500kV变压器保护过激磁告警不能自动复归原因分析

杨　波　徐　军　袁仁彪　刘长发　余　超

（南方电网超高压输电公司贵阳局，贵阳　550003）

随着电力系统的建设规模越来越大，电压等级也往高处发展。超高电压等级、超长距离和超大容量的电力系统输变电设备已然投入使用。各种送端低压电容器和电抗器等补偿设备以及长距离的超高压输电线路补偿设备发挥着越来越重要的作用。这使得超长输电线路的送端和授端母线电压以及线路电压趋于稳定，且有所抬高。过去用户端电压偏低的状况已很少发生。随着各种超远距离和超高电压等级直流线路的投入运行，一旦换流站超高压直流输电系统发生故障，大量负荷就将转移至交流输电线路，使得500kV交流变电站的系统频率和母线电压均会发生变化[1]。这将会触发 500kV母线上的变压器过激磁保护告警。在电力系统恢复稳定过后，由于母线电压偏高的原因，500kV变压器保护的过激磁保护有可能不自动复归，一直处于告警状态。本文以近期的超高压±500kV直流输电系统发生双极闭锁故障为例，开展交流变电站500kV变压器保护装置过激磁告警不自动复归的原因分析，以期找到解决问题的方法。

1　500kV主变保护装置情况[2]

500kV变压器保护装置过激磁保护定值见表1。

表1　过激磁告警部分定值

500kV变压保护过激磁告警未返回时刻高压侧电压最小值及频率见表2。

表2　过激磁告警部分定值

2　过激磁保护的配置及动作逻辑

变压器保护装置设有定时限过激磁告警和反时限过激磁保护。过激磁保护逻辑如图1所示。

过激磁保护的倍数 N=U/Fr，其中 U和 Fr分别为变压器高压侧母线电压的标幺值和频率的标幺值[3]。过激磁保护的动作与否与系统频率和母线电压密切相关。本文仅对母线电压的角度对过激磁告警进行验证和分析。

图1　过激磁告警逻辑图

3　试验验证

3.1　验证保护装置过激磁告警发生

试验设备采用ONLY-AT1266-40继电保护测试仪和福禄克 179C数字万用表，从保护定值得知过激磁基准电压为60.63V，本文在保护测试仪的起始电压也设置为60.63V，此时保护不告警。采取0.1V的步长继续给装置缓慢加压，当所加电压接近60.63V×1.05=63.66V时，每增加0.1V间隔时间为10s，当我们所加电压为 63.8V时，装置采样为 64.3V，保护过激磁告警正确发出，分别如图2、图3所示。

图2　装置告警时采样情况

图3　保护装置动作时测试仪加量情况

3.2　验证保护装置过激磁告警返回

主变保护在此动作基础上，模拟系统电压下降，装置告警自动复归的行为；采取0.1V的步长缓慢降低电压，当电压降低至 63.8V×0.96=61.23V时，装置告警未能返回，说明电压未降到返回值，继续降低所加电压，时间也间隔 10s，电压降至 60.7V，保护过激磁告警复归，分别如图4、图5所示。

3.3　试验结论

图4　装置返回时的采样情况

图5　装置返回时的测试仪加量情况

由试验得知，装置过激磁过激磁要发生则 PT二次侧电压应大于60.63V×1.05=63.66V，装置要能正确可靠返回PT二次侧电压应小于61.3V，因变压器保护装置过激磁告警在软件的程序内部返回系数设置为0.96，根据表1定值可知，返回倍数为n=1.05×0.96=1.008，其返回电压应为60.63V×1.008=61.12V，因保护装置自身电压采样存在 0.4～0.5V的误差，从而得出所加外部电压应为61.12V-0.4V= 60.7V，所以，当继保测试仪加量降至60.7V时，主变保护可靠返回。

3.4　原因分析

截取了一个时间段的母线电压曲线，如图6所示。

图6　保护装置动作时测试仪加量情况

如果系统母线电压始终稳定运行在 533kV附近，最小值为530kV，那么PT二次侧实际最低电压为530/500×1.732=61.2V，加上装置采样误差0.4V，则装置感受到的电压为 61.6V，此时主变保护装置不能自动返回。因此，现有的系统运行条件和电压曲线保护装置不能自动复归。

3.5　解决办法

1）调整系统电压，使系统电压降至 530kV以下，随着500kV电力网络的建设，系统电压也越来越稳定，各种补偿设备的投入使用以及智能调节，已经很难通过运行方式来调低系统电压。

2）改变保护定值所设置的返回系数，适当调高返回系统至0.97，将是一个行之有效的解决办法。

4　结论

随着电力系统电压的逐步升高，解决保护装置告警的情况迫在眉睫，为彻底解决保护告警后不能自动返回，是否可以考虑更智能的保护装置来自适应电压。