500KV系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器保護(hù)配置的探討
目前系統(tǒng)中普遍使用的500kv系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器微機(jī)保護(hù)的配置基本上是沿用了電磁型或晶體管硬件水平上的保護(hù)配置方案。隨著微機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展和成熟,為500kv系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器保護(hù)提出新的保護(hù)配置方案提供了基礎(chǔ)和可能。變壓器繼電保護(hù)的基本功能是保護(hù)變壓器的安全,應(yīng)根據(jù)變壓器可能的故障形式及故障時可能動作的保護(hù)來選擇和配置保護(hù)。變壓器保護(hù)的配置應(yīng)體現(xiàn)加強(qiáng)主保護(hù),簡化后備保護(hù)的原則。
1.目前500kv聯(lián)絡(luò)變壓器保護(hù)配置情況
微機(jī)型變壓器保護(hù)一般配置兩套獨立保護(hù)裝置。正常運行時兩套保護(hù)均使用變壓器,當(dāng)旁路開關(guān)代送變壓器時,一套保護(hù)使用套管,另一套保護(hù)停用。每套保護(hù)均配置主、后備保護(hù)。
主保護(hù)除變壓器本體保護(hù)(本文不討論)外,一般配置比率制動特性相電流差動保護(hù)及差速斷保護(hù)。
后備保護(hù)配置為:①相間故障采用阻抗保護(hù)。方向指向變壓器,作為變壓器高(中)壓側(cè)繞組及對側(cè)母線后備保護(hù),并對中(高)壓側(cè)母線故障有足夠的靈敏度,且不裝設(shè)振蕩閉鎖回路,其動作時間不小于1.5s,其反方向偏移阻抗部分作為本側(cè)母線故障的后備保護(hù)。設(shè)一段兩時限,第一時限跳對側(cè)斷路器,第二時限跳各側(cè)斷路器。②接地故障采用零序電流保護(hù)。設(shè)兩段零序電流保護(hù),第一段零序方向電流保護(hù),方向指向本側(cè)母線,切本側(cè)斷路器;第二段零序電流保護(hù)無方向,動作后跳各側(cè)斷路器。
2目前的保護(hù)配置方案存在的問題
1)500kv系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器大多為單相式自耦變壓器,變壓器內(nèi)部繞組對鐵芯(即地)的絕緣損壞,即單相接地故障應(yīng)是變壓器內(nèi)部故障的主要形式。反映相電流的差動保護(hù)至少在保護(hù)原理上濾掉了零序電流分量,在變壓器內(nèi)部發(fā)生單相接地故障時靈敏度沒有反映零序電流的差動保護(hù)靈敏度高。
2)保護(hù)整定計算復(fù)雜
按照上述保護(hù)配置原則,相間距離保護(hù)要同對側(cè)出線距離保護(hù)配合,由于變壓器阻抗較大,當(dāng)對側(cè)出線較短時,整定配合困難,只能靠提高動作時間來滿足選擇性要求。零序電流保護(hù)隨著線路保護(hù)中零序電流保護(hù)逐漸被接地距離保護(hù)所取代,與線路保護(hù)中僅保留的用來保護(hù)經(jīng)大接地電阻故障時最末一段零序電流配合時間又太長,只能與線路中接地距離保護(hù)進(jìn)行簡單配合。至于無方向段零序電流保護(hù)由于自耦變壓器將高壓側(cè)與中壓側(cè)零序電流回路連通,要同高、中壓側(cè)零序電流保護(hù)均配合,配合起來相
當(dāng)復(fù)雜,也只能靠提高動作時間來滿足選擇性要求。
3)后備保護(hù)動作時間慢
當(dāng)母線保護(hù)停用時,由于變壓器后備保護(hù)動作時間太長,難以滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的要求。需對后備保護(hù)臨時改定值,存在保護(hù)定值不配合及保護(hù)原理缺陷等問題。
4)運行方式不靈活
當(dāng)聯(lián)絡(luò)變壓器高壓或中壓側(cè)母線為雙母線接線方式,用旁路開關(guān)代送變壓器時,一般為一套保護(hù)切換到套管ct,另一套保護(hù)停用。則此時旁路母線無快速保護(hù),有故障只能靠后備保護(hù)動作,即使將旁路微機(jī)保護(hù)投入也無濟(jì)于事。
