常 杰
(山西晉城煤業(yè)集團成莊礦,山西晉城048006)
電力系統(tǒng)繼電保護應(yīng)該滿足可靠性的基本要求,然而實際運行中仍存在保護誤動作的現(xiàn)象。這不僅給電力系統(tǒng)造成了嚴重的危害,而且給生產(chǎn)單位帶來了不必要的損失,尤其是給高瓦斯礦井埋下了事故隱患,增大了風險,威脅到生產(chǎn)安全。本文結(jié)合成莊礦矸井35 kV變電站發(fā)生的一起10 kV線路出口故障主變差動保護誤動作的事故,分析電流互感器鐵芯磁飽和對差動保護的影響;并結(jié)合事故情況,就差動保護用電流互感器的參數(shù)選擇提出了建議,可供相關(guān)人士借鑒。
2014年8月26日,矸井35 kV變電站10 kV出線主扇510開關(guān)過流Ⅰ段保護動作,同時1#主變差動保護動作。
經(jīng)過初步檢查發(fā)現(xiàn):主扇510開關(guān)所帶電機發(fā)生短路,而1#主變差動保護范圍內(nèi)無故障點,因此認為1#主變差動保護純屬誤動。對1#主變進行了交接試驗,主要情況如下:
(1)對高、低壓側(cè)CT各二次繞組進行誤差特性測試,數(shù)據(jù)如表1、表2所示。
表1 高壓側(cè)CT誤差特性試驗結(jié)果(cos φ=0.8)
表2 低壓側(cè)CT誤差特性試驗結(jié)果(cos φ=0.8)
結(jié)果證明銘牌說明無誤,可以進一步證實高壓側(cè)CT二次繞組0.2級(1S1、1S2)、10P10級(3S1、3S2)使用錯誤。
(2)低壓側(cè)CT進行伏安特性測試,結(jié)果為合格,無異常。
(3)對保護裝置進行試驗,結(jié)果為合格,無異常。
電流互感器的準確級次,是以最大變比誤差和相角差來區(qū)分的,準確級次在數(shù)值上就是變比誤差限值的百分數(shù)。影響電流互感器誤差的因素有:
(1)與勵磁安匝(I0N1)大小有關(guān),勵磁安匝加大,誤差加大。
(2)與一次電流大小有關(guān),在超過額定值范圍內(nèi)時,一次電流增大,誤差減??;當一次電流為額定電流的100%~120%時,誤差最小。
(3)與二次負載阻抗大小有關(guān),阻抗增大時,誤差增大。
(4)與二次負載感抗有關(guān),感抗加大(即功率因數(shù)減?。r,電流誤差將加大,而角誤差相對減小。
(5)與電流互感器本身的結(jié)構(gòu)有關(guān),如材料、制造工藝等。
由于電流互感器的誤差限值受到一次電流和二次負載變化的影響。因此,通常準確級次對應(yīng)的誤差限值是指一次電流為(100%~120%)I1n,二次負荷為(0.5~1)Sn時的誤差限值。
在電流互感器二次繞組準確級次的選擇上,通常只需要能滿足準確度的要求即可,但是,保護回路所用二次繞組還必須滿足過流要求,即在一次電流成倍增長時,仍能將誤差限制在標稱值范圍內(nèi)。
0.2 級屬精密測量用;電度計量一般選用0.5級;電流表計選用1級;繼電保護選用保護專用級(10P、5P);差動保護選用D級。
主變差動保護回路接線圖如圖1所示。
圖1 變壓器差動保護原理圖
保護動作條件:i˙2′-i˙2″>Izd。
系統(tǒng)在正常運行時,主變兩側(cè)電流均小于額定值,高壓側(cè)電流互感器0.2級計量繞組精度高,誤差限值為0.2%;低壓側(cè)電流互感器10P級保護繞組精度小,誤差限值為10%。差動保護要求誤差限制在10%范圍內(nèi),符合要求,這樣主變兩側(cè)差流小于整定值,即 i˙2′-i˙2″<Izd。主變差動保護不動作。
10 kV出線主扇510開關(guān)所帶電機發(fā)生短路故障時,此線路電流成倍增長,差動回路中流過較大的穿越性電流。主變高壓側(cè)使用的二次繞組準確級為0.2級,在一次電流值超過額定值后,鐵芯迅速飽和,勵磁電流急劇增加,二次電流值不再增長,甚至減小,引起此繞組輸出電流值誤差迅速增加,遠遠超過了標稱值,超過了10%,無法正確反映一次電流值;主變低壓側(cè)使用的二次繞組為10P10級,雖然精度小,但一次電流達到額定值的10倍時,仍能將誤差限制在10%以內(nèi)。這樣,差動回路中不平衡電流超過了整定值:i˙2′-i˙2″>Izd,造成主變差動保護誤動作。
為了防止由于不平衡電流的影響造成主變差動保護誤動作,制定以下防范措施:
(1)在選用電流互感器時,除應(yīng)選保護專用繞組(10P級或D級)外,還應(yīng)該適當增大電流互感器變比。
增大電流互感器變比,也就是增大一次電流額定值。這樣可以減小過流倍數(shù),降低鐵芯的磁飽和度,減小差動回路中產(chǎn)生的不平衡電流,有效削弱勵磁涌流,提高差動保護的靈敏度。此方法簡單實用,可以有效提高差動保護動作的可靠性。
(2)加強施工管理。
為了避免施工過程中錯接二次線,必須加強施工管理,提高二次接線的正確率。
首先,要選擇有相關(guān)資質(zhì)的施工單位。
其次,施工前要組織技術(shù)人員對施工單位的圖紙進行審核,將存在的問題反饋給施工單位,要求及時整改。
第三,施工過程中,要做好技術(shù)監(jiān)督,要求施工單位照圖施工,不準隨意改動二次接線。
第四,工程完成后,組織技術(shù)人員按照圖紙進行二次線的驗收。然后聯(lián)系公司試驗中心(或者有資質(zhì)的試驗單位)進行設(shè)備交接試驗,確保無誤后再投入運行。
[1]中華人民共和國能源部.進網(wǎng)作業(yè)電工培訓(xùn)教材[M].沈陽:遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,1992.
[2]白忠敏.電力用互感器和電能計量裝置設(shè)計選型與應(yīng)用[M].北京:中國電力出版社,2005.
[3]賀家李,宋從矩.電力系統(tǒng)繼電保護原理[M].3版.北京:中國電力出版社,1994.