器闭锁，以防止励磁涌流引起的误动。

2.基于磁通特性的保护原理

当变压器发生励磁涌流状态，ψ-i曲线为变压器的空载磁化曲线；当发生内部故障时ψ-i为一条斜率很小的直线。即，根据实际情况下ψ-i曲线的形状来判断是发生励磁涌流情况还是内部故障情况。具体的如图3所示。

由以上原理分析可以看出，基于磁通特性的保护原理的优点是原理简单、计算量小、数据采集方便，目前的主要的问题在于门槛值整定困难且由于难以界定制动量的大小，保护判据存在一定的模糊性。

3.基于等值方程的保护原理

基于等值方程的保护原的优点是不受励磁涌流的影响，原理简单、数据采集方便、判据清楚，但是目前存在的问题是：绕组参数无法准确获取，因为基于等值方程原理是建立在正确建立变压器模型和准确获取绕组参数基础上，绕组参数无法准确获取对该方法的影响是是十分严重的；另外，保护方案整定困难也是其难以实现实际应用的另一个问题。

4.基于功率差动的保护原理

功率差动保护原理的理论依据是能量守恒定律，通过计算变压器的有功损耗来判别变压器运行状态。当变压器正常运行时，由于变压器的损耗主要是铜耗及铁耗且此时非常低，因此消耗的有功功率很小；而当发生励磁涌流时，虽然瞬时功率随着励磁电流的激增会较大但是其在一段时间内的平均有功功率仍然较小；当变压器发生内部故障时，变压器将消耗大量的有功功率，因此可以根据变压器消耗的有功功率的大小来判断是否发生故障。

基于功率差动的保护原理的优点是利用能量守恒原理来区别励磁涌流和故障电流带来的影响，可以摆脱励磁涌流对保护的影响。但是由于绕组存在储能，当发生励磁涌流时需要延时至少一个周期来判别，因此保护速动性降低。另外，对于内部绕组发生小匝数的匝间故障时存在死区，由于励磁涌流时铜耗、铁耗难以准确计算，因此整定较困难。

5.结论

本文通过对以上几种变压器保护原理的分析研究得到以下结论：

（1）利用波形特征作为识别励磁涌流的依据并不能从根本上解决差动电流保护误动的问题。

（2）对于基于磁通特性的保护原理，其优点在于原理简单、数据采集方便，目前的主要的问题在于门槛值整定困难且保护判据存在一定的模糊性。

（3）对于基于等值方程的保护原理，其优点在于不受励磁涌流的影响，原理简单、数据采集方便、判据清楚，但是目前存在的问题是：绕组参数无法准确获取；另外，保护方案整定困难也是其难以实现实际应用的另一个问题。

（4）对于基于功率差动的保护原理，其优点在于弥补了差动保护原理的不足，但是保护速动性降低。另外整定较困难。

从以上结论可以看出，目前变压器继电保护的研究方向主要由两个方面组成，其一就是通过对励磁涌流的识别来实现制动；其二就是通过研究新的保护原理来解决发生励磁涌流后保护的误动问题。笔者认为，第一种方法不能从根本上解决励磁涌流的识别问题。而对于新原理研究，虽然目前还有许多问题和困难，如门槛值整定困难，CT、PT的影响等，但是由于其从本质上不受励磁涌流的影响，因此是日后变压器保护开发和研究的趋势和方向。 [科]

【参考文献】

[1]闫晨光，郝治国，张保会等.基于电压电流信息的变压器保护原理分析[J].电力自动化设备.

变压器中性点间隙保护运行分析 篇3

前言

在电力系统中, 不可避免地会出现中性点接地变压器跳闸, 形成局部系统中性点不接地运行的方式。如果在这中性点不接地系统中发生单相金属性接地故障时, 接地相对地相电压为零, 其他两相对地电压升高为线电压, 这时变压器中性点的对地电压产生位移, 升高为相电压。在110kV及以上系统中的电力设备对地绝缘以及分级绝缘的变压器中性点绝缘是按相电压的标准设计的, 不允许变压器中性点不接地系统带单相接地故障长时间运行, 以避免出现单相接地故障时非故障相及变压器中性点对地电压升高, 危及设备的绝缘。

因此, 110kV及以上系统中性点不接地变压器投入间隙保护, 其主要作用是为了防止过电压。因为在这种电压等级的设备由于绝缘投资的问题都采用分级绝缘, 在靠近中性点的地方绝缘等级比较低, 如果发生过电压的话会造成设备损坏。但是又由于电网保护配置要求, 一个系统不能有太多的中性点接地, 所以有的变压器的中性点接地刀闸在分位。这时候如果由于变压器本身发生过电压的话就会由间隙保护实现对变压器的保护, 原理就是电压击穿间隙, 把电压引向大地, 起到保护变压器绕组绝缘的作用, 当系统出现过电压 (大气过电压、操作过电压、谐振过电压、雷击过电压等) 时, 间隙被击穿时由零序保护动作、间隙未被击穿时有过电压保护动作切除变压器。

