搜索
您的当前位置:首页正文

变压器方向过流保护拒动原因分析

来源:意榕旅游网
嚣 GlN 鞋 } 8 A L{G 下{0N 第28卷第1期 2012年1月 电力科学与工程 V01.28.No.1 Electric Power Science and Engineering Jan.,2012 变压器方向过流保护拒动原因分析 张雪皎 ,余 平 ,刘钟情 (1.湖南省火电建设公司,湖南株洲412000;2.二滩水电开发有限责任公司,四川成都610000; 3.攀枝花学院,四川攀枝花617000) 摘要:对某风电场低压侧电缆短路故障时变压器后备保护的复压闭锁方向过流保拒动原因进行了分析。 改进过流保护定值后,通过理论分析和带负荷试验验证方向过流保护动作正确性。 关键词:变压器保护;继电保护;后备保护;过流保护 中图分类号:TM774 文献标识码:B 时3.5 S跳闸出口,切除这边故障。由于保护拒动 0 引言 导致越级跳闸,扩大了停电范围,事故原因检查 及处理时间较长,对风电场运行造成较大影响。 对于变电站或发电厂升压站来说,变压器是 1.1事故概况 最重要的一次设备,其保护配置一般以差动保护 作为后备保护 。对于新安装的变压器,为了 风电场一次接线图如图1所示。首先由一条 和气体保护作为主保护,过流保护和零序保护等 110 kV线路接入主变,变压为35 kV后提供场用 电并通过3个集电线路开关柜及20多条埋地电缆 保证保护装置的准确性,现场调试人员需要清楚 到各风机就地箱变,风机等风未发电时相当于空 相关设备的_一次接线形式,根据保护装置说明书 载待机状态,当风机发电后电流通过电缆流回主 熟悉保护装置的外部配置要求,检查保护用电流 变升压为110 kV后送出。35 kV开关柜继电线路 互感器和电压互感器的极性以及电流二次回路的 保护装置保护配置主要为过流保护,保护二次电 实际接线,使实际安装与保护要求一致。对保护 装置作详细的单体设备试验,整组试验以及带负 荷试验检查负荷电流和差流并存留记录。。 。 流取自开关柜内电流互感器;110 kV线路保护配 置为光纤差动保护与距离零序保护,保护二次电 流取自主变增高座电流互感器;主变保护配置为 主变差动保护、非电量保护、过流保护以及零序 保护间隙保护等,保护二次电流取自110 kV线路 CT和35 kV主变进线开关柜CT,主保护和后备 1 保护拒动原因分析与改进 某风电场因制作工艺不规范和现场环境恶劣, 运行一段时间后35 kV电缆头受潮发生短路,其 保护取自CT不同的绕组。故障录波110 kV侧二 35 kV集电线路保护、主变保护以及110 kV线路 次电流取自主变增高座CT,35 kV侧则与主变后 保护都未动作,线路对侧变电站线路保护装置延 备保护串联。 图1风电场线路主变保护配置一次接线图 Fig.1 Primary electric wiring diagram of main transformer protection for wind farm 收稿日期:2011—09—29。 作者简介:张雪皎(1980一),男,工程师,从事电气调试等方面的工作,E-mail:zxj一403@tom.tom。 簸 }辩鞋嚣张l辩G APPL ̄ ATtO 第1期 张雪皎,等变压器方向过流保护拒动原因分析 51 事故发生后继电保护调试人员提取了录波数 值;Ia,,h,, 为a,b,c三相电流计算值;U , ,-___If1●l【 据,对各保护装置功能及电流回路进行校验检查, U 。,U 为与电流不同侧三相相间电压; = P P P a b , = c , = 未见装置有任何异常。后经过详细检查,发现 为U b。与, ,U 与It,, ab与, 间的夹角;仪 C C C 35 kV集电线路开关柜储能回路与控制回路绝缘异 为计算功率内角。电压闭锁方向过流保护的动作 _苫 ∞ .量 常,导致保护失电而使35 kV保护装置失去保护 方程 ,●、∞ ∞ {呈 ,●\/ a b c 功能。本侧1 10 kV线路保护装置的距离保护 在 反方向故障时不动作是正常的,主变保护后备保 护里有两种相关保护:不带方向的复合电压过流 保护和电压闭锁方向过流保护,其中不带方向的 P (Pb,P )>0 + + )+ ),a(,h,Io)>,g U <U1 > 、,(2)  复合电压过流保护延时定值4.2 s,保护动作时间 长于对侧动作时间,而高低压侧的电压闭锁方向 过流保护时间定值短于对侧动作时间,此次重点 分析了保护不动作的具体原因。 1.2方向过流保护配置原理 此风电场升压站主变采用DGT801保护装置, 配置了变压器保护的各项功能,其电压闭锁方向 过流保护 构成原理及逻辑框图如图2。 电压闭锁方向过流保护由相间功率方向判据、 式中:U 为与电流同侧ac相间电压;U2为与电 / 流同侧负序电压; 为过流整定值;Ul为低电压 【 整定值; 为负序电压整定值。 信号 出口 信号 低电压判据、负序过电压判据和过电流判据共同 构成。保护除需引入变压器某侧TA二次三相电 流及同侧Tv二次三相电压外,一般还需引入另 一出口 侧二次三相电压作为相间功率计算用的电压。 图2 电压闭锁方向过流保护逻辑框图 Fig.2 Logic diagram of main transformer voltage- blocking directional over-current protection 计算功率的接线方式为90。,即 从保护装置和故障录波装置里提取的定值与 式中:P ,P ,P 为a,b,c三相相间功率计算 故障数据如表(1)、(2)所示。 