浅谈微机主变压器双重保护

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文章来源:北京创联汇通电气       发布时间: 2021-04-07 06:20:00
导读:前言在电网中,主变压器是升压或降压的重要部件。不仅价格昂贵,而且损坏后修复周期长。经常因主变压器故障破坏电网正常运行方式,造成电厂停运、用户停电等损失。因此,保证

前言在电网中,主变压器是升压或降压的重要部件。不仅价格昂贵,而且损坏后修复周期长。经常因主变压器故障破坏电网正常运行方式,造成电厂停运、用户停电等损失。因此,保证主变压器的安全运行具有重要意义。

主变压器保护一直受到继电保护专业人士的重视。如何提高主变压器保护的动作灵敏度和可靠性一直是生产厂家和运行单位追求的目标。然而,干式变压器不仅是电气元件,而且是磁性元件,具有非线性特性和复杂的暂态过程。所以相对于线路保护,它的动作精度还是很低的。随着计算机技术的发展,基于微处理器的干式变压器保护越来越多,性能也越来越好,这使得提高干式变压器保护的运行水平成为可能,干线变压器的双重保护就是其中一个方面。现在,我们来谈谈主变压器双重保护实践中遇到的一些问题。

1干线变压器双重保护的意义

根据《继电保护和安全自动装置技术规程》的要求,不同容量、不同电压等级的电力干式变压器配置不同的保护。大型干式变压器一般以气体保护和纵差保护为主保护,每侧安装不同的复合电压过流、方向零序或阻抗保护作为后备保护。在规定中,除330千伏及以上的干式变压器可安装双差动保护外,一般按单主单后配置。

对于主保护和后备保护,主保护和后备保护通常分别连接到一组电流互感器的二次侧。差动保护一般接先立电流互感器,后备保护接干线变压器套管电流互感器的二次,如图l所示,双母线旁路的主接线方式下,当旁路开关代替主变压器开关时,差动保护的电流回路相应切换,后备保护的电流回路不需要切换。

从图1可以看出,差动保护的保护范围包括从主变压器的先立电流互感器到套管的引线,以及旁路时的旁路母线。

2000年9月家电力公司发布的《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中明确规定220kV主变压器微机保护必须加倍。在主变压器保护计算机化之前,当主保护和后备保护由分立的电磁元件组成时。一套220kV主变压器保护一般需要三至四屏。要实现双重保护,屏幕位置会达到六到七个,显然太复杂了。80年代末90年代初,采用晶体管和集成电路干线变压器保护。虽然继电器的性能有了很大的提高,分布式继电器也改成了统一柜,但电路组成和接线还是出于电磁保护的考虑,一主一后至少有两个屏,双后电路也很复杂。早期的微机主变保护,由于还是采用主变与后变分离的设计方案,每侧一套主保护加后备保护,操作箱,故障及非电保护等。需要七八层机箱,实现双重保护还是很困难的。

由于高性能计算机芯片的出现,包括主保护和各侧所有后备保护在内的新一代微机主变压器保护得到了发展和广泛应用。除电量保护和开关操作箱外,保护装置只需一层机箱即可完成一整套主、后一体化保护。双重保护后,一般有四到五层机箱,两个屏幕。由于一套保护的功能集中在一个案例中,且两套保护一般采用相同的输入输出设计,外围接线 #p#分页标题#e#

一年多的双线保护成功运行经验。

一对电源可靠性要求的改进。微机保护失灵后,通常要靠厂家处理,处理周期长。如果只有一套保护,有时保护故障会迫使干式变压器停止运行。

采用双主双回干式变压器保护后,电流互感器的二次回路如何连接将是我们需要考虑的问题:

一般较好套保护接原差动保护的电流互感器二次侧,即先立电流互感器,需要切换下一代;第二套保护接原后备保护电流互感器的二次侧,即套管电流互感器,下一代不需要切换。但对于降压变压器的高压侧,其保护范围不包括开关电流互感器到干式变压器套管的引线。对于低压侧,其后备保护的保护范围应指向非电源侧,因此引线故障会被后备保护切除。

当先立电流互感器二次充足时,也可将二次保护接至先立电流互感器,套管电流互感器可侧开,以保证两组保护在正常运行时有足够的保护范围。当较好保护因故退出时,主变压器的正常运行不会受到第二保护死区的影响。但是现场切换电流二次回路比较麻烦,经常会因为操作不当而发生差动保护误动。因此,当保护方式满足要求时,不建议过多切换电流回路。作者认为电路在设计和施工上都能接好,正常运行时只切较好套。当较好套保护因故退出时,第二套保护的电流回路切至先立电流互感器。

为了避免电流回路的切换,两套保护均可采用套管式电流互感器,并在降压变压器高压侧增加一个简单的电流保护,与先立的电流互感器连接作为引线保护。更换时,保护停用,采用旁路保护作为引线和旁路母线保护,保护配置复杂,电流保护和旁路保护全程都要考虑励磁涌流的影响。如何选择,就要看各地的操作习惯了。2双主双后主干式变压器保护的二次回路连接

