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        淺談變電站500kV變壓器保護(hù)配置與運(yùn)行分析

        2014-10-21 20:04:24杜卓群
        關(guān)鍵詞:變壓器動(dòng)作故障

        杜卓群

        摘要:對(duì)變電站500KV變壓器不同運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè),通過(guò)對(duì)變壓器保護(hù)配置與運(yùn)行情況進(jìn)行分析,將有利于供電公司工作人員準(zhǔn)確對(duì)變壓器故障進(jìn)行判斷,從而找出原因,并采取有效措施解決。本論文主要從500KV變壓器正常運(yùn)行著手分析,分析了500KV變壓器保護(hù)的特征與配置,并對(duì)保護(hù)裝置的運(yùn)行進(jìn)行分析,希望給相關(guān)工作人員提供參考。

        關(guān)鍵詞:500KV變壓器保護(hù);配置;運(yùn)行;維護(hù)

        1、500kV變壓器保護(hù)特點(diǎn)及配置

        500kV變壓器的工作電壓高,容量大,在電網(wǎng)中占有十分重要的地位,一旦變壓器出現(xiàn)問(wèn)題或者繼電保護(hù)出現(xiàn)故障則會(huì)引起主變停電,從而造成重要的經(jīng)濟(jì)損失,進(jìn)行主變組裝、拆卸的工程量十分巨大,進(jìn)行檢驗(yàn)與維修的時(shí)間比較長(zhǎng),因此,在變壓器出現(xiàn)故障是要盡快進(jìn)行故障查找,并進(jìn)行故障排除,500KV電力變壓器相比于220 kV變壓器的靈敏度更高,可靠性更強(qiáng)。

        1.1、500KV主保護(hù)雙重化配置

        為了增強(qiáng)變壓器保護(hù)的可靠性,500 kV變壓器主保護(hù)要采取雙重化配置。主保護(hù)是縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù),通常配置 和 縱差保護(hù)。

        1)差動(dòng)保護(hù)具有差電流速斷功能,對(duì)于差動(dòng)保護(hù)區(qū)內(nèi)出現(xiàn)的故障能夠進(jìn)行檢測(cè),對(duì)于變壓器短路最初20ms內(nèi),電流互感器在飽和之前進(jìn)行差電流速斷并進(jìn)行故障排除。

        2)比率制動(dòng)能夠提高差動(dòng)保護(hù)的靈敏度,伴隨外部穿越性短路電流的變化而變化,當(dāng)出現(xiàn)系統(tǒng)故障短路時(shí)電流增大,盡管有制動(dòng)作用,但選擇合理的制動(dòng)系數(shù)能夠在保持制動(dòng)的前提下,確保相應(yīng)靈敏度。

        3)保護(hù)裝置具有諧波制動(dòng)功效,可以防止變壓器勵(lì)磁涌流而引起的保護(hù)誤動(dòng)。在勵(lì)磁涌流的諧波中,以二次諧波為最大,取二次諧波進(jìn)行制動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)效果。

        1.2過(guò)勵(lì)磁保護(hù)

        500 kV 變壓器鐵芯正常工作磁密較高, 接近飽和磁密, 磁化曲線較“ 硬” 。在過(guò)勵(lì)磁時(shí),鐵芯飽和,勵(lì)磁阻抗下降,勵(lì)磁電流增加很快,其中含有許多高次諧波,可引起鐵芯、金屬構(gòu)件、絕緣材料過(guò)熱。若過(guò)勵(lì)磁倍數(shù)較高,持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng),可能使變壓器損壞。500kV變壓器應(yīng)裝設(shè)過(guò)勵(lì)磁保護(hù)。惠州站采用GEC -ALSTON 公司生產(chǎn)型號(hào)為GT I 的繼電器,短時(shí)間報(bào)警,長(zhǎng)時(shí)間動(dòng)作跳三側(cè)斷路器,裝設(shè)于主I保護(hù)屏

        1.3、500KV變壓器的相間后備保護(hù)

        500 kV電力變壓器通常采用單相變壓器組,配置相間保護(hù)作為變壓器引線與相鄰母線相間故障的后備保護(hù)。例如,惠州站500kV主變相間后備保護(hù)采用距離保護(hù),在500KV變壓器以及220 kV側(cè)安裝保護(hù)套,設(shè)置保護(hù)屏。因?yàn)樽儔浩鞯淖杩勾?,高壓?cè)以及中壓側(cè)距離保護(hù)缺少對(duì)低壓側(cè)相間故障的靈敏度,低壓側(cè)為了保持靈敏度也應(yīng)加裝相間故障后備保護(hù),有些500KV變電站采用35 kV側(cè)過(guò)流保護(hù)。在保持有制動(dòng)的前提下,能夠?qū)崿F(xiàn)保護(hù)靈敏度。