其中:I0op与变压器的零序阻抗、间隙放电时的电弧电阻等因素有关, 一般保护的一次动作电流可取为100A左右。

U0op要大于在部分中性点接地的系统中发生单相接地时或中性点不接地变压器两相运行时, 可能出现的最大零序电压;要小于中性点直接接地系统中失去接地点时发生单相接地, 开口三角绕组可能出现的最低电压。一般取180V (高压系统电压互感器开口绕组每相额定电压为100V) 。

S-变压器中性点接地刀闸的辅助触点, 当变压器中性点接地运行时, S闭合, 当变压器中性点接地不运行时, S打开。

1 结合我地区姚官屯站正常方式, 做一下间隙保护的动作分析。

为了保证零序保护的灵敏度, #1变压器的211-9、111-9中性点接地刀闸在合位, #1变压器高、中压侧中性点投入零序保护;#2变压器的212-9、112-9中性点接地刀闸在断位, #2变压器高、中压侧中性点投入间隙保护。作为接地故障的后备保护。姚官屯站110kV经101开关并列运行。

注意:只有在中性点直接接地或中性点经间隙接地系统中在间隙被过电压击穿时, 零序电流才会有流通回路;而在中性点不接地或中性点经间隙接地而间隙未被击穿时, 零序电流没有流通回路。

以上这是分析这一题目的基础。

下面假设两种情况, 分析间隙保护的动作逻辑。

1) 当姚官屯站110kVII母线上132线路发生单相金属性接地故障、而本线路零序保护或本线路开关拒动时:零序电流从故障点经大地至姚官屯站#1变压器110kV中性点至#1变压器110kV侧线圈至110kVI母线至101开关至110kVII母线返回132线路的接地点。

这时姚官屯站的#1变压器中压侧零序保护动作:第一时限跳101开关, 将110kVI、II母线隔离, 由于故障线路132在II母线上, 所以#1变压器的中压侧零序保护动作返回。这样, 姚官屯站的#2变压器带姚官屯站的110kVII母线及II母线出线, 形成了中性点不接地系统。由于接地的故障线路132的存在, 姚官屯#2变压器110kV侧间隙保护动作, 跳三侧开关, 将#2变压器及110kVII母线切除, 从而切除故障点。

2) 当姚官屯站110kVI母线上131线路发生单相接地故障、而本线路零序保护或本线路开关拒动时:零序电流从故障点经大地至姚官屯站#1变压器110kV中性点至#1变压器110kV侧线圈至110kVI母线返回131线路的接地点。

这时姚官屯站的#1变压器中压侧零序保护动作:第一时限跳101开关, 将110kVI、II母线隔离, 由于故障线路131在I母线上, 所以#1变压器的中压侧零序保护以第二时限跳#1变压器中压侧开关, 故障点被切除。

2 变压器间隙保护动作情况及定值

1) 间隙零压保护与间隙零流保护, 均能独立地去跳变压器三侧开关。

2) 间隙零压保护与间隙零流保护互为备用。

3) 当中性点电压超过间隙击穿电压时, 间隙击穿, 中性点有零序电流通过, 保护启动, 经0.5s延时切变压器三侧开关。

4) 变压器110kV侧中性点保护间隙击穿电压的确定是以中性点对地电压不超过相电压为控制条件, 一般取相电压, 为了起到本侧线路单相接地故障的后备保护, 电压定值应按躲过接地故障母线上出现的最高零序电压。当中性点过电压值不足以使放电间隙击穿时, 则可由间隙零序电压 (此值达到定值) 保护延时0.5s切除变压器。

3 在中性点经间隙接地系统中当发生单相接地故障、保护间隙尚未击穿时, 由于变压器110kV中性点不接地, 没有零序电流, 故没有零序压降, 所以接地故障点至变压器中性点零序电压近似相等。

在中性点直接地系统中当发生单相接地故障时, 接地点零序电压最高, 至变压器中性点逐渐降低, 中性点处零序电压为零。这是中性点经间隙接地与中性点直接接地系统发生单相接地时零序电压分布情况的区别。这也可以说明:在中性点经间隙接地系统中发生单相接地故障时, 间隙零压保护的动作与否, 与故障点距离变压器中性点的远近基本无关;PT开口三角呈现的零序电压的大小才是决定零压保护动作与否的直接因素, 而单相接地故障的性质 (金属性单相接地、经阻抗单相接地) 决定PT开口三角呈现的零序电压的大小。

1) 间隙零压定值:

