試論電力系統(tǒng)中變壓器保護(hù)裝置校驗(yàn)

毛代坤

(貴州電力建設(shè)第二工程公司,貴州貴陽(yáng) 550002)

試論電力系統(tǒng)中變壓器保護(hù)裝置校驗(yàn)

毛代坤

(貴州電力建設(shè)第二工程公司,貴州貴陽(yáng) 550002)

本文主要對(duì)變壓器保護(hù)裝置校驗(yàn)進(jìn)行論述,并從變壓器繼電保護(hù)的設(shè)置、比率制動(dòng)式變壓器差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作行為、勵(lì)磁涌流等方面進(jìn)行分析,且對(duì)變壓器保護(hù)裝置校驗(yàn)進(jìn)行以下探討,希望能給予相關(guān)專(zhuān)業(yè)讀者借鑒。

變壓器保護(hù)設(shè)置 保護(hù)裝置校驗(yàn)

隨著社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)的快速發(fā)展，我國(guó)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(hù)裝置是確保電力系統(tǒng)安全運(yùn)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(jī)、變壓器和輸電線路等，都分別裝設(shè)有專(zhuān)門(mén)的繼電保護(hù)裝置，而變壓器是電力系統(tǒng)中必不可缺的設(shè)備之一。無(wú)論是升壓變、降壓變，都起到了轉(zhuǎn)換電壓等級(jí)的作用。

1 繼電保護(hù)裝置的作用

在變壓器發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置應(yīng)能自動(dòng)地、迅速地、有選擇地動(dòng)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(yùn)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(yán)重的后果。當(dāng)變壓器出現(xiàn)不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，繼電保護(hù)裝置經(jīng)過(guò)一定時(shí)限后發(fā)生告警信號(hào)，使運(yùn)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(hù)的設(shè)置

根據(jù)變壓器甕中捉鱉雷擊和項(xiàng)裝設(shè)原則，中型容量變壓器一般常規(guī)設(shè)置的保護(hù)有：(1)瓦斯保護(hù)；(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(dòng)保護(hù)，其中包括比率差動(dòng)、差動(dòng)速斷、差流起動(dòng)；(3)防御外部短路引起過(guò)電流的危害，可裝設(shè)復(fù)合電壓起動(dòng)過(guò)流保護(hù)；(4)零序電流保護(hù)，包括中性點(diǎn)零序和間隙零序保護(hù)；(5)過(guò)負(fù)荷保護(hù)；(6)反饋?zhàn)儔浩鳒囟燃皦毫Φ缺Ｗo(hù)。

3 比率制動(dòng)式變壓器差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作行為分析

差動(dòng)保護(hù)工作原理是比較被保護(hù)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(yùn)行時(shí)所測(cè)角差為150°。這個(gè)30度角差可以由變壓器繼電保護(hù)裝置內(nèi)部通過(guò)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(hù)裝置誤運(yùn)動(dòng)作，因此變壓器保護(hù)裝置在校驗(yàn)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(dòng)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(diǎn)分析勵(lì)磁電流對(duì)比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)的作用。外部故障，在比率制動(dòng)的作用下，差動(dòng)保護(hù)有選擇地不動(dòng)作。 變壓器正常運(yùn)行時(shí)，不平衡電流Iunb 小于最小動(dòng)作電流Iact.min，差動(dòng)保護(hù)可靠地不動(dòng)作。出現(xiàn)勵(lì)磁涌流時(shí)，由二次諧波制動(dòng)部分作用，保護(hù)不動(dòng)作。在大型變壓器上裝有過(guò)勵(lì)磁保護(hù)。過(guò)勵(lì)磁保護(hù)現(xiàn)行的整定原則是：過(guò)勵(lì)磁倍數(shù)整定為1.18～1.20倍額定磁密時(shí)，過(guò)勵(lì)磁保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間整定為2～6s；過(guò)勵(lì)磁倍數(shù)整定為1.10倍額定磁密時(shí)，過(guò)勵(lì)磁保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間整定為45～60s，在現(xiàn)行的整定原則下，過(guò)勵(lì)保護(hù)能動(dòng)作時(shí)，比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)也會(huì)動(dòng)作，而后者是不帶時(shí)限的。