5)后備保護(hù)以較短時限動作于縮小故障范圍,以較長時限動作于斷開變壓器各側(cè)斷路器的跳閘原則對變壓器及系統(tǒng)的危害較大。因為后備保護(hù)大多取套管ct,以較短時限動作不一定能縮小故障范圍。另外,后備保護(hù)本身動作時間較長,再人為地增加保護(hù)動作延時,對變壓器設(shè)備的安全產(chǎn)生不利的影響,與繼電保護(hù)原則相違背。
3系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器保護(hù)配置原則的探討
1)主保護(hù)與后備保護(hù)的作用
主保護(hù)應(yīng)對變壓器ct間內(nèi)任何故障均有保護(hù)能力,且保護(hù)靈敏度應(yīng)盡可能高,以便在變壓器輕微故障時保護(hù)能正確反映,最低限度地減少故障對變壓器本身及電網(wǎng)的影響。
變壓器的后備保護(hù)與線路后備保護(hù)不同,當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時,端口三相電流可能不大,三相電壓可能不低,相應(yīng)的測量阻抗就可能較大。所以變壓器后備保護(hù)實際上起不到變壓器內(nèi)部故障的后備保護(hù)作用。另外,變壓器保護(hù)也不需要為線路做后備保護(hù)。220kv及以上線路均裝有雙套高頻保護(hù),多段相間、接地距離、零序電流保護(hù)及斷路器失靈保護(hù),根本不需要變壓器提供后備保護(hù)。所以變壓器后備保護(hù)應(yīng)作為本側(cè)母線及套管引出線的后備保護(hù)。
2)加強(qiáng)主保護(hù)
500kv系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器大多為單相式自耦變壓器,單相接地故障應(yīng)是變壓器內(nèi)部故障的主要形式,相間短路的可能性極小,因此增加反映零序電流的差動保護(hù)十分必要。單相式自耦變壓器中性點均安裝有分相ct,也不存在電流相位不易測量的問題。另外,對于微機(jī)保護(hù)而言,只要將中性點ct接人保護(hù)中,在軟件上稍作修改即可實現(xiàn)。
當(dāng)存在旁路開關(guān)代送變壓器運行方式時,如差動保護(hù)不能切換到旁路開關(guān)ct運行,則此時變壓器套管引出線及旁路母線無快速保護(hù),相當(dāng)于母線無母差保護(hù)運行,降低了繼電保護(hù)的保護(hù)水平,對系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行影響極大,并與《"防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求"繼電保護(hù)實施細(xì)則》要求相違背。為此當(dāng)存在旁路開關(guān)代送變壓器運行方式時,應(yīng)在旁路開關(guān)設(shè)置一組ct切換到變壓器差動保護(hù)中。
3)簡化后備保護(hù)
變壓器后備保護(hù)在選擇性和靈敏度上遠(yuǎn)不及主保護(hù)。變壓器內(nèi)部故障時后備保護(hù)不一定能動作。變壓器后備保護(hù)應(yīng)作為本側(cè)母線及套管引出線的后備保護(hù)。
高(中)壓側(cè)相間短路及接地故障均采用無方向阻抗保護(hù)作為后備保護(hù),設(shè)一段一時限,動作后跳變壓器各側(cè)開關(guān)。定值按與本側(cè)母線出線距離保護(hù)一段配合整定,時間可整定為0.5s,不經(jīng)振蕩閉鎖。取消高(中)壓側(cè)零序電流保護(hù)。
中性點裝設(shè)零序電流保護(hù),設(shè)一段一時限,當(dāng)變壓器高壓側(cè)或中壓側(cè)斷開時,對變壓器起到后備保護(hù)作用。定值按與高、中壓側(cè)出線最后一段零序電流配合,動作后跳變壓器各側(cè)開關(guān)。
變壓器各側(cè)的過電流保護(hù)作為變壓器本身最基本的保護(hù),其動作電流按變壓器各側(cè)的額定電流整定,動作時間按大于所有出線的動作時間整定。動作后跳變壓器各側(cè)開關(guān)。
4結(jié)束語
合理配置變壓器繼電保護(hù)對保證變壓器安全運行至關(guān)重要,應(yīng)根據(jù)變壓器可能的故障形式及故障時可能動作的保護(hù)來選擇和配置保護(hù)。微機(jī)保護(hù)允許采用多種原理保護(hù)作為主保護(hù),取長補(bǔ)短。應(yīng)重視變壓器主保護(hù)的作用,適當(dāng)簡化變壓器后備保護(hù)的配置。
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