吳政華，王東玨

(上海奉賢燃機(jī)發(fā)電有限公司，上海 201403)

0 引言

某電廠2臺(tái)高壓?jiǎn)?dòng)/備用變壓器(以下簡(jiǎn)稱高備變)容量為8000 kV·A，額定電壓為230．0/6．3 kV，額定電流為20．08/733．10A。其220 kV 斷路器側(cè)保護(hù)用電磁式電流互感器(TA)的變比為300/1，準(zhǔn)確等級(jí)為5P20;6 kV側(cè)TA的變比為1 000/5，準(zhǔn)確等級(jí)為5P20。保護(hù)裝置采用南瑞繼保 RCS－978EC微機(jī)型變壓器保護(hù)。

1 存在的隱患及解決方案

近年來，隨著電力系統(tǒng)規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)，220kV系統(tǒng)的最大短路電流已接近50 kA。按上述220 kV側(cè)TA的配置，在高備變220 kV引出線故障時(shí)，可能造成TA嚴(yán)重飽和，導(dǎo)致高備變保護(hù)拒動(dòng)，而220 kV母差保護(hù)將誤動(dòng)，從而導(dǎo)致故障擴(kuò)大。

為執(zhí)行上海市電力公司上電調(diào)〔2011〕27號(hào)文《關(guān)于并網(wǎng)電廠落實(shí)220 kV母差流變反措的通知》精神，計(jì)劃對(duì)該電廠內(nèi)所有短路容量不滿足文件要求的220 kV等級(jí)TA進(jìn)行更換改造。

改造后的220 kV等級(jí)TA應(yīng)滿足在220 kV系統(tǒng)最大短路故障時(shí)設(shè)備本身保護(hù)不拒動(dòng)，且母差保護(hù)不誤動(dòng)的要求。改造辦法是將220 kV母差保護(hù)和主設(shè)備保護(hù)的TA變比和準(zhǔn)確等級(jí)同步增大?？紤]到TA的制造工藝和成本，準(zhǔn)確等級(jí)可分別采用5P40和5P60，因?yàn)槟壳笆褂玫?20 kV等級(jí)TA的準(zhǔn)確等級(jí)較多采用5P20～5P60，一般不超過5P60。

2 改造難點(diǎn)

2臺(tái)高備變的220 kV斷路器側(cè)TA改造相對(duì)比較困難，因?yàn)橐ＷCTA在最大短路電流下處于正確的工作范圍，其變比將比較大(若準(zhǔn)確等級(jí)按5P60考慮，要滿足50 kA短路電流的沖擊要求，TA的一次額定電流應(yīng)達(dá)到833．00A以上，變比至少設(shè)置為833/1)，而高備變?nèi)萘枯^小，220 kV側(cè)的額定電流只有20．08 A，較大的變比將給保護(hù)裝置的采樣、整定計(jì)算以及保護(hù)的靈敏度帶來不利影響。

南瑞繼保RCS－978系列變壓器保護(hù)裝置對(duì)TA變比的選擇有一定限制，對(duì)于保護(hù)裝置平衡系數(shù)計(jì)算及TA選擇的要求為:一般情況下變壓器高、低壓側(cè)二次額定電流最大相差不超過16倍(不需考慮TA二次值不一致的情況)。若220 kV側(cè)TA的變比采用833/1，則保護(hù)裝置220 kV側(cè)的額定工作電流為0．024 In(In為TA二次額定電流)，6 kV側(cè)的額定工作電流為0．733 In，二次額定電流最大相差超過30．54倍。同時(shí)保護(hù)裝置的精確工作電流為0．040 In，保護(hù)裝置在高備變滿載工作或區(qū)外故障時(shí)的采樣誤差就會(huì)產(chǎn)生較大差流，為此需提高保護(hù)裝置的整定值，但造成保護(hù)的靈敏度下降。