A.间隙零压3U0定值的整定以中性点对地电压不超过相电压为控制条件, 保证变压器中性点绝缘不受损坏, 一般按3U0等于1.8倍的相电压整定, 取自110kV母线PT开口三角3U0,

B.当PT变比为Uφ/100/√3/100时, 三次电压定值为180V, 0.5秒跳闸, 这对于中性点绝缘是允许的。

C.由于B、C两相存在磁饱和情况, 故3U0三次值达不到300V, 在220至230V之间, 当3U0整定为180V时, 尚可有1.2倍以上的灵敏度 (见LFP-900变压器保护说明书) 。以保证中性点过电压在危及其绝缘之前动作。

D.当发生经高阻抗单相接地故障时, 间隙零压可能达不到定值, 故间隙零压保护不动作, 这时中性点过压不足以危及其绝缘。 (事故拉路、停电检查处理) 。

2) 间隙零流定值:间隙零流保护的定值一般整定为5A, 时间一般为0.5秒。与变压器零序电流保护相比, 变压器零序电流保护定值大、时间长, 间隙零流保护定值小、时间短。因为放电间隙只有在变压器中性点对地电压接近相电压、危及其绝缘时才放电, 放电时电弧呈现的阻抗较大, 所以间隙零流允许定值很小;在正常情况下间隙回路无电流、且放电时间不能过长, 时间过长易烧毁间隙, 所以间隙保护时间定值短。

4 变压器中性点间隙保护的运行分析

1) 中性点不接地或经间隙接地的变压器在进行停送电操作前, 必须要合上其中性点接地刀闸。原因是:当开关三相不同期投入退出变压器时, 变压器的中性点将产生过电压, 威胁变压器中性点的绝缘。有时在操作过程中产生非全相跳、合闸, 这都会在变压器的中性点产生过电压。因此为了防止变压器操作时产生过电压而威胁变压器中性点的绝缘, 故必须在操作前将变压器的中性点接地, 使变压器中性点对地电压始终为零。

2) 变压器中性点接地刀闸不能带间隙保护运行。

因为间隙零序电流保护的定值很小 (0.5A、0.5S) , 如果变压器中性点接地刀闸在合位时, 而间隙保护投入运行。

A如果恰在此时系统有存在零序量的冲击扰动、因断线或开关的单跳、单重而出现的非全相运行, 则产生的零序电流会流过变压器中性点, 经过间隙保护CT, 有可能使间隙零流保护动作。

B在进行变压器的停送电操作时, 会因为开关的三相不同期而产生的零序电流流过变压器中性点, 经过间隙保护CT, 可能使间隙零流保护动作跳变压器三侧开关, 使值班员误判断, 延误变压器的停送电。

3) 变压器中性点间隙保护不能与变压器中性点零序保护同时运行

主变压器间隙保护 篇4

1 事故原因分析

1.1 故障时系统的运行方式

故障时系统的运行方式如图1所示。该220 k V变电站1#主变高、中压侧中性点直接接地, 2#主变高、中压侧中性点间隙接地, 两台主变并列运行。110 k V1#变电站、110 k V2#变电站、110k V3#变电站主变为运行状态, 主变中性点均为间隙接地。

1.2 故障动作过程分析

据220 k V1#主变故障录波图和保护动作报文可知, 07:44:12, 220 k V变电站1#主变保护启动, 521 ms中压侧间隙过流一段出口跳开1#主变三侧开关, 保护均正确动作, 现场中性点间隙无明显击穿现象;据2#主变故障录波图和保护动作报文可知, 521 ms间隙过流一段出口跳开2#主变三侧开关, 保护均为正确动作, 现场中性点间隙有明显的击穿现象。此外, 110 k V1#变电站、110 k V2#变电站、110 k V3#变电站主变保护启动, 0.5 s后间隙过流保护1段动作跳各主变各侧开关, 保护均正确动作, 主变高压侧中性点间隙均有明显的击穿现象。

根据线路巡线发现, 110 k V线路靠1#变电站侧A相有接地, 检测人员对220 k V1#主变中性点接地电阻测试后均合格;对220 k V1#主变保护屏接线检查后发现, 110 k V侧中性点零序CT电流与间隙零序CT接反。

1.3 事故过程分析

110 k V线路末端发生单相接地故障, 属于该线路零序2段保护范围, 该线路的零序2段保护定值时间为1.5 s, 主变间隙零序动作时间为0.5 s。由于220 k V变电站1#主变保护屏零序CT被接入间隙保护, 所以, 0.5 s后1#主变间隙保护动作跳开三侧开关。此时, 整个系统因1#主变退出运行而失去了中性点接地点, 导致110 k V系统由直接接地系统转变为不接地系统, 且故障点仍然存在, 击穿了3个110 k V变电站主变和220 k V变电站2#主变中性点间隙, 进而出现跳闸现象。本次间隙过流动作的原因为:施工单位接线、调试不正确, 导致零序CT与间隙CT接反, 造成系统在故障时失去中性点接地, 最终造成停电范围扩大。

