微机型主变压器差动保护误动作原因分析及防范措施

2017-07-01 22:37:17姚天浩
河北电力技术 2017年3期
关键词:误动作微机暂态

李 英,姚天浩

(1.国网河北省电力公司邢台供电分公司,河北 邢台 054001;2.河北工业大学,天津 300132)



微机型主变压器差动保护误动作原因分析及防范措施

李 英1,姚天浩2

(1.国网河北省电力公司邢台供电分公司,河北 邢台 054001;2.河北工业大学,天津 300132)

介绍微机型主变压器差动保护,对新建变电站、运行中变电站、改造变电站的微机型主变压器差动保护误动作原因进行分析,并提出相关的防范措施。

差动保护;误动;暂态特性;主变差动保护

在电力系统中,主变压器是承接电能输送的主要设备,作为主设备主保护的微机型纵联差动保护(简称“差动保护”),虽然经过不断的改进,在“原因不明”误动作的情况,这将造成主变压器的非正常停运,影响大面积地区的供电,甚至是造成系统振荡,对电力系统供电的稳定运行是很不利的。

因此,对新建变电站、运行中变电站、改造变电站的微机型主变压器差动保护误动原因进行分析,并提出了防止主变压器差动误动的对策。

1 微机型主变压器差动保护

微机型主变压器差动保护一般包括:差动速断保护、比率差动保护、二次(五次)谐波制动的比率差动保护,不管哪种保护功能的差动保护,其差动电流都是通过主变压器各侧电流的向量和得到,在主变压器正常运行或者保护区外部故障时,该差动电流近似为零,当出现保护区内故障时,该差动电流增大。现以双绕组变压器为例进行说明。

图1 比率差动保护的动作特性

1.1 比率差动保护的动作特性

比率差动保护的动作特性见图1。比率差动是当变压器内部出现轻微故障时,例如匝间短路的圈数很少时,保护不带制动量动作跳开各侧的断路器,使保护在变压器轻微故障时具有较高的灵敏度;而在较严重的区外故障时,有较大的制动量,同时利用变压器空载合闸时,产生的二次谐波量来区别是故障电流还是励磁涌流,实现保护制动,提高保护的可靠性。

二次谐波制动主要区别是故障电流还是励磁涌流,因为主变压器空载投运时会产生比较大的励磁涌流,并伴随有二次谐波分量,为了使主变压器不误动,采用谐波制动原理。通过判断二次谐波分量,是否达到设定值来确定是主变压器故障还是主变压器空载投运,从而决定比率差动保护是否动作。二次谐波制动比一般取0.12~0.18。对于有些大型的变压器,为了增加保护的可靠性,也有采用五次谐波的制动原理。

1.2 差动速断的作用

差动速断是在较严重的区内故障情况下,快速跳开变压器各侧断路器,切除故障点。差动速断的定值是按躲过变压器的励磁涌流,和最大运行方式下穿越性故障引起的不平衡电流,两者中的较大者。定值一般取(4~14)Ie。

2 微机型主变压器差动保护误动作原因分析

根据微机型主变压器差动保护误动作可能性的大小,大致分为新建变电站、运行中变电站、改造变电站3个方面进行说明,这种分类方法并不是绝对相互区别,只是为了便于在分析问题时优先考虑现实问题。

2.1 新建变电站

新建变电站的微机型主变压器差动保护误动作,在微机型主变压器差动保护误动作中占了较大的比例,但这种情况的误动作,一般大多在主变压器投运带负荷试运行的72 h就会被发现。根据现场经验,可以总结以下几方面。

2.1.1 定值不合理

一是差动速断定值选择不正确造成误动作。差动速断的定值是按躲过变压器的励磁涌流和最大运行方式下,穿越性故障引起的不平衡电流,两者中的较大者。定值一般取(4~14)Ie。对于保护定值的计算部门,特别是非电力系统的定值计算部门,往往根据运行经验,将差动速断定值取为(5~6)Ie。这样,就会造成主变在空载合闸时断路器出现误跳。

二是二次谐波制动的比率差动定值选择不正确造成误动作。一般差动电流和制动电流都在额定情况下计算得到,但现场变压器却在一般运行方式下,由于电流互感器变比、同时系数、计算误差的影响,就会导致变压器实际运行时形成一定的差电流,导致比率差动保护误动作。

三是二次TA接线方式整定值选择不正确造成误动作。对于微机保护来说,实现高、低压侧电流相角的转移由软件来完成,和传统的常规继电保护比较,实际运用更方便、灵活,如果二次TA接线方式整定值选择不正确,就不能实现高压侧相角的转移,高低压侧差电流在正常运行情况下就不能平衡,从而造成差动保护误动作。