表1主变电压闭锁方向过流保护定值清单 Tab.1 Lockout list of main transformer voltage-blocking directional over-current protection 110 kV电压 /V 110 kV电压UB/V 110 kV电压 /V 35.562 36.409 34.547 18.926 19.614 19.302 0 239.38 118.29 —35 kV电压 /V 35 kV电压 /V 35 kV电压 /V 2.708 2.1 —31.72 190.21 l00.71 126.43 4.18 244.5 2.466 l8.62 18.977 18.151 主变高压侧电流f^/A 主变高压侧电流,B/A 主变高压侧电流 /A 84 155.81 33.96 主变低压侧电流, /A 主变低压侧电流,h/A 主变低压侧电流Ic/A EN税lN驻ERjN8APPL ̄CATIO 52 电力科学与工程 2012正 1.3保护拒动分析 锁保护,低压侧保护电压元件开放,但因保护的 因三相故障电流对称,这里以A相为例进行 方向也是指向变压器导致功率方向元件判反相也 分析。主变高压侧的保护功率方向见图3。由式 没有动作出口,致使110 kV线路对侧变电站的出 (1)计算得到P =60.14>0,故障电流在保护动 作区内,方向条件满足;二次电流I =18.926> 口跳闸。综合分析定值发现,主变保护范围覆盖 到了本体及低压侧共箱母线,但对低压开关柜内 , ,过流条件满足;电压基本对称,负序电压没 母线故障及低压电缆故障时,主变后备保护没有 有超过定值;相间电压都为61V以上,低压条件 相应保护及时处理 ,不带方向的过流保护因与 不满足。因此主变高压侧电压闭锁方向过流保护 上级保护配合时间定值较长,因此需要重新配置 被电压元件闭锁,保护不动作。 保护能有效覆盖到主变低压母线与电缆故障,并 主变低压侧保护功率方向见图4。由公式 在低压电缆故障时能与35 kV继电线路保护配合。 (1)计算得到P =一1 138.07<0,故障电流在保 护动作区外;二次电流IA=18.62>Ig,过流条件 2保护改进动作分析 满足;负序电压没有超过定值,但低电压条件满 足;保护判为反方向故障不动作。 通过与调度协调后重新修改定值将主变低压 ▲ f0。1 侧电压闭锁方向过流保护的功率内角由30。改为 一150。,使其保护方向指向35 kV母线,保护范围 覆盖到35 kV部分电缆,这样当母线故障时主变 后备保护能迅速动作切除故障点,35 kV电缆故 障而开关柜集电线路保护拒动时主变后备保护也 能及时动作,使故障停电范围不致扩大。 定值修改后需要带负荷检查保证功率方向元 件与设定定值的正确性。当35 kV母线或电缆故 障时风机将失压停机,大故障电流经主变由 110 kV侧流向35 kV侧,根据保护说明与定值, 高低压侧的电压闭锁方向过流保护功率计算值应 正向大于零;风机发电时电流由35 kV侧流向110 kV侧,功率计算值应反向小于零;空载时风机处 于等风状态不发电,仅由系统供少量场用负荷, 电流流向也是由110 kV侧流向35 kV侧,功率计 算值也会是正向大于零。表3将正常发电时数据 列出并与前面故障数据对照分析;表4将空载情 况也列出参考。 表3风机发电某时刻数据(负荷由主变低压侧送向高压侧) Tab.3 A moment data of fan power(from the main transformer low volatge side of the load sent to the hi【gh side) 0l 眨基随}黼0 A ie ‘{0 第1期 张雪皎,等变压器方向过流保护拒动原因分析 53 表4 空载运行数据(风机等风状态不发电,仅供场用电及空载损耗) Tab.4 No.1oad operational data(wind turbine is not in operation,only for market power and no-load loss) 仍以A相电流为例,将数据带人公式(1): ▲ 对主变高压侧,故障、正常及空载情况下电 流对比见图5。 (0。) ▲ 8。) 动 Uac Us 图6主变低压侧故障、正常及空载时A相电流 Fig.6 Phase A current of the low voltage side main transformer fault,normal and no—load 图5主变高压侧故障、正常及空载时A相电流 角保护方向指向35 kV侧母线应正确。 Fig.5 Phase A current of the high voltage side 从数据结果和向量图上可以看出,定值修改 main transformer fault,normal and no・load PA=Ubc×IAcos( + ) 后,实际故障电流都很接近各侧动作区灵敏角, PA敞=3.225×18.9cos(6。)=60.14 实际故障时功率方向元件是开放的,如过流元件 与电压元件同时满足保护能可靠动作。高后备保 PA宅=102×0.046cos(123。)=一2.5 护的电压闭锁方向过流保护范围能覆盖主变;低 PA正=102×1.768cos(212。)=一153 后备保护的电压闭锁方向过流保护范围能覆盖到 由以上分析,空载运行到正常发电时,功率 低压侧母线及部分电缆。现场查看保护装置显示 方向计算结果都为反方向,35 kV电缆故障时功 功率计算值与计算的结果基本相符,说明定值修 率方向为正方向。定值30。角保护方向指向主变侧 改后实际的保护方向已正确,再次电缆故障时将 及35 kV侧正确。 不会出现因方向反导致保护拒动情况。 主变低压侧,故障、正常及空载情况电流见 图6。 3 结论 P=。UBc×Iacos( + ) P撤=61.79×18.6cos(一8。)=1 136.8 本文详细分析了这次故障以及故障后保护拒 P 空=105×0.046cos(188。)=一4.16 动原因,同时结合过流保护拒动分析,对保护定 PB正=105×1.692cos(85。)=15.5 值进行相应修改。