另外，當(dāng)高備變220 kV側(cè)TA的變比采用833/1時(shí)，保護(hù)裝置后備保護(hù)的動(dòng)作值將整定得較大，使后備保護(hù)的靈敏度下降，并且保護(hù)裝置啟動(dòng)失靈的零序、負(fù)序元件也將整定得較大，其靈敏度將無法滿足要求。故在對(duì)TA進(jìn)行改進(jìn)的同時(shí)，需對(duì)保護(hù)的配置進(jìn)行改進(jìn)。

3 改進(jìn)方案

為保證母差保護(hù)、主設(shè)備保護(hù)的可靠性和靈敏性，同時(shí)兼顧TA的制造工藝和成本，考慮到220 kV斷路器的開斷短路電流有效值一般為50 kA，故TA的變比和準(zhǔn)確等級(jí)的選擇要求為:短路電流為50 kA時(shí)不會(huì)飽和。

因母差保護(hù)的保護(hù)范圍為220 kV母線，一般母線故障時(shí)短路電流都比較大，其整定值一般也比較大。因整定值變比的大小不影響保護(hù)的靈敏度，故其變比選擇與母線其他設(shè)備母差保護(hù)所用TA的變比一致或滿足短路電流為50 kA時(shí)不會(huì)飽和即可。

對(duì)于主設(shè)備保護(hù)TA的變比和準(zhǔn)確等級(jí)，選擇時(shí)可與保護(hù)改進(jìn)方案綜合考慮，從而形成3種改進(jìn)方案。

3．1 改進(jìn)方案1

高備變220 kV側(cè)2組保護(hù)TA的變比和準(zhǔn)確等級(jí)按照表1配置。

表1 方案1中高備變220 kV側(cè)TA參數(shù)配置

TA1和TA2分別串接于保護(hù)A和保護(hù)B，其中變比為300/1的TA2作為差動(dòng)保護(hù)和后備保護(hù)使用，變比為1250/1的TA1僅作為速斷保護(hù)使用，以防在變壓器高壓側(cè)引線故障時(shí)TA2飽和而導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)及后備保護(hù)拒動(dòng)。速斷保護(hù)的整定值應(yīng)按可靠躲過最大運(yùn)行方式下變壓器低壓側(cè)三相短路故障的要求整定。與改進(jìn)前相比，現(xiàn)在保護(hù)范圍內(nèi)無論發(fā)生何種內(nèi)部故障，保護(hù)裝置均能快速跳閘切除故障，保護(hù)的可靠性大為提高。

該接線方式存在的問題是TA二次回路串接了2套保護(hù)，使二次回路阻抗增大。但由于微機(jī)保護(hù)裝置交流電流回路的功耗(也可以說是交流阻抗)非常小，容量為20 V·A的TA的負(fù)載能力完全可滿足要求。

該接線方式存在的另一問題是不滿足《國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施(修訂版)》繼電保護(hù)專業(yè)重點(diǎn)實(shí)施要求:“在考慮保護(hù)雙重化配置時(shí)，每套保護(hù)裝置的交流電壓、交流電流應(yīng)分別取自電壓互感器和電流互感器互相獨(dú)立的繞組，其保護(hù)范圍應(yīng)交叉重疊，避免死區(qū)?！钡摬蛔阒幍挠绊懴鄬?duì)于保護(hù)可靠性的影響來說是較小的。

故上述改進(jìn)方案是可行的。

3．2 改進(jìn)方案2

高備變220kV側(cè)2組保護(hù)TA的變比和準(zhǔn)確等級(jí)按照表2配置。

表2 方案2中高備變220 kV側(cè)TA參數(shù)配置

考慮到220 kV等級(jí)變壓器的電量保護(hù)為雙重化配置，故決定2套主設(shè)備保護(hù)用TA采用不同變比，主設(shè)備保護(hù)A的TA1變比為850/1，準(zhǔn)確等級(jí)為5P60，即使在變壓器高壓側(cè)引線故障最大短路電流達(dá)到50 kA時(shí)，TA1也不飽和，可確保高備變保護(hù)能正確動(dòng)作，能立即切除故障。為使變壓器二次額定電流最大相差不超過16倍，可將保護(hù)A的6 kV側(cè)TA變比改為3000/5，準(zhǔn)確等級(jí)為5P20。因220 kV側(cè)TA變比較大，保護(hù)裝置采樣精度不夠?qū)е抡ㄖ递^大，其后備保護(hù)用TA可采用變壓器高壓側(cè)套管TA，其變比為50/5，準(zhǔn)確等級(jí)為5P20，容量為50 V·A。其啟動(dòng)母差失靈保護(hù)也采用該TA。