        2、各種保護(hù)裝置分析

        2.1、 差動(dòng)保護(hù)

        具有與差動(dòng)保護(hù)功能,與通用變壓器差動(dòng)保護(hù)原理類似,具有比率差動(dòng)、二次諧波制動(dòng)以及無(wú)制動(dòng)電流速斷作用。中間變流器采用軟件式對(duì)變壓器變比與接線組進(jìn)行修正,無(wú)需另外裝設(shè)中間變流器。動(dòng)作時(shí)間快,能夠集變壓器主保護(hù)與輔助功能為一體,對(duì)負(fù)荷電流、差流等進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示,同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)自檢。

        2.2、 差流繼電器與電流速

        差流繼電器是傳統(tǒng)的差動(dòng)繼電器,具有比率制動(dòng)功能,簡(jiǎn)單的整定檢驗(yàn),可以選擇比率制動(dòng)曲線抽頭,依據(jù)曲線選定動(dòng)作值。因?yàn)?C21是傳統(tǒng)式繼電器,所有動(dòng)作比較慢,進(jìn)行故障切除的時(shí)間 比較長(zhǎng),在小電流下動(dòng)作的靈敏度較差,繼電器電磁線圈較多,CT負(fù)擔(dān)比較重。

        2.3、高阻抗差動(dòng)繼電器DAD3

        DAD3為集成電路型小電流繼電器,具有動(dòng)作快速,輸入濾波器能有效濾除直流分量及消除諧波分量影響,CT二次斷線報(bào)警等特點(diǎn)。交流輸入為高壓側(cè)、中壓側(cè)及公共繞組套管電流,交流回路與主保護(hù)不同。

        2.4、THR距離保護(hù)裝置

        THR距離保護(hù)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)變壓器方向過(guò)流,THR型號(hào)比較常見(jiàn)的是4PE2,這一型號(hào)保護(hù)裝置具有以下功效:具有相間故障選擇功效;對(duì)4段阻抗值具有保護(hù)作用;選擇接地故障功能;THR距離保護(hù)裝置分兩段出口,作為變壓器后備保護(hù),,具有可供選擇圓形特征和變形特征。

        2.5、GTT過(guò)勵(lì)磁保護(hù)繼電器

        在空載合閘瞬間主變壓器所產(chǎn)生的沖擊振蕩可以用GTT過(guò)勵(lì)磁保護(hù)繼電器進(jìn)行保護(hù),遵循v/f原理構(gòu)成的繼電器借助電壓與頻率比值的高低對(duì)過(guò)勵(lì)磁進(jìn)行判斷,從1.0至1.25之間定值可進(jìn)行調(diào)節(jié),同時(shí),結(jié)合變壓器廠家提供的特性曲線作為整定標(biāo)準(zhǔn)。輸出觸點(diǎn)通常由兩對(duì):第一對(duì)延時(shí)0.5~1 s作為報(bào)警輸出,另一對(duì)延時(shí)5~30 s可調(diào),作跳閘輸出。

        3、500KV變壓器保護(hù)裝置運(yùn)行中的問(wèn)題及改進(jìn)對(duì)策

        3.1、兩套THR保護(hù)裝置電流回路設(shè)計(jì)

        在保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)中,將進(jìn)口保護(hù)裝置放置與電流回路前端,將國(guó)產(chǎn)保護(hù)裝置放置于后端,在國(guó)產(chǎn)保護(hù)裝置有動(dòng)作時(shí),主變接口屏將電流回路短接,從而不會(huì)對(duì)進(jìn)口保護(hù)裝置產(chǎn)生影響。依據(jù)THR裝置原理的相關(guān)要求,裝置內(nèi)部要形成具有中性點(diǎn)的電流回路,來(lái)啟動(dòng)零序電流,交流電流回路經(jīng)THR裝置后實(shí)際無(wú)電流輸出,而將國(guó)產(chǎn)保護(hù)放置在前端,將進(jìn)口保護(hù)裝置放置與末尾,回路在調(diào)整后,當(dāng)國(guó)產(chǎn)保護(hù)裝置有動(dòng)作時(shí),將其對(duì)應(yīng)電流回路采用跨接的方法,而不能采用短接方法,如果采用短接的方法則會(huì)對(duì)進(jìn)行裝置產(chǎn)生影響,從而影響進(jìn)口裝置的正常運(yùn)行。