2 应对措施

2.1 加强对继电保护人员的培训

应加强对继电保护施工人员的培训, 重点讲解保护装置的原理、二次回路的调试方法。如果施工人员在调试回路时采取在CT源头二次通流的方法, 则此次大面积停电事故是可以避免的。

2.2 加强对中性点接地刀闸的维护和巡视

《220~550 k V电网继电保护装置运行整定规程》 (DL/T559—94) 中规定, 变电站中有两台及以上变压器时, 应只将一台变压器中性点直接接地运行, 当该变压器停运时, 将另一台中性点不接地变压器改为直接接地。如果此次事故不是因为零序CT接反, 而是因为变压器接地不良引起的, 则同样会导致停电范围扩大。因此, 加强对中性点接地刀闸的维护是非常必要的。线路发生故障时不能只检查线路, 应根据运行方式全面检查可能受影响的设备, 从而及时发现问题。

3 结束语

从本次事故的经过、原因查找分析和应对措施可看出, 加强电网建设, 加强对设备的调试、验收、管理和维护, 对保持电网系统的稳定性和可靠性具有巨大的作用。

参考文献

[1]姚仲华.110 k V变压器中性点间隙保护方案分析及改进[J].四川电力技术, 1997 (04) .

[2]王桂生.220 k VGIS对地放电事故分析[J].华东电力, 2002 (09) .

主变压器间隙保护 篇5

1 该站保护装置情况

曲庄变电站设备保护全部采用DSA系列保护监控一体化系统, 其中DSA3系列变压器保护装置是新一代智能化微机保护装置, 差动电流越限告警功能就是通过该装置实现的, 并与差动电流越限定值0.5 A比较。在差动电流越限后每5 s发出一次告警信息, 提醒现场人员迅速查明差动电流越限的原因, 及时处理。

DSA3变压器保护装置运行中发出差动电流越限告警一般有以下原因: (1) 变压器相关侧差动平衡系数的整定值不够准确, 其特点是当负荷电流较大时, 差动电流越限告警会频发; (2) 电流互感器回路接触不良, 在这种情况下发出差动电流越限告警的同时, 差动保护装置会发出电流互感器断线告警信息; (3) 交流输入回路和数据采样通道发生故障。鉴于以上原因, 保护班人员立即到现场进行检查。

2 检查分析及处理

检修技术人员首先对保护单元进行了检查, 现场数据和上传数据均正确, 交流输入回路和数据采样通道故障的可能性不大。接着对差动保护单元内的保护投退情况进行检查, 电流互感器断线闭锁功能处于开启状态, 这种状态下如果电流互感器回路接触不良, 造成变压器差动保护误动的可能性将达到80%, 必须立即检查。电流互感器回路接触不良一般是人为造成, 曲庄变电站投运近8个月, 并且投运时对各个回路进行了严格的检查和试验, 投运以来电流互感器回路一直正常。更主要的是, 发出差动电流越限告警时, 保护装置上没有发出电流互感器断线告警信息, 电流互感器断线的可能性很小。为了确保设备安全, 再次对差动保护电流互感器回路进行现场检查和试验, 仍未发现异常。

根据差动电流越限告警信号频发的情况看, 有可能变压器相关侧差动平衡系数整定值有问题。变压器差动平衡系数是按照规程并参考变压器说明书提供的计算方法进行计算的, 计算过程和结果不会发生错误。那么只有从基础数据开始检查。基础数据包括:曲庄变电站主变压器型号为SSZ10-63000/110, 接线组别为Yn, yn0, d11, 额定电压110/38.5/11 kV, 电流互感器高、中、低压三侧接线方式为星形接线, 变流比依次为600/5, 2 000/5, 4 000/5。

根据以上数据计算三侧差动平衡系数:高压侧为1;中压侧为1.17;平衡系数为1.15。以上计算得到的差动平衡调节系数只是理论值, 在保护装置上整定好该系数后, 还应检查变压器带负荷后实际的差动电流。实际的差动电流应小于负荷电流的5%, 否则应微调差动平衡系数。