4 勵(lì)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(guò)程中可能產(chǎn)生很大的沖擊勵(lì)磁電流，這就是所謂的勵(lì)磁涌流。由于勵(lì)磁涌流幅值很大可達(dá)額定電流的6至8倍，差動(dòng)保護(hù)在此沖擊下有可能誤動(dòng)作。因此所有差動(dòng)保護(hù)模塊中都設(shè)有躲過(guò)勵(lì)磁涌流的條件設(shè)定。而勵(lì)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(guò)流保護(hù)。對(duì)于變壓器過(guò)流保護(hù)，當(dāng)過(guò)流保護(hù)的靈敏度不夠時(shí)，可采用低電壓起動(dòng)或復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)流保護(hù)來(lái)提高靈敏度，這是由于過(guò)電流的整定值可以降低，保護(hù)裝置的靈敏度就提高。此保護(hù)作為差動(dòng)、瓦斯 保護(hù)及外部相間短路的后備保護(hù)。此保護(hù)須分四個(gè)部分分別校驗(yàn)。2)過(guò)電流保護(hù)校驗(yàn)。退出復(fù)合電壓起動(dòng)條件，并設(shè)定動(dòng)作整定時(shí)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(dòng)調(diào)節(jié)，變化步長(zhǎng)可根據(jù)需要設(shè)定。使輸入電流值能夠使保護(hù)裝置可靠動(dòng)作時(shí)，記錄此時(shí)的動(dòng)作值與整定值比較，計(jì)算是否滿(mǎn)足要求。3)低電壓起動(dòng)值校驗(yàn)。輸入能使過(guò)流保護(hù)可靠動(dòng)作電流觀時(shí)，輸入三相正序電壓，并同時(shí)改變?nèi)嚯妷褐?，由高至低，變化步長(zhǎng)根據(jù)需要設(shè)定。輸入的電壓值能夠保護(hù)裝置由不動(dòng)到可靠動(dòng)作時(shí)，記錄此時(shí)電壓值與整定值比較，計(jì)算誤差是否滿(mǎn)足要求。4)負(fù)序電壓起動(dòng)值校驗(yàn)。當(dāng)發(fā)生兩相短路時(shí)，三相電壓與線電壓之間的對(duì)稱(chēng)性遭到破壞，這就是所謂的不對(duì)稱(chēng)短路。此時(shí)電壓量可劃分為正序分量和負(fù)序分量，做此試驗(yàn)可模擬不對(duì)稱(chēng)短路，在輸入可使過(guò)流保護(hù)可靠動(dòng)作的動(dòng)作電流，同時(shí)加三相電壓超過(guò)低電壓起動(dòng)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(hù)裝置由不動(dòng)到可靠動(dòng)作。記錄下此時(shí)動(dòng)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(fù)序電壓動(dòng)作值。折算整定值與動(dòng)作值之間的誤差劃否符合要求。

(2)測(cè)量負(fù)荷。電壓過(guò)流保護(hù)動(dòng)作下所有的跳閘出口與信號(hào)，投退相應(yīng)壓板，出口變化應(yīng)無(wú)誤。

1)中性點(diǎn)零序保護(hù)。地刀合位保護(hù)裝置判斷為直接接地運(yùn)行方式。在中性點(diǎn)零序采樣CT回路中，輸入電流由低至高，變化步長(zhǎng)根據(jù)需要適宜設(shè)定大小，逐步使保護(hù)裝置由不動(dòng)作到可靠動(dòng)作，記錄下動(dòng)作值，與定值比較折算誤差是否滿(mǎn)足精度要求。2)間隙零序保護(hù)。地刀分位保護(hù)裝置判斷為間接接地運(yùn)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(zhǎng)根據(jù)需要適宜設(shè)定大小，逐步使保護(hù) 裝置由不動(dòng)作到可靠動(dòng)作，記錄下動(dòng)作值，與定值比較折算誤差是否滿(mǎn)足精度要求。3)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)的目的是在變壓器運(yùn)行中，實(shí)際工作電流超過(guò)規(guī)定數(shù)值時(shí)，能發(fā)出負(fù)荷信號(hào)，及時(shí)通知運(yùn)行人員，以便采取措施消除過(guò)負(fù)荷。為了防止系統(tǒng)在短路時(shí)過(guò)負(fù)荷保護(hù)誤動(dòng)作，因此過(guò)負(fù)荷保護(hù)比變壓器過(guò)流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)時(shí)限。所以過(guò)負(fù)荷保護(hù)校驗(yàn)需分兩個(gè)步驟：其一，電流定值校驗(yàn)；其二，動(dòng)作時(shí)限校驗(yàn)。檢驗(yàn)方法如過(guò)流保護(hù)校驗(yàn)。4)保護(hù)裝置與斷路器的整組試驗(yàn)。檢查斷路操作控制回路，無(wú)問(wèn)題下合上斷路器。由保護(hù)裝置模擬各種故障態(tài)下，保護(hù)出口遠(yuǎn)方分閘斷路器。斷路器動(dòng)作應(yīng)正確無(wú)誤。

5 結(jié)語(yǔ)

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