10kV線路故障導(dǎo)致主變保護(hù)誤動(dòng)分析

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引言

10kV線路產(chǎn)生故障,很有可能導(dǎo)致變壓器某些部位發(fā)生大電流短路,通過變壓器的電流將超過系統(tǒng)額定電流。由于變壓器在運(yùn)行過程中短路電流值比較大,會(huì)對(duì)變壓器的正常運(yùn)行產(chǎn)生不利影響[1]。這需要對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行分析。主要性能是變壓器的負(fù)荷消耗隨內(nèi)部電流的增加呈指數(shù)增長,運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定。在變壓器裝置中,負(fù)載損耗較大,大量電能轉(zhuǎn)化為熱能,導(dǎo)致主變壓器誤動(dòng)。此時(shí)如果增加到主變壓器壓器保護(hù)的設(shè)定值,使得保護(hù)裝置的功能得以發(fā)揮,則變壓器保護(hù)發(fā)揮作用。

一、主變壓器保護(hù)誤動(dòng)的基本介紹

某超高壓供電局主變壓器電站投入使用。2017年,在變電站主變壓器運(yùn)行期間,3個(gè)斷路器不充電,2個(gè)主變壓器運(yùn)行不穩(wěn)定,斷路器跳閘,變壓器保護(hù)屏無“保護(hù)啟動(dòng)”。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查,發(fā)現(xiàn)二次設(shè)備沒有出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。

在排查故障的過程中,試送該線路,發(fā)現(xiàn)還有一處故障沒有排除,試送線路過流I段保護(hù)誤動(dòng),主變高低壓側(cè)斷路器跳閘導(dǎo)致主變失壓。對(duì)356線路保護(hù)裝置和2號(hào)主變保護(hù)裝置進(jìn)行檢查,之后檢查后臺(tái)信號(hào),發(fā)現(xiàn)保護(hù)裝置“跳閘”、“重合閘”燈亮,2號(hào)主變保護(hù)“跳閘”燈亮,查看動(dòng)作記錄,發(fā)現(xiàn)是差動(dòng)速斷保護(hù)動(dòng)作。2號(hào)主變本體油枕油位和套管的油位正常,沒有出現(xiàn)滲油的問題。

通過對(duì)主變壓器保護(hù)誤動(dòng)情況進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)當(dāng)故障產(chǎn)生的時(shí)候,2號(hào)主變高壓側(cè)A,B,C三相電流均嚴(yán)重偏向時(shí)間軸的一側(cè),這就意味著故障開始的時(shí)候,直流分量是相對(duì)較大的,A,C相電流幅值要超過B相。這是由于故障發(fā)生在A相和C相之間。2號(hào)主變低壓側(cè)A相和C相在第一周波的前半個(gè)周波已嚴(yán)重偏離時(shí)間軸的一側(cè),這就意味著直流分量是相對(duì)較大的。故障電流在第一個(gè)周波內(nèi)產(chǎn)生的磁通沒有使TA飽和。

二、主變壓器壓器誤動(dòng)處理

當(dāng)主變壓器跳閘時(shí),值班人員應(yīng)立即向調(diào)度員報(bào)告,主變壓器應(yīng)由維修人員當(dāng)場(chǎng)檢查,并等待維修人員進(jìn)一步檢查,根據(jù)車輛檢查結(jié)果提出處理建議?，F(xiàn)場(chǎng)維修人員收集各種信息,包括保護(hù)文件、故障記錄器波形文件等,兩套差動(dòng)保護(hù)由于具有鎖定功能,此時(shí)保護(hù)動(dòng)作正確。根據(jù)圖紙檢查保護(hù)設(shè)定值,檢查二次回路氣體保護(hù)[2]。從圖中可以看出,在驅(qū)動(dòng)主變壓器A相氣體繼電器后,沒有發(fā)現(xiàn)任何差異。通過比較監(jiān)視消息,可以清楚地看到邏輯與保護(hù)動(dòng)作是一致的。主變壓器A相試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)檢查主要包括直流電阻試驗(yàn)、殼繞組介電損耗試驗(yàn)、殼繞組絕緣電阻試驗(yàn)、電容試驗(yàn)、短路阻抗試驗(yàn)等,試驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證也應(yīng)按進(jìn)行。

