微機(jī)型主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)原因分析及對(duì)策
2013-12-31 00:00:00張燕
科協(xié)論壇·下半月 2013年11期
摘 要：微機(jī)型主變差動(dòng)保護(hù)裝置系統(tǒng)逐漸得到了非常廣泛地應(yīng)用，對(duì)于穩(wěn)定電力系統(tǒng)、及時(shí)檢測(cè)主變故障發(fā)揮了極其重要的作用。對(duì)主變差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)的基本工作原理進(jìn)行分析，并以分類的形式對(duì)新建變電站、運(yùn)行的變電站以及改造變電站運(yùn)行過程中出現(xiàn)的各種故障進(jìn)行闡述，從根本上提出相應(yīng)的故障排除、避免方法，在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮了重要作用。此外，所介紹的主變差動(dòng)誤動(dòng)原因和對(duì)策對(duì)線路縱差保護(hù)也有一定的借鑒經(jīng)驗(yàn)。
關(guān)鍵詞：微機(jī)主變差動(dòng)保護(hù) 誤動(dòng)作 變電站 線路縱差保護(hù)
中圖分類號(hào)：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973（2013）011-080-02
在電力系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，主變是承接電能輸送的主要設(shè)備，主設(shè)備主保護(hù)的微機(jī)型縱聯(lián)差動(dòng)（簡(jiǎn)稱縱差或差動(dòng)）保護(hù)裝置在系統(tǒng)中發(fā)揮著極其重要的作用，雖然近些年對(duì)微機(jī)型縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了不斷升級(jí)，質(zhì)量和性能得到了穩(wěn)固提高，然而還會(huì)出現(xiàn)一些故障，這些隱藏著的誤動(dòng)作影響了主變的正常運(yùn)行，并對(duì)很多地區(qū)的正常供電情況造成了十分惡劣的影響，嚴(yán)重的還會(huì)造成電力系統(tǒng)振蕩癱瘓，影響了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。本文對(duì)幾種等級(jí)主變差動(dòng)繼電保護(hù)誤動(dòng)情況進(jìn)行了分析，并結(jié)合實(shí)際情況對(duì)新建變電站、運(yùn)行中的變電站以及相應(yīng)的變壓器等裝置發(fā)生的主變差動(dòng)誤動(dòng)進(jìn)行了分析、總結(jié)，并提出了相應(yīng)的對(duì)策。
1 微機(jī)型主變差動(dòng)保護(hù)原理簡(jiǎn)介
微機(jī)型主變差動(dòng)保護(hù)的內(nèi)容主要包括：差動(dòng)速斷保護(hù)、比率差動(dòng)保護(hù)以及二次諧波制動(dòng)的比率差動(dòng)保護(hù)。無論是哪一種保護(hù)功能的差動(dòng)保護(hù)，其差動(dòng)電流都會(huì)經(jīng)過主變各側(cè)電流的矢量和得到。比率差動(dòng)動(dòng)作特性方程公式如下：
上式中：Iqd-差動(dòng)電流起動(dòng)的定值；Id-差動(dòng)電流動(dòng)作所顯示的數(shù)值，比率差動(dòng)動(dòng)作特性方程公式能夠?qū)㈦娏饕约笆噶康年P(guān)系清除地表現(xiàn)出來，當(dāng)出現(xiàn)Izd
2 主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作原因分析
2.1 新建變電站主變差動(dòng)誤動(dòng)作原因分析
新建變電站的主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作在主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作中占有相當(dāng)大的比例，因而在新建變電站投入運(yùn)行之前要樹立這種意識(shí)，做好各項(xiàng)電壓監(jiān)測(cè)以及電流矢量和統(tǒng)計(jì)等工作，盡量避免主變誤動(dòng)作的發(fā)生，而在新建變電站中這種主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作發(fā)生的原因通常是由主變投入運(yùn)帶負(fù)荷試運(yùn)行72小時(shí)以上導(dǎo)致的。具體包括以下幾方面：
（1）定值的不合理通常會(huì)導(dǎo)致主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的發(fā)生。差動(dòng)速斷系統(tǒng)在運(yùn)行的時(shí)候，將變壓器的勵(lì)磁涌流以及最大運(yùn)行方式下穿越性故障引起的不平衡電流作為判斷的因素，具體操作方式是取兩者之中那個(gè)數(shù)值較大的一項(xiàng)作為差動(dòng)速斷的條件。而根據(jù)相關(guān)部門的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)可以得知，差動(dòng)速斷定值的范圍大概浮動(dòng)在5～6Ie。以上原因就會(huì)很容易導(dǎo)致主變發(fā)生錯(cuò)誤跳閘的現(xiàn)象。在微機(jī)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，一般方式下的電流數(shù)值并不會(huì)完全等同于其相應(yīng)的額定電流，只有在額定電流的情形下才能正確計(jì)算出一般比率差動(dòng)電流以及制動(dòng)電流數(shù)值，而在一般運(yùn)行方式下才能計(jì)算出現(xiàn)場(chǎng)變壓器顯示的數(shù)值。之所以在變壓器運(yùn)行的過程中會(huì)出現(xiàn)一定的差額電流，從而導(dǎo)致比率差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的發(fā)生，主要是由電流互感器（簡(jiǎn)稱CT）類型的不同、系數(shù)顯示數(shù)額的不同以及實(shí)際工作中的計(jì)算誤差所造成的。
