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知識收藏 |干式變壓器、電抗器的差動(dòng)試驗及電流

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文章來(lái)源:北京創(chuàng )聯(lián)匯通電氣 ????? 發(fā)布時(shí)間: 2020-12-10 09:19:51
導讀:干式變壓器、電抗器的差動(dòng)試驗及電流互感器的正確接線(xiàn)TA的二次接線(xiàn)極性必須符合繼電保護的要求,以下面幾次事故為例。2001年6月17日某站500kV5032斷路器C相TA發(fā)生永久性接地故障:

干式變壓器、電抗器的差動(dòng)試驗及電流互感器的正確接線(xiàn)TA的二次接線(xiàn)極性必須符合繼電保護的要求,以下面幾次事故為例。2001年6月17日某站500kV5032斷路器C相TA發(fā)生永久性接地故障:500kVII母線(xiàn)兩套母線(xiàn)保護RADSS/S、BP-2A動(dòng)作;某線(xiàn)線(xiàn)路保護兩側LFP-901A、CSL-101A動(dòng)作;某線(xiàn)允許式通道FOX-40、STK-01開(kāi)放,某站LFP-925故障判別裝置動(dòng)作。繼電保護動(dòng)作聯(lián)系如圖1示,繼電保護動(dòng)作行為分析如下: 母線(xiàn)、線(xiàn)路繼電保護動(dòng)作正確,在保護動(dòng)作后,5033、5032、5012及某站的聯(lián)系斷路器5022、5023同時(shí)跳開(kāi),及時(shí)切除了故障,但是LFP-925故障判別裝置不應發(fā)出動(dòng)作信號,在立即對某站的繼電保護動(dòng)作情況分析后,發(fā)現500kV某線(xiàn)的電抗器保護由于匝間保護動(dòng)作誤發(fā)了啟動(dòng)對側遠跳信號。在保護制造廠(chǎng)家的技術(shù)指導下,終于發(fā)現是電抗器的零序TA的二次極性接反造成了以上情況的發(fā)生。 另一次是2003年6月9日15點(diǎn)23分,200kV某線(xiàn)路發(fā)生故障,500kV某站系統潮流增大,#2主變零序差動(dòng)保護誤動(dòng),定值零序差動(dòng)啟動(dòng)電流值為0.18A,TA變比1250/1,干式變壓器跳閘。分析原因證明是在當年5月進(jìn)行保護屏更換時(shí)保護裝置的公共繞組二次的TA輸出極性接入方向與正確接線(xiàn)相差180°,差動(dòng)電流大于零差動(dòng)作值造成事故發(fā)生。 2 事故原因的分析   2.1 電抗器匝間保護容易發(fā)生的問(wèn)題   2.1.1電流采樣值選自于電抗器中性點(diǎn)零序TA必須注意二次極性接線(xiàn) 固然零序TA對電抗器的內部故障具有靈敏性高、選擇性好的優(yōu)點(diǎn),但是,電抗器零序TA的輸出極性在現場(chǎng)安裝時(shí)沒(méi)有準確的試驗、技術(shù)原理較復雜,工作人員不容易接對。

2.1.2匝間保護的采樣值無(wú)法判別 500kV某線(xiàn)電抗器匝間保護為中性點(diǎn)TA,由于正常運行時(shí)只有很小的不平衡電流,在電抗器帶負荷后不可能用伏安相位表測量電壓與電流的相位的準確性。 

