張 巖

(神華國華三河發(fā)電有限責(zé)任公司，北京 065201)

發(fā)變組差動保護(hù)CT的10%誤差曲線校核計算

張 巖

(神華國華三河發(fā)電有限責(zé)任公司，北京 065201)

在系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下，可能發(fā)生CT飽和，因此二次電流不能準(zhǔn)確的反映實際一次電流，致使保護(hù)裝置發(fā)生誤動。因此我們要求在系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，CT的變比誤差不應(yīng)大于10%。CT的變比誤差與一次電流有關(guān)外，還與二次負(fù)載阻抗有關(guān)。在相同的一次電流作用下，二次負(fù)擔(dān)大，CT的誤差同樣大。10%誤差曲線反映了CT變比產(chǎn)生10%的誤差前提下，一次電流與允許的負(fù)載阻抗之間產(chǎn)生曲線。從這條曲線我們可以看出在現(xiàn)有的二次負(fù)擔(dān)下，承受的最大短路電流;同時也可計算出在系統(tǒng)發(fā)生故障產(chǎn)生最大短路電流下，CT所允許的最大二次負(fù)載阻抗。

電流互感器;變壓器;勵磁特性;10%誤差曲線校驗

0 引言

本文計算校核了在系統(tǒng)發(fā)生故障產(chǎn)生最大短路電流的情況下，我廠發(fā)變組差動保護(hù)之CT的特性滿足了10%誤差曲線的要求。發(fā)電機回路一次時間常數(shù)很大，電流互感器暫態(tài)飽和可能較嚴(yán)重。但除了容量為300MW及以上的發(fā)電機和發(fā)電機變壓器組的電流互感器規(guī)定應(yīng)完全滿足暫態(tài)特性要求外，其他容量發(fā)電機通?？刹捎肞類或PR類電流互感器。為了減輕暫態(tài)飽和影響，100MW－200MW發(fā)電機變壓器組宜考慮裕度系數(shù)K=10.PR類電流互感器可以減小剩磁影響。在發(fā)電機出現(xiàn)側(cè)和中性點側(cè)應(yīng)選用勵磁特性(包括飽和部分)相同的電流互感器，并盡量使兩側(cè)負(fù)荷相等，以最大限度減小差動回路暫態(tài)誤差電流。

1 計算校核說明

(1)所用數(shù)據(jù)均來源于現(xiàn)場實驗數(shù)據(jù)及出廠實驗數(shù)據(jù)。

(2)此次CT的校核計算，僅為選取具有代表性的重要CT進(jìn)行校驗，并未全部校驗。

(3)本次校驗選擇了CT的一相進(jìn)行校驗，在伏安特性實驗數(shù)據(jù)選取電壓較低的一相，內(nèi)阻和二次負(fù)載阻抗也選擇了數(shù)據(jù)中較大的一相，以最惡劣的情況進(jìn)行計算。

CT是將一次電流轉(zhuǎn)換為二次電流，并且將高壓設(shè)備與低壓設(shè)備進(jìn)行了隔離。

CT等效電路如圖1所示

圖1 等效電路

圖中I1′為變換至二次側(cè)的一次電流，R1′和X1′是變換至二次側(cè)的一次電阻和漏抗;R2和X2是二次電阻與漏抗;I0為CT的勵磁電流。理想中的CT中I0的值為零，I1′=I2。但實際的Z2與Z0相比不能忽略，所以，X″du=X″d－ X′du

由于CT中存在勵磁電流，同時也產(chǎn)生了誤差，二次側(cè)電流與變換到二次側(cè)的一次電流I1′在數(shù)值上和相位上均不相同，同時也形成了CT的誤差。CT的比誤差為f=X′d角誤差是I1′與I2間的夾角。

2 計算所用公式及原始資料

2.1 本廠主接線圖

如圖2所示。

圖2 發(fā)變組及220kV系統(tǒng)主接線圖

2.2 電流互感器二次負(fù)擔(dān)(R2)實測值

CT二次負(fù)擔(dān)(R2)實測值如表1所示。

表1 CT二次負(fù)擔(dān)及直阻測量數(shù)據(jù)(回路中通1A電流)

續(xù)表

續(xù)表

續(xù)表

3 最大短路電流計算

(1)所用公式:

發(fā)電機:XG=XD%* SB/SN

變壓器:XT=UK%* SB/SN*(UN/UB)* (UN/UB)

說明:①圖3中所標(biāo)注的各元件等效阻抗均為歸算到以SB=1000MVA為基準(zhǔn)的標(biāo)幺值;

②圖3為最大運行方式:2臺機運行，220kV系統(tǒng)為最大運行方式;

(2)各短路點最大短路電流計算

視各點三相短路的短路電流為最大，計算如下:

圖3 最大運行方式下阻抗圖

①d1短路點

②d2短路點

③K3短路點

將以上計算結(jié)果統(tǒng)計如表2所示。

表2 各短路點最大短路電流表

4 CT二次負(fù)擔(dān)校驗計算

4.1 D1 點短路時

因為短路點在#3機組主變高壓側(cè)，所以短路電流為系統(tǒng)短路電流與#4機組短路電流之和

計算為:I=41.3473kA

經(jīng)過上述計算已知一次測三相短路電流為:41.6kA

主變高壓側(cè)CT4721(內(nèi)部接線編號)變比為1250/1

主變差動保護(hù)所用、出口方式為(全停、啟動失靈)