通过主变保护带负荷实验,验 由以上分析可知,空载运行到正常发电负荷 证了差动回路的正确性,检验改进后的后备方向 电流逐渐增大时,保护功率的方向由反方向逐渐 过流保护动作的正确性,提高风电场运行的安全 转为正方向,故障时方向为正方向。定值一150。 性、稳定性。 EN8INEE敝lNG APPLIeA下{O辩 54 电力科学与工程 2012年 [5]DIVT 995—2006.继电保护和电网安全自动装置检验规 参考文献: 程[S]. [6]李敏霞,袁文嘉,姬希军.cT断线引起主变差动保护 [1]谷水清,李凤荣.电力系统继电保护[M].北京:中 国电力出版社,2005. 动作的分析与处理[J].电力科学与工程,2009 ̄,25 (7):52—53. [2]焦宇峰,万康鸿.空投变压器差动保护动作分析[J]. 电网与清洁能源,2010,26(2):36—39. Jiao Yufeng,Wan Kanghong.Analysis of diferentil pro・a Li Minxia,Yuan Wenjia,Ji Xijun.Analysis and treat- ment of one main transformer differential protection action caused by CT broken[J].Electirc Power Science and En. gineering,2009,25(7):52—53. tection operation caused by no-load transformer[J].Power System and Clean Energy,2010,26(1):36—39. [7]任保瑞,赵锋,刘小改,等.励磁涌流引起的变压器差 [3]林榕,郭建彬,赵春雷.110 kV微机主变压器保护的 使用与运行[J].电力科学与工程,2004,(1):74— 75.78. 动保护误动作分析及对策[J].电网与清洁能源, 2010,26(10):6—9. Ren Baorui,Zhao Feng,Lju Xiaogai,et a1.An Analysis and corresponding courtermeasures for transformer differenti— l protectiaon misoperations caused by magnetic inrush current Lin Rong,Guo Jianbin,Zhao Chunlei.Application and performance of 1 10 kV transformer microcomputer protection [J].Electirc Power Science and Engineering,2004, (1):74—75,78. [J].Power System and Clean Enery,201g0,26(10): 6—9. [4]丁明,张维,李生虎,等.反时限方向过电流保护最优 协调整定的分析[J].安徽电力,2009,26 (1):36—41. Ding Ming,Zhang Wei,Li Shenghu,et a1.Optimized co— ordinated setting for time—・reserve directional overcurrent pro・・ [8]原爱芳,杨兆阳,罗明辉,等.继电保护方向元件的带 负荷校验方法探讨[J].电力系统保护与控制,2010, 38(17):164—168. Yuan Aifang,Yang Zhaoyang,Luo Minghui,et a1.Re・ search on on-load test of the direction element relay protec— tection[J]. Anhui Electric Power, 2009,26 (1):36—41. tion[J].Power System Protection nd Contarol,2010,38 (17):164—168. Analysis of Failure Causes of Transformer Directional Over-current Protection Zhang Xuejiao ,Yu Ping ,Liu Zhongqing (1.Hunan Provincila Thermal Power Construct,Zhuzhou 412000,China; 2.Ertan Hydropower Development Company Ltd.,Siehuan 610000, China; 3.Panzhihua University,Panzhihua 617000,China) Abstract:The case why complex—voltage・-blocking directional over—current protection of transformer backup protec— tion had miss operation when one wind farm low voltage side cable fault occulted is analysized.Theoretical analysis and on-load test veriifed the directional over—current protection action after improved the relay setting. Key words:transformer protection;microcomputer—based relay protection;back up protection;over-current pro- tection 

因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容

Top