韓清波

(內(nèi)蒙古電力(集團)有限責任公司鄂爾多斯電業(yè)局,內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017000)

變壓器中性點接小電阻對繼電保護的影響研究

韓清波

(內(nèi)蒙古電力(集團)有限責任公司鄂爾多斯電業(yè)局,內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017000)

近幾年來伴隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,許多大型工廠變電站內(nèi)的變壓器普遍采用了中性點接小電阻的方式。本文對變壓器中性點接小電阻對繼電保護的影響做了分析,經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)該方式能夠有效的地抑制漏電流,并且對繼電保護裝置的影響比較小。

變壓器 中性點接小電阻 繼電保護

近年來我國經(jīng)濟取得了飛速發(fā)展,我國的工業(yè)取得了巨大的發(fā)展?，F(xiàn)階段工廠變電站內(nèi)的變壓器主要采用中性點接小電阻的方式。本文以廠用變電站中采用中性點接小電阻變壓器作為研究對象,研究采用這種方式的變壓器對繼電保護的影響。

1 對相關(guān)線路保護的影響

1.1 接地距離保護所受的影響

接地距離保護的保護原理比較的簡單,一般而言它的原理是利用故障電流和故障電壓之間的關(guān)系計算出相應的線路阻抗,通過線路正序阻抗的大小除以單位距離的阻抗從而計算出故障距離檢測儀器的距離。由此可知接地距離保護需要測量的是正序阻抗,而中性點接地電阻R0一般只是會影響零序電阻與正序電阻無關(guān)。另外,我們知道繼電保護的接地距離保護為I段保護,只保護保護器前方整條線路的75%-85%,因此也對線路的I段保護沒有什么影響。

1.2 對零序過電流保護的影響

變壓器中性點接入一定的接小電阻R0,當線路中出現(xiàn)相應的接地故障時由于零序阻抗的增大將使相關(guān)的故障電流也隨之減小,從而減小零序過電流保護的靈敏度。當變壓器中性點接入電阻R0后,雖然R0的值一般也比較的小但是也會導致線路零序分配系數(shù)的改變,甚至會出現(xiàn)更多的零序電流。

2 對繼電保護選相功能的影響

根據(jù)零序故障接地電流I0和A相負序電流電流的相位關(guān)系達到對故障相線路進行定位的目的,這就是繼電保護選相功能的相關(guān)原理。具體的選擇故障相的依據(jù)如圖1所示:

選擇A相的要求是—63．4°＜tan-1I0/I2a＜63．4°；

選擇B相的要求是63．4°＜tan-1I0/I2a＜180°；

選擇C相的要求是180°＜tan-1I0/I2a＜296．6°。

圖1 故障相選擇原理圖

圖2 短路零序電流保護的示意圖

另外,當發(fā)生線路單相接地時,A相的I和I是同相位的,B相的2a0I2a和I0同相位差是120度,C相的I2a和I0是相位差是-120度。當發(fā)生兩相短路接地時,是兩相之間的相位差關(guān)系,具體的和單相接地相位差的關(guān)系差不多,可以類比地進行研究記憶。選相原理主要是要判斷I2a和I0之間的相位關(guān)系,兩者之間的相位差一般是在一定的區(qū)域內(nèi)有限的變化,所以變壓器中性點接小電阻對繼電保護的選相保護沒有什么影響。

3 對零序方向電流保護的影響

短路零序電流保護的示意圖一般如圖2所示。

一般的線路保護采用的是三段式保護,每一段的零序保護電流整定值的選擇原則如下所示。

Ⅰ段線路保護值的整定公式:

(1)式中KK代 表的是可靠系數(shù),一般取1．2-1．5；

3I0max是指線路中流過繼電保護裝置中最大的零序短路電流

(2)式中KK代表的是可靠系數(shù),一般取1．1-1．3；

I0btmax代表的是線路中流過短路器中的最大電流

在(1)式和(2)中一般會選擇兩者中最大的值作為繼電保護的整定值,由于變壓器中性點串電阻導致線路的電抗增加,進而導致3I0max隨之減小,但是減小的幅度不是很大,因此不會導致Ⅰ段線路保護長度發(fā)生明顯的變化。

線路Ⅱ保護的公式雖然和Ⅰ段線路保護整定公式不相同,但是相關(guān)的分析方法和Ⅰ段線路保護相似,經(jīng)過計算發(fā)現(xiàn)變壓器中性點串電阻也不會大幅地引起線路Ⅱ保護范圍的變化。

從上面的分析可知:

一般廠用的10kV母線有多條的出線端,線路中的電流是由流過變壓器中性點的電流和相關(guān)的其他支路電流的總和構(gòu)成。因而流過變壓器中性點的電流僅僅是總線路中電流的一部分而已。另外,由于接地小電阻的影響將導致線路中阻抗增加,因而會使接地故障處的接地電流變小,線路中總的電流也因此會減小。

4 對于繼電保護震蕩閉鎖和非全相運行保護的影響

在繼電保護的震蕩閉鎖保護部分,該部分是由四個不同的小部分組成,每一個部分的動作都會引起震蕩閉鎖。在這四個不同的小部分中,只有一個部分和線路的阻抗有關(guān)系(接地小電阻包含在線路總電抗中),即與I0相關(guān)。在電網(wǎng)系統(tǒng)正常運行時,I0等于零,繼電保護的震蕩閉鎖功能不啟動。只有當系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障或者是雙相接地故障時才會引起相應的震蕩閉鎖功能的啟動。我們觀察相關(guān)的動作判據(jù):〡I0〡+〡I0〡〉m〡I1〡

經(jīng)過分析可知,其中IK=I0+I1+I2,則IK=3 I0,所以我們可以發(fā)現(xiàn)接地的小電阻不會影響繼電保護中震蕩閉鎖功能的正常運行。

5 結(jié)語

本文對廠用中性點接小電阻變壓器發(fā)生接地故障時線路出現(xiàn)的零序主保護、零序電流過保護和變壓器差動保護進行了分析,同時通過相應的分析發(fā)現(xiàn)廠用變壓器中性點接小電后電網(wǎng)中繼電保護參數(shù)能夠滿足相應的整定要求。

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