曲庄变电站当年投运时严格按照送电启动方案进行, 送电带上负荷后 (当时负荷较小, 为2 000～3 000kW) , 对接线、相位及六角图进行了核查, 没有发现任何问题。4月26日主变压器差动电流越限告警后再次检查输入的差动保护整定值, 与定值单上的数据完全一致。但是从差动电流越限告警的特点和运行经验看, 仍然怀疑差动平衡系数数值有问题。于是从基础数据开始检查, 与设备铭牌和试验报告进行核对, 此时发现:变压器铭牌中压侧电流互感器变流比与计算使用的变流比不符, 铭牌数据为1 500/5, 而计算使用的是2 000/5。现场按照1 500/5重新计算, 得出中压侧差动平衡系数数值为0.87, 将差动保护单元内中压侧平衡系数修改后带上负荷重新进行检查和试验, 实际差动电流为0.044～0.060 A, 符合实际差动电流应小于负荷电流5%的要求。同时将主变压器中压侧的其他保护定值重新进行了计算和调整。

3 应注意的问题

主变压器间隙保护 篇6

1 变压器继电保护装置的配置原则

1) 反应变压器绕组和引出线的多相短路及绕组匝间短路的纵联差动保护或电流速断保护;2) 反应内部短路和油面降低的瓦斯保护;3) 作为变压器外部相间短路和内部短路的后备保护的过电流保护;4) 防止中性点直接接地系统中外部接地短路的变压器零序电流保护;5) 防止大型变压器过励磁的的变压器过励磁保护及过电压保护;6) 防止相间短路的变压器阻抗保护;7) 防止变压器过负荷的变压器过负荷保护。

电力系统中存在着大量的终端变电站。终端变电站中变压器主保护的配置, 以往多采用计算短路电流以确定灵敏度的办法。当灵敏度满足要求时, 保护采用电流速断保护, 否则应采用差动保护。这种办法比较繁琐, 尤其当中低压网络中存在多台不同容量的变压器时, 重复计算的工作量较大。为此需研究一种新的方法, 能用较简易的办法确定主变压器是否可装设电流速断保护。故本文主要针对终端变电站主保护的配置探讨一种新办法, 以快速确定变压器主保护配置类型。

2 确定变压器主保护配置方法

电力系统中的用户变电站, 处于电力系统的末端。用户变电站中变压器主保护的配置, 根据继电保护和安全自动装置技术规范 (GB/T14285-2006) , 共有二条列于下:1) 电压在10k V及以下、容量在10MVA及以下的变压器, 采用电流速断保护。2) 电压在10k V以上、容量在10MVA及以上的变压器, 采用纵差保护。对于电压为10k V的重要变压器, 当电流速断保护灵敏度不符合要求时也可采用纵差保护。

即对于电压等级为10k V的重要变压器, 需采用计算短路电流以确定灵敏度的办法。当灵敏度满足要求时, 保护采用电流速断保护, 否则应采用差动保护。

3 电流速断保护的整定计算方法

(1) 保护动作电流整定

保护动作电流按躲过变压器负荷侧出口短路时流过保护装置的最大短路电流来整定。系统最大运行方式下三相短路时变压器负荷侧出口短路电流值为最大。

式中:Xs′为系统最大运行方式下的阻抗值;Ud%为变压器短路电压百分值;Se为变压器容量。

式中Kk取1.2。

(2) 灵敏度校验

灵敏度按变压器原边短路时, 流过保护装置的最小短路电流来校验。系统最小运行方式下两相短路时变压器原边短路电流值为最小。

式中:Xs为系统最小运行方式下的阻抗值。

灵敏度要求最小灵敏度为2, 即当灵敏度Klm≥2时, 可装设电流速断保护。

对于电力系统中的终端变电站, 与电源相距较远, 系统最大运行方式下的阻抗值Xs′与系统最小运行方式下的阻抗值Xs差别不大, 故Xs′≈Xs,

由推导出的公式可以看出, 对于电力系统中的终端变电站, 根据系统阻抗和变压器原始参数即可确定变压器主保护可否装电流速断, 即时, 变压器主保护配置电流速断即可。

3 结语

电流速断保护接线简单, 动作迅速。在工程设计中, 对于电压为10k V的变压器, 由于计算灵敏度比较繁琐, 直接采用纵差保护作为变压器主保护的现象很多。本文由电流速断保护的整定计算方法推导而出的公式大大简化了计算工作量, 可以直接利用系统阻抗和变压器原始参数即可确定变压器主保护可否装电流速断, 即时, 变压器主保护配置电流速断即可, 否则应配置差动保护。

摘要：电力系统存在着大量的终端变电站, 终端变电站中变压器的保护配置, 以往多采用按短路电流计算灵敏度以确定主保护类型的方法。本文介绍一种简易方法, 根据系统阻抗和变压器原始参数即可确定变压器主保护可否装电流速断, 即Ud%Se×Xs≥1.77时, 变压器主保护配置电流速断即可, 否则应配置差动保护。