在最大短路電流情況下，折算至二次側(cè)的一次電流為41.6/1250=33.077A

實際測量二次繞組為3.87Ω

按10%的誤差計算，在最大短路電流情況下，電流互感器二次側(cè)負(fù)荷上三相短路電流為33.077*0.9=29.77A

勵磁電流為33.077－29.77=3.307A。測試設(shè)置如表3。

表3 所用的測試設(shè)置

根據(jù)CT的伏安特性已知Rct=5.452Ω

根據(jù)公式E=K(Rct+Rbn)=30*(5.452+30)=1063V

而CT二次實際二次負(fù)荷為3.87Ω

考慮裕度系數(shù)，母差保護(hù)可靠系數(shù)為1.3，計算設(shè)定為K=2，二次感應(yīng)電動勢為:

Es=KKpcf(Rct+Rbn)=2*33.077*(3.87+5.452)=616.686V。

因為E＞Es所以CT的二次負(fù)擔(dān)合格。

4.2 D2 點短路時

因為短路點在#3機組發(fā)電機側(cè)，所以短路電流為系統(tǒng)短路電流經(jīng)過#3主變與#4機組短路電流經(jīng)過主變短路電流和#3機組發(fā)電機經(jīng)過主變與高廠變短路電流之和發(fā)電機出線側(cè)CT4081(內(nèi)部接線編號)變比為15000/5發(fā)電機差動保護(hù)所用、出口方式為(全停、啟動失靈)

在最大短路電流情況下，折算至二次側(cè)的一次電流為68710/3000=30.49A

實際測量二次繞組為1.194Ω

按10%的誤差計算，在最大短路電流情況下，電流互感器二次側(cè)負(fù)荷上電流為30.49*0.9=27.449A。測試設(shè)置如表4。

表4 所用的測試設(shè)置:

根據(jù)CT的伏安特性已知Rct=4.435Ω

根據(jù)公式 E=K(Rct+Rbn)*1=20*(4.435+24)*1=568.7V

而CT二次實際二次負(fù)荷為3.87Ω

考慮裕度系數(shù)，母差保護(hù)可靠系數(shù)為1.3，計算設(shè)定為K=2，二次感應(yīng)電動勢為:

Es=KKpcf(Rct+Rbn)=2*30.49*(1.194+4.435)=343.25V

因為E＞Es所以CT的二次負(fù)擔(dān)合格。

4.3 D3 點短路時

高廠變低壓側(cè)CT4511(內(nèi)部接線編號)變比為3000/1

高廠變差動保護(hù)所用、出口方式為(全停、啟動失靈)0

在最大短路電流情況下，折算至二次側(cè)的一次電流為17035.9/3000=5.678A

實際測量二次繞組為1.175Ω

按10%的誤差計算，在最大短路電流情況下，電流互感器二次側(cè)負(fù)荷上電流為5.678*0.9=5.11077A

根據(jù)CT的伏安特性已知Rct=4.435Ω

根據(jù)公式 E=K(Rct+Rbn)*1=20*(4.435+30)*1=688.7V

而CT二次實際二次負(fù)荷為1.175Ω

考慮裕度系數(shù)，母差保護(hù)可靠系數(shù)為1.3，計算設(shè)定為K=2，二次感應(yīng)電動勢為:

Es=KKpcf(Rct+Rbn)=2*5.678*(1.175+4.435)=63.72V

因為E＞Es所以CT的二次負(fù)擔(dān)合格。

5 結(jié)語

經(jīng)計算得出，我廠以上三組CT均符合10%誤差曲線要求，在流過最大短路電流時均能可靠反應(yīng)其二次電流，保證了保護(hù)裝置的動作正確性。

［1］ 國家電力調(diào)度通信中心.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實用技術(shù)問答［M］.2版.北京:中國電力出版社，2011.

［2］ 電力工業(yè)部繼電保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.DL/T 684－1999大型發(fā)電機變壓器繼電保護(hù)整定計算導(dǎo)則［S］.北京:中國電力出版社，2000.

Calculation of 10%Error Curve Calibration of Differential Protection of Generator Transformer CT

ZHANG Yan

(Guohua Sanhe Power Co.Ltd.of Shenhua Group，Beijing 065201，China)

In the condition of system fault，CT saturation may occur，so the secondary current does not accurately reflect the actual primary current，resulting in the protection device malfunction.Therefore，we require that the ratio error of CT should not exceed 10%when a short circuit fault occurs in the system.The CT ratio error is not only related to the primary current，but also to the secondary load impedance.Under the effect of the same primary current，the burden of secondary current is larger，so is the CT error.10%error curve reflects the curve between the primary current and the allowed load impedance under the premise of 10%error produced in CT ratio.From this curve，we can find the maximum short-circuit current in the existing secondary burden，at the same time，we can calculate the maximum secondary load impedance of CT in the situation of the greatest short-circuit current when a system fault occurs.

current transformer;transformer;excitation characteristic;10%error curve calibration

TM773+.4

A

1009－3907(2012)06－0652－08

2012-04-06

張巖(1985-)，男，吉林省吉林市人，工程師，主要從事發(fā)電設(shè)備維修及電氣繼電保護(hù)方面的研究。

責(zé)任編輯:吳旭云