微機(jī)變差保護(hù)在水電廠的應(yīng)用

祖友華

摘要:繼電保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)不可或缺的一部分,是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的保證。微機(jī)綜合保護(hù)與常規(guī)保護(hù)相比較,具有很大的優(yōu)越性,值得推廣應(yīng)用。目前在東北大中型水電廠中已經(jīng)全面的采用了微機(jī)保護(hù),替代了傳統(tǒng)保護(hù)。文章以遼寧省一中型水力發(fā)電廠的一臺(tái)主變差動(dòng)保護(hù)的改造為例說(shuō)明微機(jī)變差保護(hù)的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞:變壓器保護(hù);保護(hù)改造;具體應(yīng)用

中圖分類號(hào):TK730.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-8937(2009)20-0051-02

和禹公司太平哨廠位于遼寧省東部渾江干流上,總裝機(jī)容量為17.2萬(wàn)kW。電站承擔(dān)系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻及事故備用任務(wù)。其2號(hào)主變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置采用的是70年代的技術(shù),由于當(dāng)時(shí)的科技水平的局限性,設(shè)備防止誤動(dòng)和拒動(dòng)能力較低,影響變壓器的安全運(yùn)行,給該廠的安全生產(chǎn)構(gòu)成威脅。2005年,廠技術(shù)部門對(duì)其進(jìn)行了改造,現(xiàn)以改造前后對(duì)比的形式對(duì)變壓器微機(jī)保護(hù)的具體應(yīng)用情況加以簡(jiǎn)單介紹,以此來(lái)說(shuō)明微機(jī)保護(hù)的功能。

1晶體管保護(hù)的狀況

BCD-12型晶體管保護(hù),是上個(gè)世紀(jì)70年代的技術(shù)。由于當(dāng)時(shí)的科技水平的限制,設(shè)備質(zhì)量非常差,存在著如設(shè)備功能少,自動(dòng)監(jiān)控回路不完善,分離元件質(zhì)量差等許多缺陷。最為顯著的問(wèn)題是保護(hù)的防誤動(dòng)和拒動(dòng)功能不完善,主變差動(dòng)保護(hù)存在不正確動(dòng)作隱患。1992年以來(lái),在設(shè)備年檢中發(fā)現(xiàn),2號(hào)主變的保護(hù)裝置內(nèi)部元件出現(xiàn)3處開(kāi)焊,接線端子松動(dòng)、定值調(diào)節(jié)電阻磨損失效,經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn),結(jié)論為保護(hù)存在誤動(dòng)或拒動(dòng)隱患。嚴(yán)重影響了太平哨電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。因此,迫切需要進(jìn)行設(shè)備更新改造。為此,我們對(duì)原保護(hù)進(jìn)行了更新改造,決定以微機(jī)差動(dòng)保護(hù)替代原有的晶體管保護(hù)。結(jié)合2號(hào)主變參數(shù)及廠的實(shí)際情況,經(jīng)過(guò)設(shè)備調(diào)研,重新設(shè)計(jì)了保護(hù)配置,決定采用DGT801型微機(jī)差動(dòng)保護(hù)裝置。

2DGT801型保護(hù)裝置功能

下面,以DGT801型保護(hù)裝置為例,簡(jiǎn)單說(shuō)明一下微機(jī)變差保護(hù)的工作情況。簡(jiǎn)單講,微機(jī)變差保護(hù)的原理就是比較主變兩側(cè)電流相位及數(shù)值大小,當(dāng)主變正常運(yùn)行時(shí),高低壓側(cè)流入差動(dòng)保護(hù)回路中的兩側(cè)電流大小近似相等,方向相反,差流為0。當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí),流入差動(dòng)保護(hù)回路中的兩側(cè)電流變?yōu)楣收想娏?方向相同,出現(xiàn)很大差流,差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。

保護(hù)反應(yīng)的故障情況:一是套管引出線到主變處各種故障,二是主變內(nèi)部線接地短路及相間短路或嚴(yán)重的匝間及層間短路。當(dāng)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)將主變的兩側(cè)開(kāi)關(guān)跳開(kāi),主變退出運(yùn)行。具體原理為:保護(hù)采用比率制動(dòng)原理。動(dòng)作邏輯為:任一相差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作立即跳出口。為防止變壓器空載投入及其他異常情況時(shí)變壓器勵(lì)磁涌流導(dǎo)致的誤動(dòng),比較各相差流中二次諧波分量對(duì)基波分量比的大小,當(dāng)其大于整定值時(shí),閉鎖差動(dòng)元件。在電流互感器斷線時(shí)瞬時(shí)閉鎖差動(dòng)保護(hù),且延時(shí)發(fā)出斷線信號(hào)。