关键词：变压器,主保护

参考文献

[1]电力系统继电保护与安全自动装置整定计算.北京.中国电力出版社.1993.3

主变压器间隙保护 篇7

2007年3月15日4时07分36秒,某110 kV变电站10 kV用户出线开关遭受雷击过电压冲击,出线电缆头和母线避雷器因质量原因爆裂放弧引起相间短路,主变10 kV低后备保护启动但未出口,导致上级110 kV线路接地距离保护Ⅲ段以0.9 s时限动作跳闸,致使110 kV变电站全站失压[1]。事故发生后,技术人员对主变10 kV低后备保护及开关进行了现场检查,均未发现异常。究竟是何原因导致保护越级动作,从以下两个方面进行分析。

1 保护整定配合分析

现场一次主接线为单回110 kV线路带2台变压器并列运行,10 kV分段开关在合位,分段保护不投。根据保护整定配合原理,10 kV相间故障应由主变低后备动作按照定值1.2 s时限跳开10 kV分段开关、1.5 s跳开主变低压侧开关,从而切除故障。而本次故障低后备保护启动却未出口。如果主变低后备保护由于定值灵敏度不够或者保护装置有问题或者开关失灵等原因导致拒动,也应该是由上级110 kV线路的相间距离保护动作切断故障,而不应该是线路接地距离保护动作。按照国家电力调度通信中心编制的《电力系统继电保护规定汇编》之规定:110 kV线路相间距离保护Ⅲ段应与相邻变压器过流保护配合,110 kV线路接地距离保护Ⅲ段应与相邻线路接地距离Ⅱ段配合[2]。故现场定值整定时没有考虑接地距离保护与相邻变压器过流保护配合,实际上接地距离Ⅲ段保护范围却已经延伸到主变低压侧,时限未与主变高后备配合。按保护原理来说接地距离保护是反映接地故障的,相间距离保护是反映相间故障的,对于本次相间故障接地距离保护不应该动作。

2 距离保护动作行为分析

本微机保护装置以光纤差动作为主保护,三段相间距离、三段接地距离和四段零序保护作为后备。从保护装置原理入手并结合主变接线(变压器为Y/△-11接线),分析变压器低压侧两相短路时线路接地距离保护的测量阻抗[3](见图1)。

只考虑单侧电源,不计负荷电流影响。如图1所示,ZL为线路阻抗,ZT为折算到保护安装侧的变压器阻抗。用对称分量法,取A相为特殊相,设低压侧序分量为I1'、I2'、U1'、U2',保护安装处的电压为U1,序分量电压为U',则有:

I1'=-I2'

将三角形侧的量值折算到星形侧,则保护安装处的正序电流I1、负序电流I2、正序电压U1、负序电压U2(变压器为Y/△-11接线)如下:

式中:α为算子。

则保护安装处的各相电压、电流为:

则保护安装处各相和相间测量阻抗为:

式中:为故障点看出的系统正序等值阻抗。

各阻抗元件测量到不同的阻抗,图2为相间距离和接地距离的测量阻抗示意图,可见,经Y/△接线变压器角度转换后,相间距离测量阻抗已不能准确反映故障阻抗,但两个故障相中的滞后相的接地距离测量阻抗可以准确反应故障点到保护安装处的总阻抗。

由上述分析本装置原理可见,当在Y/△接线变压器低压侧发生两相短路时,由于Y/△的相位转换,接地距离和相间距离的测量阻抗与纯线路两相故障时不再相同,相间距离继电器不再能够准确反映故障点阻抗,但接地距离测量阻抗可以准确反映故障点到保护安装处的总阻抗。因此,在Y/△接线的变压器高压侧装设的线路保护,对变压器低压侧两相短路故障而言,如果接地距离保护范围延伸到变压器低压侧,接地距离保护就起到了远后备作用。相间距离保护按规定要求做相邻变压器的远后备,但对本装置保护原理而言,它仅对变压器低压侧的接地故障能够准确反映。

在线路末端或下一级有Y/△接线变压器的情况下,现场的整定原则却仍是按纯线路的方式,即接地距离Ⅲ段和下一级的接地距离Ⅱ段配合,相间距离Ⅲ段和下一级的相间距离Ⅱ段配合。这样上级接地距离Ⅲ段的定值保护范围延伸到了变压器低压侧,当低压侧发生相间故障时,造成了上级接地距离保护越级动作。这种越级动作虽然不满足选择性要求但仍具有积极的一面,由于动作时限比变压器低后备时限短,在一定程度上减轻了变压器的烧损。

3 改进措施

(1)增加保护配置。按照常规保护配置,主变低后备保护以复合电压过流作为本侧母线及出线的后备,电流定值按躲变压器负荷电流整定,低电压取70 V,负序电压取7 V,时限与出线最长时限配合这样母线短路主变后备切除故障时限较长,对设备造成损害。建议配置速断作为快速保护瞬时切断母线故障。