三、主變壓器壓器誤動(dòng)的分析

(一)誤動(dòng)的技術(shù)分析。受到線路故障的影響,主變壓器動(dòng)作在一定程度上可以反映變壓器內(nèi)部一定壓力的短期形成。從現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果看,主變壓器的直流電阻、短路阻抗測(cè)試均合格,就可以做出明確判斷,主變壓器保護(hù)誤動(dòng)不是由于變壓器放電造成的。

通過對(duì)電流波形和電壓波形的分析,得出在整個(gè)勵(lì)磁涌流過程中,電壓波形處于正常狀態(tài)。高壓側(cè)電流等于普通繞組電流,但方向相反[3]。當(dāng)電流通過的過程中,保護(hù)跳閘系統(tǒng)失效。2個(gè)主變壓器功率比較大,三相電流衰減時(shí)間較長。通過分析可知,截止時(shí)刻最大涌流對(duì)應(yīng)的磁通量極性決定了剩余磁通量。當(dāng)主變壓器通過的電流較大的時(shí)候,會(huì)產(chǎn)生鐵芯振動(dòng),發(fā)生主變壓器動(dòng)作。

(二)勵(lì)磁涌流的分析。沖擊電流的大小決定了閉合瞬間施加電壓的初始相位角,包括磁芯內(nèi)剩磁的方向以及大小都會(huì)不同程度地受到影響,同時(shí),沖擊電流也關(guān)乎到磁芯的飽和程度[4]。單相自炊變壓器的三相合閘瞬間施加電壓,此時(shí),初相角就會(huì)有所不同,事故變壓器相合閘瞬間施加電壓的初相角使得勵(lì)磁涌流得到滿足[5]。A相本體重量的氣體保護(hù)動(dòng)作是符合要求的,另外兩項(xiàng)保護(hù)動(dòng)作與規(guī)定的要求不符合,所以,另外兩項(xiàng)是不會(huì)動(dòng)作的。外電壓初始相角與合閘瞬間勵(lì)磁涌流之間是存在一定關(guān)聯(lián)性的。

(三)采用具備抗飽和能力的保護(hù)裝置。10kV線路故障對(duì)主變壓器產(chǎn)生一定的影響,有些主變壓器保護(hù)裝置啟動(dòng)之后主要的目的是為了避免運(yùn)行中產(chǎn)生故障,已經(jīng)采用TA飽和判據(jù),避免引發(fā)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。通常在主變壓器保護(hù)誤動(dòng)的起始階段和一次電流過零點(diǎn)的附近會(huì)有一個(gè)線性傳變區(qū),這個(gè)區(qū)域的差動(dòng)電流波形有間斷的問題,這樣就可以判斷變壓器區(qū)外故障,如果是差動(dòng)電流間斷的問題,就要采用閉鎖差動(dòng)保護(hù)措施。使用虛擬制動(dòng)量的TA飽和識(shí)別技術(shù),可以降低保護(hù)誤動(dòng)的發(fā)生率[5]。對(duì)于常規(guī)差動(dòng)問題采用的保護(hù)措施是使用半波積分法將差流計(jì)算出來,將工頻量差動(dòng)速斷保護(hù)提出來。這種保護(hù)措施是對(duì)變壓器各側(cè)電流的基波分量求差得到差流,直流分量不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響。

結(jié)束語

綜上所述,變壓器應(yīng)用于電力系統(tǒng)當(dāng)中,要更好地發(fā)揮變壓器的作用,保證其運(yùn)行安全,就要對(duì)主變壓器保護(hù)方面的問題進(jìn)行研究。主變壓器保護(hù)如果沒有做到位,就會(huì)影響變壓器裝置的穩(wěn)定性,這就需要采取有效的措施解決。