微機(jī)變差保護(hù)具體原理對(duì)于專業(yè)人士來(lái)講都很清楚,文章以下只對(duì)BCD-12型晶體管變壓器差動(dòng)保護(hù)和DGT801型微機(jī)保護(hù)裝置的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單比較,說(shuō)明微機(jī)保護(hù)的優(yōu)勢(shì)。

2.1比率制動(dòng)

晶體管保護(hù)不具備比率制動(dòng)的功能。它是在以晶體管保護(hù)為代表的傳統(tǒng)保護(hù)原理在數(shù)字保護(hù)上的改進(jìn)。DGT801型微機(jī)保護(hù)比率制動(dòng)由兩部分組成:比率制動(dòng)部分和無(wú)制動(dòng)部分。比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)作為變壓器的主保護(hù),能反映變壓器內(nèi)部相間短路故障,高壓側(cè)單相接地短路及匝間層間短路故障。

2.2TA二次回路斷線監(jiān)視

從事過(guò)水電廠繼電保護(hù)專業(yè)的人員都知道,差動(dòng)保護(hù)當(dāng)正常運(yùn)行和外部短路時(shí),流至差動(dòng)繼電器中的電流為兩側(cè)互感器二次電流值之差,因兩側(cè)電流值基本相等,所以此值近似為0。當(dāng)兩側(cè)互感器二次側(cè)至裝置處的連接電纜有一相發(fā)生斷線時(shí),流到差動(dòng)繼電器中的電流為一側(cè)電流值(因另一側(cè)近似為0),當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)負(fù)荷電流超過(guò)定值時(shí),就會(huì)發(fā)生誤動(dòng)。這在晶體管變差保護(hù)時(shí)代,是一個(gè)技術(shù)難題。現(xiàn)今,DGT801型微機(jī)保護(hù)已經(jīng)成功解決了這一問(wèn)題。差動(dòng)保護(hù)只在發(fā)生接地短路故障時(shí)才動(dòng)作,TA斷線時(shí),只經(jīng)過(guò)一定時(shí)限發(fā)斷線提示信號(hào),并不會(huì)誤動(dòng)跳閘。

2.3精度和可靠性

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員的長(zhǎng)期跟蹤試驗(yàn),通過(guò)積累的數(shù)據(jù)比較,我們可以看出兩種類型保護(hù)的測(cè)量精確度存在巨大的差異。DGT-801保護(hù),內(nèi)部對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行模數(shù)變換數(shù)據(jù)處理后,不但提高了精確度,而且提高了裝置動(dòng)作靈敏度。而B(niǎo)CH-12型晶體管保護(hù)的精確度是遠(yuǎn)不能令用戶滿意的,尤其是在晶體管保護(hù)投運(yùn)一段時(shí)間以后更明顯。我們?cè)跂|北的幾個(gè)水電廠進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,通過(guò)計(jì)算差動(dòng)保護(hù)的離散值,發(fā)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)的精度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于晶體管繼電保護(hù)裝置。

2.4變壓器相位補(bǔ)償

傳統(tǒng)的保護(hù),對(duì)于星/角接線的變壓器,都用互感器二次接線來(lái)進(jìn)行相位校正,如對(duì)于Yd-11接線的雙繞組變壓器,BCH-12型保護(hù)高壓側(cè)TA二次側(cè)必須接成角型,而低壓側(cè)TA二次側(cè)必須接成星型,接線方式受限制。而數(shù)字化微機(jī)保護(hù),可由軟件實(shí)現(xiàn)校正,也可以由接線進(jìn)行校正,靈活性強(qiáng)。對(duì)于Yd-11接線的雙繞組變壓器高壓側(cè)TA可直接接成Y/Y型,投入控制字Y/d即可,由軟件進(jìn)行補(bǔ)償,即將二次相電流變換成了線電流,簡(jiǎn)化接線。當(dāng)然了,如現(xiàn)場(chǎng)需要,也可以選擇傳統(tǒng)的接線方式進(jìn)行校正。

