毛代坤

(貴州電力建設(shè)第二工程公司,貴州貴陽 550002)

試論電力系統(tǒng)中變壓器保護裝置校驗

毛代坤

(貴州電力建設(shè)第二工程公司,貴州貴陽 550002)

本文主要對變壓器保護裝置校驗進行論述,并從變壓器繼電保護的設(shè)置、比率制動式變壓器差動保護的動作行為、勵磁涌流等方面進行分析,且對變壓器保護裝置校驗進行以下探討,希望能給予相關(guān)專業(yè)讀者借鑒。

變壓器保護設(shè)置 保護裝置校驗

隨著社會的進步和科學(xué)的快速發(fā)展，我國變壓器的容量，制作工藝都有了顯著的提高，并且在電力系統(tǒng)中得到了更加廣泛的應(yīng)用。繼電保護裝置是確保電力系統(tǒng)安全運行的重要設(shè)備，電力系統(tǒng)中各主要的電氣設(shè)備，如發(fā)電機、變壓器和輸電線路等，都分別裝設(shè)有專門的繼電保護裝置，而變壓器是電力系統(tǒng)中必不可缺的設(shè)備之一。無論是升壓變、降壓變，都起到了轉(zhuǎn)換電壓等級的作用。

1 繼電保護裝置的作用

在變壓器發(fā)生故障時，繼電保護裝置應(yīng)能自動地、迅速地、有選擇地動作，并借助變壓器兩側(cè)斷路器跳閘回路，把故障的變壓從電力系統(tǒng)中切除，使非故障部分繼續(xù)運行，并使故障的變壓器不被繼續(xù)破壞，減少與消除故障給電力系統(tǒng)造成嚴重的后果。當(dāng)變壓器出現(xiàn)不正常運行狀態(tài)時，繼電保護裝置經(jīng)過一定時限后發(fā)生告警信號，使運行人員注意，且采取措施消除不安全隱患。

2 變壓器繼電保護的設(shè)置

根據(jù)變壓器甕中捉鱉雷擊和項裝設(shè)原則，中型容量變壓器一般常規(guī)設(shè)置的保護有：(1)瓦斯保護；(2)防止內(nèi)部及引出線端上發(fā)生相單幫短路的縱聯(lián)差動保護，其中包括比率差動、差動速斷、差流起動；(3)防御外部短路引起過電流的危害，可裝設(shè)復(fù)合電壓起動過流保護；(4)零序電流保護，包括中性點零序和間隙零序保護；(5)過負荷保護；(6)反饋變壓器溫度及壓力等保護。

3 比率制動式變壓器差動保護的動作行為分析

差動保護工作原理是比較被保護變壓器的始端與末端電流差異為依據(jù)而構(gòu)成的，故此在變壓器兩側(cè)裝設(shè)的電流互感器，它們的極性相反，相角相差180°。由于變壓器結(jié)構(gòu)是Y/△結(jié)構(gòu)，因此運行時所測角差為150°。這個30度角差可以由變壓器繼電保護裝置內(nèi)部通過折算方法消除。由于電流與感器的變流比不同，容易產(chǎn)生不平衡電流。不平衡電流可以使保護裝置誤運動作，因此變壓器保護裝置在校驗前，須根據(jù)電流比算出兩側(cè)的平衡系數(shù)：

KL=S/3×∪×IN

KL—差動側(cè)的平衡系數(shù)；

S—變壓器的全容量；

U—變壓器相應(yīng)側(cè)的線電壓；

IN—相應(yīng)側(cè)的電流互感器一次側(cè)額定電流。

重點分析勵磁電流對比率制動式差動保護的作用。外部故障，在比率制動的作用下，差動保護有選擇地不動作。 變壓器正常運行時，不平衡電流Iunb 小于最小動作電流Iact.min，差動保護可靠地不動作。出現(xiàn)勵磁涌流時，由二次諧波制動部分作用，保護不動作。在大型變壓器上裝有過勵磁保護。過勵磁保護現(xiàn)行的整定原則是：過勵磁倍數(shù)整定為1.18～1.20倍額定磁密時，過勵磁保護的動作時間整定為2～6s；過勵磁倍數(shù)整定為1.10倍額定磁密時，過勵磁保護的動作時間整定為45～60s，在現(xiàn)行的整定原則下，過勵保護能動作時，比率制動式差動保護也會動作，而后者是不帶時限的。