(2)接地距离Ⅲ段加零序电流闭锁。这样,在整定计算时就能够按照目前整定规程的要求进行相同原理之间的保护定值配合,在变压器低压侧发生相间故障时由上级的相间距离保护动作。但通过上述距离保护动作行为分析,10 kV母线故障110 kV线路保护的相间距离Ⅲ段可能不能正确反应,接地距离Ⅲ段因110 kV侧无零序电流也被闭锁,若低压侧的保护拒动,故障可能无法切除。

(3)在整定计算时为了适应本装置保护原理,当线路保护距离Ⅲ段作为相邻变压器远后备保护范围延伸到主变低压侧时,不论接地距离保护还是相间距离保护都要完全与主变保护配合,时限上比主变保护最长时限多一个级差,严防保护越级跳闸。

参考文献

[1]周荣光.电力系统故障分析[M].北京:中国电力出版社, 1988.

[2]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护规定汇编》(第二版)[M].北京:中国电力出版社,2000.

主变压器间隙保护 篇8

近期一个500KV变电站在500KV线路扩建工作当中, 因工作人员安全意识不强, 安全防范措施执行不到位, 引起500KV主变压器事故跳闸。事故经过是河南某500KV变电站在3/2接线方式500KV线路扩建施工中, 在进行中间开关更换CT的检修工作时, 二次回路安全措施不到位, 工作人员在施工中将检修开关所属CT的二次电缆挖断, 引起电缆芯与电缆屏蔽保护层连接, 造成CT差动二次回路两点接地, 进而引起运行主变压器差动保护动作, 跳开一台运行主变三侧开关。因另一台运行主变事故过负荷, 启动区域稳定装置, 进而切除该地区两台发电机。事故损失电量500WM。事故时电力系统无事故冲击。

1 主变差动保护动作的事故原因分析

1.1 主变差动保护误动作

在检修开关的所属CT上工作是不会引起主变差动保护动作的, 主变差动保护范围内未发现故障点, 保护范围外也未发现明显的故障点。并且500KV主变配置有两套不同工作原理的差动保护, 一套差动保护动作, 而另一套差动保护未启动, 同时主变的各侧后备保护也未启动。综合以上情况, 分析为主变差动保护误动作的可能性大。

1.2 主变差动保护回路存在故障

根据跳闸主变的保护装置动作信息显示, 主变的一套差动保护装置未启动, 另一套差动保护装置测量到有一个较大的二次电流值存在。这个电流值远远大于差动保护启动整定值和动作整定值, 所以差动保护启动是正常的。令人不解的是, 该差动电流是存在于已经停电检修开关的CT二次回路中。众所周知主变差动保护的出口是不带电压闭锁的, 所以当主变差动回路的差电流大于差动保护的启动值, 同时又大于差动保护的动作值时差动保护能够正常动作。这说明差动回路存在故障。

1.3 主变差动保护因系统故障造成误动作

主变差动保护在系统发生外部穿越性故障时应有可靠的制动能力, 有效闭锁主变差动保护;但是若主变保护装置运行不稳定, 原理设计不完善, 则会造成主变差动保护误动作。主变差动保护动作时该变电站的相连变电站也确实存在单相接地事故, 而且事故存在时间较长, 并且现场主变差动范围内未检查到故障点, 所以此情况也有引起主变差动保护误动作的可能性。

1.4 工作人员施工不当造成主变差动保护动作

随后经过值班员现场详细检查, 根据停电检修开关的CT二次回路有大电流出现这一疑问现象, 逐个排查工作人员。同时查找检修CT整个二次回路是否有问题存在时, 发现检修CT二次电缆上有用新土进行掩埋的痕迹, 随后将检修CT二次电缆上覆土清理, 发现施工人员将电缆挖断。在进行二次电缆工作前, 应先将该CT二次回路两端全部打开, 并做好记录, 才能进行该项工作。

2 检修开关的CT二次工作引起运行主变差动保护动作原因分析

主变压器的纵联差动保护是将主变三侧开关CT的三相电流的和电流差值与差动保护整定的启动值和动作值相比较, 大于整定的差动启动值和动作值, 差动保护将正常动作出口。而500KV主变纵联差动保护高压侧是采用两个开关的和电流方式与中、低压侧电流一起接入差动继电器中。当主变高压侧一个开关正常检修时, 差动保护高压侧只采用运行开关的电流接入, 此时主变的差动回路差电流仍然为零, 这样不影响差动保护的正常工作。但是当检修开关的CT二次差动回路被挖断时造成差动保护电缆芯与电缆外保护屏蔽层之间连接形成接地。原本运行的主变差动保护CT二次回路已经有一点保护接地, 加之现在又一点接地, 形成主变差动保护回路两点接地, 构成回路形成环流。