2.2干式變壓器零序差動(dòng)保護容易發(fā)生問(wèn)題的分析 2.2.1干式變壓器零序差動(dòng)保護的采樣值   I01,I02,I0CW,分別為I側、II側和公共繞組側的零序電流,因此各側的TA輸出極性接入必須符合設計要求,如果任何一側不符合,沒(méi)有按差接線(xiàn)接法,在正常和外部故障時(shí),流入繼電器的電流為三側之和,外部短路電流使繼電器動(dòng)作。 對新型微機保護原理與TA輸出的接線(xiàn)容易接錯。廠(chǎng)家說(shuō)明書(shū)中關(guān)于“零序比率差動(dòng)原理……當滿(mǎn)足以上條件時(shí),零序比率差動(dòng)動(dòng)作,零序各側的零序電流通過(guò)裝置自產(chǎn)得到,這樣可以避免各側零序極性校驗問(wèn)題”。主要是指裝置內部的原理,決不能認為在干式變壓器較好次沖擊保護沒(méi)有動(dòng)作,各側的極性在裝置內部自己調整正確,沒(méi)有繼續檢查的必要。實(shí)際應該用高壓側及公共繞組的沖擊波形圖進(jìn)行分析才能得出正確的結論。2.2.2干式變壓器帶負荷電流小影響測量 裝置經(jīng)測量后的各側功率方向分析不夠,有時(shí),干式變壓器所帶負荷較小,無(wú)法通過(guò)相角來(lái)判斷。2.2.3用波形圖分析 對RCS系列的干式變壓器保護在較好次沖擊時(shí),沒(méi)有用高壓側及公共繞組的沖擊波形圖進(jìn)行分析,沒(méi)有利用這次良好的判別機會(huì )來(lái)糾正公共繞組的極性,以至發(fā)生了越級跳閘的事故。 針對以上的事故原因分析,我們必須找出明確的解決方案。必須對新型微機保護的原理熟悉理解

3.1超高壓電抗器的匝間保護的原理與中性點(diǎn)TA二次的正確接線(xiàn) 1匝間保護原理 為由電抗器高壓零序電流、零序電壓組成的零序阻抗繼電器,當電抗器匝間短路K1及內部單相接地故障K2時(shí),零序源在電抗器內部,既由電抗器向系統送出零序功率。如圖2所示。此時(shí)零序電壓與零序電流的關(guān)系為Uo=- IoJxLo,端口測量到的是系統的零序阻抗。當電抗器外部單相接地故障K3時(shí),零序源在電抗器的外部,零序電壓及零序電流的關(guān)系為Uo=IoJxLo,因此,保護的原理具有明顯的方向性。 3.1.2明確TA的接線(xiàn)正確性  在500kV某變電站的電抗器保護屏上進(jìn)行了TA接線(xiàn)的正確性分析,查清由互感器端子到繼電保護屏的連線(xiàn)和屏上繼電器的極性,同時(shí)用試驗進(jìn)行驗證。 原來(lái)的試驗接線(xiàn)如圖3所示,根據技術(shù)要求為故障電流流向電抗器為動(dòng)作功率。3.1.3 試驗結果  試驗過(guò)程:在電流回路加K1進(jìn)3Io(定值),在電壓回路L603~N600加Ua~0(20V),相角為85°(零序電流流向電抗器),裝置可靠動(dòng)作。然后相角為180°+85°(模擬反方向)裝置應不動(dòng)。以上為某線(xiàn)高抗器匝間保護接線(xiàn)原理及試驗過(guò)程 現場(chǎng)分析認為此接線(xiàn)不符合匝間保護的原理,由廠(chǎng)家技術(shù)人員參加指導,其正確動(dòng)作向量如圖5示。 在矢量圖中可以明顯看出,故障電流大于3Uo105°為較靈敏動(dòng)作線(xiàn),而目前的接線(xiàn)為T(mén)A的二次輸出是故障電流小于3Uo105°為較靈敏動(dòng)作線(xiàn),相差180°。因此將中性點(diǎn)TA二次輸出電流的k1與k2的端子排里側內部接線(xiàn)做如下改動(dòng):SD72在下面(原在上面),XC4改在上面。并做試驗結果如下:在端子排Ua(3Uo)加超前75°電壓20V,電流(Io)加超出定值(0.05A)1.0A,匝間保護動(dòng)作,相角為180°+75°(模擬反方向)裝置不動(dòng)。