2.1.2 接线错误

a. TA极性接反导致误动作。对于微机保护来说,实现差动电流的计算由软件来完成,不管是采用加的算法还是采用减的算法都能得到差动电流。从电磁感应知道,TA有极性,也就是同名端,主变差动回路TA的同名端指向母线侧还是指向变压器,将对差动电流的计算结果正确与否有直接影响。

b. 相序接反导致误动作。电力系统正常地相序为正序,也就是以U相为基准,V相比U相超前120°,W相比U相滞后120°。如果主变任意一侧的TA出现相序接错的情况,就会形成差电流,导致微机型主变差动保护误动作。

c. TA中性线没有按照一点接地原则接线导致误动作。差动保护的各侧TA的二次电流回路接地时,必须通过一点可靠接于接地网。一个变电站的接地网各点并非绝对等电位,在不同点之间有一定的电位差,当发生区外短路故障时,有较大的电流流入接地网,各点之间将会产生较大的电位差,如果差动保护的二次电流回路在接地网的不同点接地,接地网中的不同接地点间的电位差,产生的电流将会流入保护二次回路,这一电流将可能增加差动回路中的不平衡电流,使差动保护误动作。

d. 高低压侧断路器操作回路存在寄生现象导致误动作。对采用两套独立运行的双直流系统的变电站,当高低压侧断路器操作回路存在寄生现象,亦即两套直流系统之间存在寄生回路时,容易造成保护误动。广东220 kV东湖变电站曾因为该原因,导致连续2次主变压器保护误动作事故。

2.2 运行中变电站

运行中的变电站出现微机型主变压器差动保护误动作的也不少见,但对于一个变电站来说,这种误动作情况不是经常性的出现,而是要满足一定的条件,甚至变电站正常运行是很长时间以后才会出现,现就根据现场经验,总结以下几个方面原因。

a. P类TA的暂态饱和特性导致区外故障时差动保护误动作,出现频率较高。TA的饱和实际就是铁芯中的磁通达到饱和。TA分为P和TP两大类。P类TA要求在稳态情况下不饱和,而TP类TA则要求在稳态和暂态的情况下都不饱和,当采用P类TA时,当外部存在故障,外部故障切除瞬间,外部存在间歇性的短路情况等,均容易导致微机型主变差动保护误动作。

b. 变压器低压侧真空断路器绝缘性能不良时,会导致差动保护误动作,出现概率较低。

c. 微机保护装置运行时间长测量元器件老化,会导致差动保护误动作,出现概率较低。

2.3 改造变电站

a. TA变比提供不准确造成差动保护误动作。微机保护装置实际变比差异可通过计算进行平衡,因此微机装置输入变比一定要和实际变比一致,造成差动保护误动作。

b. 更换TA后,主变各侧TA不匹配,相同工况下传变电流误差不同以及外部故障时饱和特性不一致,造成差动保护误动作。

为使主变压器差动回路选用的TA,均是能躲过暂态饱和特性,然而在变电站改造更换TA的过程中,忽视了这一点,将TA更换成P类或者同时将两侧TA更换为P类的,这样在外部故障存在时,当满足一定条件时,必然将导致主变差动保护误动作。

3 微机型主变压器差动保护误动作防范措施

3.1 新建和改造变电站

对于新建变电站和改造变电站的那些原因造成的主变保护误动情况,应严格按照国家相关标准、文件、现场设备的实际型号和应用情况、厂家说明书执行,不断加大理论培训,提高施工人员业务素质,做到以下几点:

a. 确保主变各侧TA极性一致,均指向主变,从而消除极性错误导致主变差动保护误动的可能。

b. 施工过程中严格把关,确保一次、二次接线相序正确无误,二次回路一点接地,断路器控制回路无寄生回路,消除人为接线错误导致主变差动保护误动的可能。

c. 根据现场实际合理整定计算主变差动保护相关定值,从而消除由于定值整定不合理导致主变差动保护误动作的可能。

3.2 运行变电站

运行中差动保护误动作最多的是TA选型问题,对于过去常用的P类TA的暂态饱和特性造成微机型主变差动保护误动作,可采用以下改进方法:采用TP级暂态保护TA,在TP类抗暂态饱和的TA中根据不同特性选择最适应快速保护的TPY级TA。TPY级TA铁芯带有气隙,因而磁阻较大,增长了互感器到达饱和的时间,不易饱和,是暂态特性大大改善。铁芯带有适当气隙,剩磁限制到适当值以下,TPY级可在准确限值条件下保证全电流的最大峰值瞬时误差小于10%,具有较好的暂态特性,适用于大型发电机、变压器保护中的快速保护。TPY级TA的缺点是故障电流消失过程中有短暂的拖尾现象,不适用于对保护复归时间要求严格的断路器失灵保护的电流起动元件。

4 结束语

主变压器差动保护是在电力系统中,保护承接电能输送的变压器的主保护,是保护变压器安全可靠运行,保证电力系统稳定的第一道防线,随着科技升级,微机保护取代传统继电器保护,伴随而来的问题也需要不断学习分析解决,通过以上对微机型主变压器差动保护存在误动的原因分析和解决,并在施工过程中严格把控,为确保电力系统安全可靠运行打下了坚实的基础。

本文责任编辑:罗晓晓

Cause Analysis of Type Microcomputer Main Transformer Differential Protection Misoperation and Preventive Measures

Li Ying1,Yao Tianhao2

(1.State Grid Hebei Electric Power Corporation Xingtai Power Supply Branch,Xingtai 054001,China;2.Hebei University of Technology,Tianjin 300132,China)

With microcomputer through to the domestic several main transformer differential protection misoperation cause analysis,the new substation,substation,the transformation in the operation of the substation main transformer differential protection misoperation reason,put forward the preventive measures.

differential protection;misoperation;transient characteristics;main transformer differential protection

2016-06-17

李 英(1977-),女,工程师,主要从事输变电安装、调试技术管理工作。

TM774

B

1001-9898(2017)03-0045-03

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