        500 kV 主變差動(dòng)保護(hù) CT 自動(dòng)切換回路失去直流電源時(shí), 其啟動(dòng)繼 電器 、 失磁,觸點(diǎn)返 回, 迫使多個(gè) CT 切換繼 電器 (雙位置繼電器 , 95C -1 A、B、 C 、D )返 回, 見(jiàn)圖 2。其后果將造成運(yùn)行中變壓器差動(dòng)保護(hù)的 220 kV 側(cè)電流被短接 ,使主變差動(dòng)保護(hù)失去一側(cè)電流而誤動(dòng)跳閘。

        圖 1 差動(dòng)保護(hù)CT切換啟動(dòng) 回路及電源

        改造后C3自動(dòng)切換回路需滿足: 保證其CT自動(dòng)切換功能變;當(dāng) CT 自動(dòng)切換 回路失去電源時(shí),不會(huì)引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng);當(dāng)CT自動(dòng)切換 回路失去電源時(shí),應(yīng)有告警信號(hào)。

        圖2 改造前二次圖

        3.2、TR212、TR213跳閘繼電器的運(yùn)用

        在繼電器的應(yīng)用中,TR212為瞬動(dòng)觸點(diǎn)繼電器,而TR213為動(dòng)作自保持繼電器,此外有電動(dòng)復(fù)歸線圈。這類繼電器能夠提高動(dòng)作速度,提升斷弧性能的可靠度,動(dòng)作線圈的線徑較粗,減少匝數(shù),勵(lì)磁時(shí)電流較大,增加線圈電動(dòng)力,提升動(dòng)作的可靠性,觸點(diǎn)間隙變大,可以有效斷弧。進(jìn)行調(diào)試過(guò)程中,要注意測(cè)試方法,用沖擊電壓進(jìn)行動(dòng)作可靠性測(cè)定,不能以逐漸升壓方法來(lái)進(jìn)行動(dòng)作電壓值的測(cè)定,當(dāng)通電時(shí)間較長(zhǎng)會(huì)造成線圈過(guò)熱。如果溫度過(guò)高則會(huì)燒壞線圈。TR213繼電器與國(guó)產(chǎn)繼電器構(gòu)造類似,是為永久性故障而設(shè)置的跳閘出口繼電器,不同的是動(dòng)作速度以及觸點(diǎn)容量,是按跳閘繼電器要求進(jìn)行設(shè)計(jì)的。

        圖3 改造后的二次圖

        3.3、主變失靈保護(hù)啟動(dòng)回路的相關(guān)問(wèn)題

        主變失靈保護(hù)動(dòng)作時(shí),會(huì)造成母線所接所有元件跳閘,產(chǎn)生重大影響。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,失靈保護(hù)誤動(dòng)的情況比較多,特別是失靈保護(hù)引起的誤啟動(dòng)。當(dāng)啟動(dòng)回路時(shí),要保證雙重閉鎖,以免造成誤啟動(dòng);進(jìn)行短路切除后不能立即復(fù)歸保護(hù),也不能啟動(dòng)失靈保護(hù)。失靈保護(hù)啟動(dòng)回路的以保護(hù)啟動(dòng)作為啟動(dòng)原則,然而當(dāng)斷路器沒(méi)有斷開(kāi),原啟動(dòng)回路采用斷路器位置繼電器觸點(diǎn)串保護(hù)出口繼電器觸點(diǎn)組成,依據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn),斷路器輔助觸點(diǎn)不很可靠,改為相電流判別元件啟動(dòng)則更加穩(wěn)固。

        4、結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,通過(guò)對(duì)變電站500kV變壓器保護(hù)配置與運(yùn)行進(jìn)行介紹與分析,主要分析了500KV變壓器保護(hù)的特點(diǎn)以及配置,對(duì)各種保護(hù)裝置進(jìn)行分析,同時(shí),變壓器保護(hù)裝置運(yùn)行中存在的問(wèn)題以及改進(jìn)對(duì)策進(jìn)行研究,通過(guò)深入了解各類保護(hù)裝置的性能,結(jié)合保護(hù)裝置運(yùn)行原理,就做好設(shè)備調(diào)試、維護(hù)工作提出了可行性建議,以此來(lái)推進(jìn)500KV變壓器保護(hù)配置與運(yùn)行的順暢。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 蘇曉. 500 kV變電站擴(kuò)建改造二次接線注意事項(xiàng)及措施[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2010,38(3).

        [2] 張會(huì)文,張帥輝. 500KV主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)分析(J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2013,(11).

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