4 勵磁涌流

(1)在變壓器空載投入以及外部故障切除后，電壓突然恢復(fù)的暫態(tài)過程中可能產(chǎn)生很大的沖擊勵磁電流，這就是所謂的勵磁涌流。由于勵磁涌流幅值很大可達額定電流的6至8倍，差動保護在此沖擊下有可能誤動作。因此所有差動保護模塊中都設(shè)有躲過勵磁涌流的條件設(shè)定。而勵磁涌流中含有很大的非周期分量與高次諧波分量，主要是二、三次諧波。

1)復(fù)合電壓過流保護。對于變壓器過流保護，當(dāng)過流保護的靈敏度不夠時，可采用低電壓起動或復(fù)合電壓起動的過流保護來提高靈敏度，這是由于過電流的整定值可以降低，保護裝置的靈敏度就提高。此保護作為差動、瓦斯 保護及外部相間短路的后備保護。此保護須分四個部分分別校驗。2)過電流保護校驗。退出復(fù)合電壓起動條件，并設(shè)定動作整定時間為零。在相應(yīng)的采樣CT回路中輸入電流，電流值由低至高自動調(diào)節(jié)，變化步長可根據(jù)需要設(shè)定。使輸入電流值能夠使保護裝置可靠動作時，記錄此時的動作值與整定值比較，計算是否滿足要求。3)低電壓起動值校驗。輸入能使過流保護可靠動作電流觀時，輸入三相正序電壓，并同時改變?nèi)嚯妷褐担筛咧恋?，變化步長根據(jù)需要設(shè)定。輸入的電壓值能夠保護裝置由不動到可靠動作時，記錄此時電壓值與整定值比較，計算誤差是否滿足要求。4)負序電壓起動值校驗。當(dāng)發(fā)生兩相短路時，三相電壓與線電壓之間的對稱性遭到破壞，這就是所謂的不對稱短路。此時電壓量可劃分為正序分量和負序分量，做此試驗可模擬不對稱短路，在輸入可使過流保護可靠動作的動作電流，同時加三相電壓超過低電壓起動定值，改變?nèi)我庖幌嚯妷?，使其不平衡。此單相電壓由低至高，逐步使保護裝置由不動到可靠動作。記錄下此時動作電壓值，折算與另兩相電壓值之差，此電壓差除以三，就是負序電壓動作值。折算整定值與動作值之間的誤差劃否符合要求。

(2)測量負荷。電壓過流保護動作下所有的跳閘出口與信號，投退相應(yīng)壓板，出口變化應(yīng)無誤。

1)中性點零序保護。地刀合位保護裝置判斷為直接接地運行方式。在中性點零序采樣CT回路中，輸入電流由低至高，變化步長根據(jù)需要適宜設(shè)定大小，逐步使保護裝置由不動作到可靠動作，記錄下動作值，與定值比較折算誤差是否滿足精度要求。2)間隙零序保護。地刀分位保護裝置判斷為間接接地運行方式。在間隙零序采樣 CT回路中，輸入電流由低至高，變化步長根據(jù)需要適宜設(shè)定大小，逐步使保護 裝置由不動作到可靠動作，記錄下動作值，與定值比較折算誤差是否滿足精度要求。3)過負荷保護。裝設(shè)過負荷保護的目的是在變壓器運行中，實際工作電流超過規(guī)定數(shù)值時，能發(fā)出負荷信號，及時通知運行人員，以便采取措施消除過負荷。為了防止系統(tǒng)在短路時過負荷保護誤動作，因此過負荷保護比變壓器過流保護動作時限大一個時限。所以過負荷保護校驗需分兩個步驟：其一，電流定值校驗；其二，動作時限校驗。檢驗方法如過流保護校驗。4)保護裝置與斷路器的整組試驗。檢查斷路操作控制回路，無問題下合上斷路器。由保護裝置模擬各種故障態(tài)下，保護出口遠方分閘斷路器。斷路器動作應(yīng)正確無誤。

5 結(jié)語

上述保護裝置校驗方法所需的校驗裝置必須具備自動化程度高、輸出精度高、穩(wěn)定性好、反應(yīng)時限低等特性。以往調(diào)試保護裝置所用的調(diào)壓器、移相器等設(shè)備已經(jīng)不能滿足保護裝置的精度要求?，F(xiàn)今使用的自動化程度高的繼電保護測試儀，品種繁多，但良莠不齊，因此測試儀的選擇尤其重要，還關(guān)系到保護裝置校驗的結(jié)果，所以了解保護測試儀的性能，根據(jù)不同保護所選用的校驗方法也很重要。