双主双后的主变保护一般采用两屏配置,两套保护装置分别安装在两屏上。三侧开关操作箱、非电保护、故障保护、220kV侧三相不一致。

保护等分散安装于两面屏。

根据反措要求,每套主变保护应分别使用一组电源开关或熔断器,并分别接在变电所中不同的直流母线,这样在一组母线失电时不至于失去全部保护。

非电量保护只有一套,应使用先立的电源开关或熔断器,具有电源消失监视,对重瓦斯等用于跳闸的保护,应通过接于控制电源的重动继电器直接跳闸,不应接入逆变电源,但其动作信号应作为开关量接人微机保护,以便保护动作后的分析及信息储存。

对220kY侧的失灵保护和三相不一致保护,可合用一套装置,使用单先的电源开关或熔断器。

三侧开关的操作电源应先立,220kV侧一般使用双跳圈的开关,每一跳圈使用一组电源开关或熔断器,接于变电所中不同的直流母线。#p#分页标题#e#

每套保护使用不同的电流互感器次级,但一般的变电所不具备每套保护使用不同电压次级的条件。但电压在经切换继电器切换后,因分别经一只空气小开关接人保护装置,小开关的输出必须经端子排过度,只有这样才能分别对每套保护装置进行通电检查或校验。

两套保护装置的出口回路在端子排上并接后接入开关操作箱。对220kY侧出口,因是双跳圈开关,可以每套装置跳一组跳圈,也可以每套装置分别跳两组跳圈,跳两组跳圈的可靠性显然要比跳一组高,但回路显得复杂,在停起用保护时操作多。

3主干式变压器保护双重化后的运行方式及操作要求

采用双主双后的主干式变压器保护后,保护的运行方式变得灵活,但由于各类压板较多,操作变得复杂,与传统的主变保护有许多不同之处。

(1)保护装置的投退

单先投退某一保护功能时,如停用差动保护,可投退某一保护的开入量压板,但某一套保护整个投退时,可直接操作该套保护装置的出口压板,这样可以简化操作。

(2)保护装置的旁代操作

在主干式变压器开关因故停用需要用旁路开关代路时,接主干式变压器套管电流互感器的一套保护电流回路无需切换,保护压板也不用操作,只要将电压切换开关切至旁路或固定于相应的运行母线即可。在切换电压时,可能会出现电压回路异常的报警,这时相当于复压闭锁开放,由于这个过程时间非常短,不会对保护的运行带来不良后果。

对使用先立电流互感器的一套保护,电压回路的切换同上,但由于电流回路需要切换,先先要考虑停用该套差动保护,同时还要停用零序保护,否则在负荷电流较大或切换过程中发生区外故障时保护将误动。对相电流过流保护等,因切换过程中只会引起拒动,所以不必停用。

当然,由于电流回路切换的时间较短,可不考虑第二套保护对引线部分有死区的影响,为了简化操作,也可以在电流切换过程中将较好套保护全部停用,即停用它的出口压板。

4几种运行方式的讨论

目前,在我公司运行的双主双后主变保护中,沿用了单套保护的运行习惯,即较好套保护接先立电流互感器,旁代时进行电流回路切换,第二套保护接套管电流互感器,旁代时不切换,在旁路开关代路时。旁路开关的保护停用。但有几种运行方式值得讨论,因为瓦斯保护与运行方式无关,在讨论过程中我们认为一直按规程投入运行。

在旁代时停用较好套全部保护,不进行电流回路的切换,起用旁路开关的保护作引线与主变的后备。这样对降压变的220kV侧来说,形成了一套差动保护加两套后备保护的方式,对于llOkV侧,由于旁路保护的方向问题,该保护无法正常使用。#p#分页标题#e#

如图3,220kV旁路保护范围的指向为旁路母线与引线,能满足要求。llOkV侧旁路保护范围虽然也指向旁路母线及引线,但因为降压变电源在220kV侧,其主干式变压器后备保护的范围应指向母线,与旁路保护范围的指向相反。

在第二套保护因故退出运行时,因较好套保护无死区,无需操作干式变压器可以继续运行,但较好套保护因故退出运行时,因第二套保护存在死区,需要一定的补救措施。其措施之一是用220kV旁路开关代主变开关,起用旁路开关的保护,这一方案较完善,也可以将套管电流互感器的回路切到先立电流互感器,但正如前面所述,在切换过程中差动保护及零序保护要停用,这时干式变压器将只有瓦斯保护与部分后备保护,这将是十分危险的。还有一种方法是两套保护均接先立电流互感器,旁代时较好套保护切至旁路电流互感器,第二套保护切套管电流互感器,但将给正常旁代增加操作难度。

总而言之,采用双主双后主干式变压器保护后,增加了保护装置运行的灵活性与可靠性,同时也给设计运行等方面带来了一些新问题,如果处理得当,将会有益于安全运行,否则将会造成隐患。

双主双后主干式变压器保护的出现是一种进步,但一些操作还过于复杂,按目前的电流回路接人方式还不够完善,我们有待于象微机母线保护这样的方式自适应主干式变压器保护的出现,在减少现场操作的同时,少因切换电流回路造成的保护不正确动作。

来源:中自动化网

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