試驗結果符合矢量圖要求,與電抗器的匝間短路動(dòng)作行為相符,在線(xiàn)路故障時(shí)不會(huì )誤動(dòng),以上試驗相當于零序電流流出電抗器。完善后投入運行。3.1.4 超高壓電抗器多采用分相式結構二次接線(xiàn)中性點(diǎn)TA可以對匝間保護反映靈敏,可靠。但是比起電流量取自高端的A、B、C三相自產(chǎn)零序電流接線(xiàn)正確性有不足見(jiàn)圖6。3.1.4.1中性點(diǎn)TA使用的不足之處 發(fā)生電抗器匝間保護的監控電流不能反映中性點(diǎn)零序TA的不正常電流。微機型WDK-600電抗器保護可以具備斷線(xiàn)等TA二次斷線(xiàn)的閉鎖保護的功能,但是必須是圖5的三相自產(chǎn)零序電流接線(xiàn),它先先要躲過(guò)正常工況下由于三相電壓不平衡引起的零序電壓及三相TA不一致引起的零序電流,當電抗器發(fā)生TA斷線(xiàn)及TV斷線(xiàn)時(shí),都閉鎖匝間保護,但是根據TA斷線(xiàn)的閉鎖原理A、Imin(Ia,Ib,Ic)〈0.1In   Ia,Ib,Ic為某一端的三相電流B、本端3Io〉0.3InC、對端3Io〈0.3InD、Id〈1.2In  以上四個(gè)條件必須同時(shí)滿(mǎn)足,才判TA斷線(xiàn),因此,電抗器中性點(diǎn)零序TA 的斷線(xiàn)不閉鎖匝間保護。 3.1.4.2  優(yōu)先的設計: 山東某變電站的超高壓電抗器的二次接線(xiàn)設計都為取自高端的A、B、C三相自產(chǎn)零序電流:極性為由母線(xiàn)指向電抗器為正,3Io=Ia+Ib+Ic接線(xiàn),零序電壓接線(xiàn)分別取自3Uo或者保護內部自產(chǎn)零序電壓:3Uo=Ua+Ub+Uc,動(dòng)作帶有方向性,使得匝間保護在線(xiàn)路向電抗器輸送短路電流時(shí)動(dòng)作,當電抗器向線(xiàn)路輸送短路電流時(shí)不動(dòng)作。因此,采用以上的設計比較可靠,不會(huì )出現500kV蒙照線(xiàn)采用中性點(diǎn)TA出現誤動(dòng)的現象。3.2 干式變壓器零差保護的原理與正確接線(xiàn)   500  kV某變電站#2干式變壓器的零差保護內部與TA的二次極性正確接線(xiàn)原理圖如圖7所示:零序比率差動(dòng)保護主要應用于自耦干式變壓器,其動(dòng)作方程如下:Iod >Iocdqd               Ior≤0.5InIod>Kobl[Ior-0.5Io]+ Iocdqd Ior=max{∣Io1∣,∣Io2∣,∣Iocw∣} Iod=∣Io1+ Io2+ Iocw∣其中Io、Io2、Iocw分別為I側、II側和公共繞組側零序電流,Iocdqd為零序比率差動(dòng)起動(dòng)定值,Iod為零序差動(dòng)電流,Ior為零序差動(dòng)制動(dòng)電流,Kobl為零序差動(dòng)比率制動(dòng)系數整定值,In為T(mén)A二次額定電流。當滿(mǎn)足以上條件時(shí),零序比率差動(dòng)動(dòng)作。零差各側零序電流通過(guò)裝置自產(chǎn)得到,這樣可避免各側零序TA極性校驗問(wèn)題。正常運行及外部故障時(shí),依克??煞蚨?,在裝置內部電流總和為零。但是當Iocw的二次極性接反時(shí),情況就截然不同,特別是當區外故障時(shí)Io+Io2+Iocw>動(dòng)作值,保護產(chǎn)生誤動(dòng)。