主設(shè)備保護(hù)B的TA變比為200/1，準(zhǔn)確等級(jí)為5P60，考慮在變壓器低壓側(cè)故障時(shí)能保證變壓器差動(dòng)保護(hù)的靈敏度。

綜上所述，改進(jìn)方案2高備變保護(hù)A采用3組TA，保護(hù)B采用2組TA構(gòu)成各自的電量保護(hù)。2套保護(hù)的整定值要分別整定，且保護(hù)A的差動(dòng)整定值要適當(dāng)?shù)卦龃?，防止在小電流時(shí)高壓側(cè)TA和保護(hù)裝置的采樣精度不足而引起誤動(dòng)。

因高備變2套保護(hù)所采用TA的變比不同，在區(qū)內(nèi)故障時(shí)可能出現(xiàn)不同的動(dòng)作行為。如高備變內(nèi)部輕微故障時(shí)因保護(hù)B整定較靈敏，保護(hù)B差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，而保護(hù)A可能不動(dòng);再如，高備變高壓側(cè)引線故障時(shí)，保護(hù)B的TA可能嚴(yán)重飽和而拒動(dòng)，而保護(hù)A正確動(dòng)作。雖說對(duì)保護(hù)的評(píng)價(jià)不利，但對(duì)設(shè)備故障切除是有利的，故上述保護(hù)配置是可行的。

3．3 改進(jìn)方案3

高備變220 kV側(cè)2組保護(hù)TA的變比和準(zhǔn)確等級(jí)按照表3配置。

表3 方案3的高備變220 kV側(cè)TA參數(shù)配置

高備變220 kV側(cè)2組保護(hù)TA變比均為1250/1，準(zhǔn)確等級(jí)5P40，其僅作為速斷保護(hù)使用。差動(dòng)保護(hù)和后備保護(hù)用TA可采用變壓器本體高壓側(cè)套管TA。

該方案的不足是差動(dòng)保護(hù)的保護(hù)范圍不包括從220kV升壓站到變壓器的引線，另外，變壓器本體套管TA的變比很小，更容易飽和。

3．4 改進(jìn)方案比較

方案1相對(duì)簡(jiǎn)單，保護(hù)改進(jìn)工作量較小，且該方案對(duì)于單套保護(hù)配置有較好的適用性，既能保證最大短路電流時(shí)TA正常工作，又能保證發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)保護(hù)具有較高的靈敏性，故推薦方案1。方案2雖存在對(duì)保護(hù)評(píng)價(jià)不利的不足，但有利于切除設(shè)備故障，可作為一種備選方案。方案3是3種方案中缺點(diǎn)最明顯的，不建議采用。

為方便后續(xù)的故障分析，建議2組不同變比的TA經(jīng)保護(hù)裝置后全部接入故障錄波器。

4 結(jié)束語

高備變220kV側(cè)TA和保護(hù)配置方式改進(jìn)后，高備變保護(hù)的可靠性將顯著提高，有利于電廠及區(qū)域電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，可供220kV及以上系統(tǒng)小容量變壓器TA及繼電保護(hù)配置時(shí)參考。

［1］DL/T684—1999，大型發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)整定計(jì)算導(dǎo)則［S］．

［2］陳建玉，孟憲民，張振旗，等．電流互感器飽和對(duì)繼電保護(hù)影響的分析及對(duì)策［J］．電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2000(6):54－56．

［3］黃云樂．電磁式電流互感器存在的問題分析與解決措施［J］．沿海企業(yè)與科技，2010(4):123 －125．

［4］黃黎明．選擇保護(hù)用電流互感器變比的經(jīng)驗(yàn)［J］．黑龍江科技信息，2012(3):81．