2.5其他方面優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)的晶體管保護(hù)相比較,微機(jī)保護(hù)在安全性和可靠性方面還有著更多的優(yōu)勢(shì)。例如,DGT-801保護(hù)設(shè)置差電流二次諧波閉鎖差動(dòng)保護(hù)的功能,防止了變壓器的勵(lì)磁涌流導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。DGT-801保護(hù)設(shè)置差流過(guò)大告警功能,當(dāng)TA極性接錯(cuò)或TA斷線時(shí),第一時(shí)間給運(yùn)行和檢修人員提醒。DGT-801保護(hù)還設(shè)置了差動(dòng)速斷保護(hù),提高了變壓器內(nèi)部嚴(yán)重故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作的可靠性和速度。DGT-801保護(hù)還設(shè)置了突變量啟動(dòng)故障錄波功能,通過(guò)記錄故障時(shí)刻前8周波,后56周波的采樣值,為分析故障提供出第一手的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)資料。DGT-801保護(hù)采用數(shù)字運(yùn)算,使保護(hù)定值計(jì)算簡(jiǎn)單,帶負(fù)荷后,對(duì)保護(hù)可以不作六角圖。DGT-801保護(hù)對(duì)啟動(dòng)回路加裝總閉鎖功能,提高了防誤動(dòng)能力。DGT-801保護(hù)有自檢查功能,如有器件損壞,即使報(bào)警。這些功能的增加,不但提高了裝置的可靠性能,也給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的維護(hù)、檢修、運(yùn)行、管理提供了極大的方便。

3安裝調(diào)試說(shuō)明

①安裝裝置前工作成員應(yīng)熟悉現(xiàn)場(chǎng)檢修規(guī)程,具備有關(guān)資料、定值單、出廠試驗(yàn)報(bào)告及有關(guān)圖紙。新裝置的原理圖和端子接線,如果施工中需要改動(dòng),須經(jīng)企業(yè)主管部門批準(zhǔn),并及時(shí)修改。

②保護(hù)裝置在現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試工作,應(yīng)對(duì)裝置作通電前檢查、通電檢查、保護(hù)性能測(cè)試等工作,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題由廠家及時(shí)處理。在實(shí)際調(diào)試中,發(fā)現(xiàn)過(guò)插件接觸不良,芯片損壞,錯(cuò)誤接線等情況。保護(hù)裝置投入前應(yīng)對(duì)TA作變比、極性、伏安特性試驗(yàn),應(yīng)檢查二次接線的正確性。通過(guò)伏安特性等試驗(yàn),可以確認(rèn)互感器的狀態(tài)。在實(shí)際工作中曾發(fā)生過(guò)因接線錯(cuò)誤使斷路器不能跳閘。

③裝置投運(yùn)前,必須進(jìn)行保護(hù)調(diào)試和模擬實(shí)驗(yàn)。檢驗(yàn)應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行《繼電保護(hù)及電網(wǎng)安全自動(dòng)裝置檢驗(yàn)條例》。進(jìn)行定值效驗(yàn)時(shí),在端子排里側(cè)通入電氣量,按照最新定值單進(jìn)行檢驗(yàn),誤差應(yīng)小于規(guī)定值,如定值變化較大,應(yīng)查清原因。保護(hù)盤上相應(yīng)保護(hù)信號(hào)燈應(yīng)正確顯示。在做定值檢驗(yàn)的同時(shí),應(yīng)觀察中控微機(jī)相應(yīng)的信號(hào)是否正確。中央音響聲音正確。

④新裝置安裝之前應(yīng)該進(jìn)行許多準(zhǔn)備工作。例如差動(dòng)保護(hù)二次電纜的標(biāo)記清楚準(zhǔn)確,千萬(wàn)不得將相序接反或接錯(cuò),否則差動(dòng)保護(hù)會(huì)誤動(dòng)作。同時(shí)還要對(duì)電流二次回路和保護(hù)裝置內(nèi)部進(jìn)行全面的絕緣檢查,符合標(biāo)準(zhǔn),方可考慮投入進(jìn)行下步工作。

⑤試運(yùn)行,用負(fù)荷電流檢查新裝置的工作狀態(tài)。帶電后液晶顯示與儀表盤比較應(yīng)一致。帶負(fù)荷后電流顯示三相相同,差電流三相一致且應(yīng)小于說(shuō)明書的規(guī)定。電流回路應(yīng)無(wú)打火現(xiàn)象。重點(diǎn)檢查差動(dòng)保護(hù)兩側(cè)的電流差值,此數(shù)值不應(yīng)太大,檢查兩側(cè)電流的相位,可用測(cè)量相位或做六角圖的方法,保證在滿負(fù)荷狀態(tài)下差動(dòng)保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作及誤發(fā)信號(hào)。

4結(jié) 語(yǔ)

實(shí)踐證明,以DGT-801型變壓器差動(dòng)保護(hù)為代表的微機(jī)差動(dòng)保護(hù),具有運(yùn)行方便、安全可靠、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔,回路清晰,調(diào)試方便的特點(diǎn),現(xiàn)已在許多東北大中型水電廠中得到了廣泛應(yīng)用。文章希望通過(guò)對(duì)兩種保護(hù)優(yōu)缺點(diǎn)的簡(jiǎn)單對(duì)比,積累一些實(shí)際的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),為學(xué)習(xí)了解同類型保護(hù)獻(xiàn)上一份資料。

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