由于微機保護具有在線(xiàn)自動(dòng)檢測功能,人工調試的工作量大大減少,由微機軟件實(shí)現保護的功能,只要通過(guò)大綱所列各項試驗項目,證明硬件是完好的,并且程序沒(méi)有改變,那么裝置的各項功能就必然是正確的,但是有一些項目是自動(dòng)檢測所無(wú)法代替的,例如絕緣試驗、數據采集系統的精度和線(xiàn)行度試驗、互感器二次極性的試驗以及開(kāi)關(guān)量輸入和輸出回路的測量等,因此,裝置剛帶負荷期間的采樣值、一次電流、電壓的測量相對極性關(guān)系及變比必須做全面。3.2.1 極性接線(xiàn)錯誤完全可以避免  運用極性測量法判斷TA 二次極性的正確 。家《電力系統繼電保護及安全自動(dòng)裝置反事故措施要點(diǎn)》中13.17.4規定:較根本的辦法是查清電壓及電流互感器極性,所有由互感器端子到繼電保護屏的連線(xiàn)和屏上零序方向繼電器的極性,做出綜合的正確判斷。在圖5中可以看出 ,500kV、220kV側均是3/2斷路器接線(xiàn)的和電流方式,依克??煞蚨?,在裝置內部電流總和為零,因此,各側的兩組TA的極性應該以本身對應母線(xiàn)為正相同極性,中性點(diǎn)的極性應該以地為正,與兩側的極性相同。具體講,零序差動(dòng)保護的三側試驗時(shí)先先應認真按設計檢查其端子排接線(xiàn)。通常使用交流法、直流法、組別法來(lái)檢查極性正確,其中以直流組別法較方便、較容易發(fā)現接線(xiàn)錯誤。由于互感器匝比K1= U1/U2 = W2/W1,取試驗電源為6×1·5V#1電池串聯(lián)組,在A(yíng)、B、C相的二次輸出a、x處按星接正、非星接負原則接0~100uA中間刻度微安表3只。根據表計擺動(dòng)方向確定,結果如圖表所示。組別(極性) 測量方法:在互感器一次繞組加入A、B、C、之間加入9伏電壓(瞬間斷開(kāi))將互感器另一側合上接地刀閘,以形成組別,二次繞組ab、bc、ac 感應電勢,如表計指示不符表1要求或很小,應認為是否有短路接線(xiàn)錯誤,及時(shí)糾正。公共繞組的試驗應在高壓側進(jìn)行,不可在中壓側進(jìn)行,否則因公共繞組的反電勢得出錯誤的結論。較后恢復原狀態(tài)和清理現場(chǎng)。經(jīng)試驗,更換保護屏改動(dòng)后的5011、5012、2211、2212 斷路器TA二次組別、干式變壓器高壓、中壓、低壓、公共繞組套管及斷路器TA組別全部為12點(diǎn)接線(xiàn)。3.2.2 TA的極性必須與保護屏原理一致。保護屏規定的以上所指的方向均是TA的正極性端在母線(xiàn)側情況(本體斷路器方向),中性點(diǎn)地為正極性,具體參見(jiàn)前面保護配置圖。對于零差保護,可以通過(guò)干式變壓器的空充試驗進(jìn)行校驗。由于在干式變壓器空投時(shí),保護裝置一般會(huì )啟動(dòng),此時(shí)將保護裝置的零序差動(dòng)電流的波形定義出來(lái),若是從高壓側空投,則高壓側自產(chǎn)零序電流與公共繞組側自產(chǎn)電流的波形應該反相位。2003年10月16日在500kV某站對#1干式變壓器更換為微機保護屏時(shí),接受#2干式變壓器公共繞組極性接反,沒(méi)有用空投試驗波形判別的教訓,用5012斷路器對剛更換保護裝置的#1干式變壓器進(jìn)行沖擊時(shí),立即對RCS-978C干式變壓器保護裝置的記錄波形進(jìn)行了認真分析。 波形圖對5012斷路器及公共繞組的沖擊電流表達清晰,以高壓側IAH的在同一時(shí)間的波形與公共繞組IACW的波形比較,相角相差180°。結論:極性正確。