500KV主变差动保护采用高压侧两个开关的和电流方式, 在检修开关CT二次回路两点接地时与运行开关CT二次构成一个小的环流回路, 从而将会引起两台开关的CT二次形成两个回路, 造成运行开关CT二次分流, 引起高压侧开关CT流入主变差动保护继电器的电流大幅降低, 而中、低压侧流入差动继电器的电流不变。

则主变差动回路差流大于启动值和动作值, 所以500KV主变差动保护动作跳开主变三侧开关。

3 3/2接线方式的二次回路工作时应完善的相关安全防范措施

1) 在一次设备停电检修时停电设备二次回路仍接入在运行设备中, 在未采取有效隔离措施前, 该停电设备的二次回路应被视为运行中设备。2) 在一次停电检修设备的二次回路工作前先将该回路接入其他运行设备的二次和电流部分的电流回路全部打开 (如接入母线差动回路和线路保护回路或主变差动回路) , 再将CT工作侧电流回路三相短接接地。3) 将检修设备的CT二次回路在室外端子箱内全部打开, 并做出醒目标志。4) 在CT二次电流回路打开时做好详细的工作记录, 以便工作完毕时恢复接线。5) 保护二次回路工作前工作人员应认真履行保护二次安全措施工作票的相关安全措施, 待专人做好安全措施后再进行工作。6) 对于新投运设备二次回路或二次回路改造后均应进行电缆绝缘摇测和回路检测, 合格后方可进行设备验收。7) 对于二次电缆工作完毕后及时检查电缆屏蔽层的绝缘封堵良好, 防止屏蔽层细铜丝外露损伤电缆绝缘, 进而造成二次回路两点接地。

这种电力系统设备无故障, 主变纵联差动二次回路有差流而引起主变纵联差动保护动作的现象在电力系统一年内已是第三次, 针对主变差动保护误动作或不正常动作, 建议在主变纵联差动保护的动作出口回路加入保护闭锁元件。

正常运行的主变差动保护范围内设备故障时, 电力系统能感受到故障, 此时主变的差动保护启动、动作出口, 同时故障也能引起主变的后备保护启动;若主变差动范围内无故障而主变差动保护二次回路因故出现大量差流时主变差动保护能被启动, 动作出口, 但此时主变的后备保护因感受不到系统故障, 后备保护未启动。根据系统无故障保护不动作的原则, 此时差动保护不应该动作出口跳开主变三侧开关。综上所述, 在主变差动保护的出口回路加入主变后备保护的启动接点能够起到有效闭锁作用, 同时它还不影响主变差动范围内故障时的差动保护正常动作出口跳开三侧开关。

主变保护均正常运行时“解除差动闭锁压板”在退出位置, 若主变后备保护装置异常时投入与主变后备保护启动接点相并联的“解除差动闭锁压板”即可满足保护运行要求, 此时主变差动保护不带后备保护启动闭锁条件, 差动保护在发生故障时能够正常动作跳开主变三侧开关切除故障。

通过对电力系统的事故通报学习, 发现电力系统的当前事故较多, 安全形式不乐观, 事故类型很广泛, 有电气误操作的;有保护误整定的;有自然灾害造成的大雾设备表面闪烙、设备覆冰闪烙;以及人员工作不当造成的事故跳闸或人员受伤等事故。通过认真学习事故经过, 分析工作中的不安全因素, 结合电业安全生产工作规程, 发现日常工作中诸多习惯性违章现象。对于每个工作项目各相关规程中都有明确的安全工作标准以及安全防范措施。事故的发生往往是工作中多处违章积累而造成的。在平时工作中认真学习相关专业技术知识, 提高自身业务水平, 在工作中认真落实电力系统18项反事故措施和“反违章纠察”将工作中的不安全隐患及时消除, 逐渐规范安全工作标准, 并严格执行该工作标准。

在2006年4月某500KV变电站的差动回路再次出现两点接地现象。由于主变差动保护之前已经执行了技术反错, 增加了后备保护启动闭锁差动出口功能, 所以当时主变的差动保护装置已经动作出口, 但因主变的后备保护未启动, 故主变只是差动保护报出动作信号, 运行主变的三侧开关正常运行。该事件证明了此种措施在实际工作中的合理性和必要性。

上述故障分析是个人的粗略看法, 提出的个人建议也在实际工作中得到了应用和验证, 通过实践证明这种差动保护出口闭锁方式是有效可行的, 有效的闭锁主变差动回路两点接地及保护装置误动作造成开关跳闸的现象。通过此种措施能够提高设备的安全性和运行稳定性是我们广大值班员的共同愿望。

参考文献

[1]国家电网公司18项反事故措施.

[2]华中电力调度运行规程.

[3]河南省电力调度运行规程.

[4]变电运行现场技术问答 (中国电力出版社) .