3.2.2 帶負荷試驗家《繼電保護及電網(wǎng)安全自動(dòng)裝置檢驗條例》中第14.2節規定::對新安裝的或設備回路經(jīng)較大變動(dòng)的裝置,在投入運行以前,必須用一次電流和故障電壓加以檢驗,以判定:電流差動(dòng)保護(母線(xiàn)、發(fā)電機、干式變壓器的保護、線(xiàn)路縱差及橫差等)接到保護回路中的各組電流回路的相對極性關(guān)系及變比是否正確。在干式變壓器三側帶負荷后,用ML100型鉗形多功能查線(xiàn)儀以系統電壓Ua為基準,測量干式變壓器三側的電流相角認真分析:相角符合潮流方向、輻值參數與TA變比正確、相序正確。無(wú)誤后,投入運行。

4兩次事故的電流相角的畸變2006年6月26日,500kV某站新上3號主變投運,在空載投切干式變壓器試驗過(guò)程中,先次沖擊,干式變壓器差動(dòng)保護動(dòng)作,沖擊不成功;后又進(jìn)行第二次沖擊,仍然不成功,差動(dòng)保護動(dòng)作。事后,我們收集現場(chǎng)資料,根據保護動(dòng)作情況及故障波形對沖擊不成功原因進(jìn)行了分析,結果如下。 從保護跳閘報告上看,兩套不同原理制動(dòng)的差動(dòng)保護(波形制動(dòng)和諧波制動(dòng))均動(dòng)作出口??垂收喜ㄐ危ㄈ鐖D9),雖然沖擊時(shí)的直流分量很大,三相波形偏向時(shí)間軸的一側,但是三相電流都很大,波形平滑、連貫、無(wú)間斷角,同正常干式變壓器空載沖擊時(shí)的波形(如圖9)有所不同。同時(shí),還可以發(fā)現在相位上,A、C兩相幾乎同相, B相與A、C兩相反相(差180度)。 B相低壓側繞組反接時(shí)的相量圖如圖所示,由于繞組接反,干式變壓器△側產(chǎn)生了不平衡電壓Uk,由于繞組阻抗很小,繼而產(chǎn)生了很大的環(huán)流Ik。  更改了干式變壓器b相的一次接線(xiàn)組別,見(jiàn)圖10,與相關(guān)二次繞組極性,該干式變壓器一次送電成功。又一次干式變壓器故障時(shí)某站天氣晴朗,氣溫炎熱戶(hù)外達42度,站內無(wú)任何操作。該干式變壓器于2004年7月8日投產(chǎn)。事隔18天后跳閘,先先懷疑是設備的質(zhì)量問(wèn)題。但是對主變取油樣色譜進(jìn)行分析正常,經(jīng)檢查站內一次設備無(wú)明顯故障點(diǎn)。立即對保護屏的公共繞組零序出口壓板進(jìn)行了解除,對#2干式變壓器進(jìn)行了強送,一次側480MW,二次檢查發(fā)現干式變壓器B保護屏一直處在公共繞組過(guò)流保護動(dòng)作狀態(tài),用鉗型電流表對干式變壓器公共繞組進(jìn)行了檢查,發(fā)現零序電流達到0.532A(定值0.34A  6.5S)。我們在#2干式變壓器匯控柜進(jìn)行二次電流測量,較后排除了零序電流是由保護屏的內部回路引起的。 通過(guò)在對由匯控柜到本體CT的六角圖的測量中結果證明了是由于電纜的絕緣損壞,從而與電纜的保護接地點(diǎn)形成閉合的短路環(huán)流, 以分相差動(dòng)的A4271為基準測量公共繞組4281的相角:A4281電流0.371A,角度0°;B4281電流0.372A,角度120°;C4281電流0.368A,角度312°,由于C相電流的回路接地引起角度相位明顯的向A相滯后312度,與標準差72度,并且產(chǎn)生零序電流,N4281的不正常電流達到0.495A,超過(guò)定值,引起B保護柜的零序過(guò)流動(dòng)作,C相電流的嚴重偏移是造成這次跳閘的主要原因。見(jiàn)圖11.

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