（2）二次CT接線方式選擇上的不同也會(huì)導(dǎo)致主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的發(fā)生。微機(jī)型主變差動(dòng)保護(hù)裝置相比傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置而言具有更高的靈敏性和自由性，操作起來更加方便，僅僅通過相應(yīng)的軟件系統(tǒng)就能夠?qū)崿F(xiàn)高、低電壓以及側(cè)電流相角的測(cè)試和轉(zhuǎn)移，想要通過微機(jī)型主變裝置來獲取正確的差動(dòng)電流數(shù)值也比較容易操作，無論高壓側(cè)采用的是Y型接線還是三角形接線都可以進(jìn)行操作，并且操作相當(dāng)容易。然而正是由于這種靈活性會(huì)更容易導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)的差動(dòng)保護(hù)出現(xiàn)誤動(dòng)作。一次繞組通常采用Y/△-11的方式來進(jìn)行，而其主變高壓側(cè)則通常會(huì)接成三角形的方式，目的是為了消除相角差引起的差額電流。然而對(duì)于微機(jī)保護(hù)裝置來講卻沒必要保持?jǐn)?shù)值的一致，倘若在二次CT接線方式上出現(xiàn)錯(cuò)誤，那么其高壓側(cè)相角就會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)移變動(dòng)，而其相對(duì)應(yīng)的高壓側(cè)電流就會(huì)明顯失衡，很容易造成主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的發(fā)生。
（3）還有一種能夠引起主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作發(fā)生的原因是現(xiàn)場(chǎng)施工接線錯(cuò)誤造成的，在通常情況下，每一個(gè)獨(dú)立的制造廠家會(huì)依據(jù)自己的產(chǎn)品設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)的規(guī)定數(shù)值，如果現(xiàn)場(chǎng)的CT極性接反，就會(huì)使電流回路并形成大量的差流，使差動(dòng)保護(hù)出現(xiàn)誤動(dòng)作現(xiàn)象。由公式
可知，一旦任意一側(cè)的CT出現(xiàn)線路接反的情況，其對(duì)應(yīng)的電流幅值以及基準(zhǔn)電流數(shù)值就會(huì)發(fā)生相應(yīng)的Y/△-11變化，而其相應(yīng)的變壓器數(shù)值也會(huì)隨著電流的變化發(fā)生改變，當(dāng)B、C之間的順序被接反之后，其軟件會(huì)實(shí)現(xiàn)差動(dòng)回路的自動(dòng)調(diào)整，其錯(cuò)誤數(shù)值如下：
在CT中性線進(jìn)行接線設(shè)置的時(shí)候，如果沒有按照規(guī)定的原則方法來進(jìn)行，那么就會(huì)很容易導(dǎo)致二次回流現(xiàn)象的發(fā)生，因而必須按照一定的規(guī)定將CT中性通過一點(diǎn)接到地網(wǎng)。在變電站環(huán)境內(nèi)，由于各個(gè)接地網(wǎng)點(diǎn)的電流數(shù)額不盡相同，從而導(dǎo)致其各個(gè)地點(diǎn)存在較大的電位差。假如差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)在不同的地點(diǎn)進(jìn)行接地，其產(chǎn)生的二次電流回路就會(huì)產(chǎn)生不平衡電流，進(jìn)一步引起微機(jī)型主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的發(fā)生。
開關(guān)操作回路存在的寄生電流以及雙直流系統(tǒng)會(huì)導(dǎo)致主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的發(fā)生，這種情況很容易發(fā)生在兩套獨(dú)立運(yùn)行的變電站內(nèi)，而回路寄生現(xiàn)象通常發(fā)生在高低壓側(cè)開關(guān)操作進(jìn)行中，一旦寄生回路發(fā)生會(huì)導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的發(fā)生。當(dāng)電力保護(hù)系統(tǒng)中的寄生回路形成以后，就會(huì)生成STJ電壓，最終形成跳閘現(xiàn)象。并且這種寄生回路現(xiàn)象還會(huì)很容易和差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作相混淆，因?yàn)樗粫?huì)產(chǎn)生SOE記錄。
2.2 運(yùn)行中以及改造變電站主變差動(dòng)誤動(dòng)作原因分析
在運(yùn)行中的變電站中，當(dāng)微機(jī)型主變差動(dòng)保護(hù)裝置內(nèi)的變壓器低壓側(cè)真空斷路器絕緣性能出現(xiàn)問題的時(shí)候，就會(huì)導(dǎo)致差動(dòng)誤動(dòng)作的發(fā)生。在變電站內(nèi)的主變以正常狀態(tài)運(yùn)行的時(shí)候，一臺(tái)主變正在運(yùn)行，那么另外一臺(tái)主變就會(huì)處于備用的狀態(tài)，很容易形成低壓側(cè)真空泡，而低壓側(cè)真空泡存在放電現(xiàn)象，它能夠產(chǎn)生較大規(guī)模的勵(lì)磁涌流，而其中的二次諧波制動(dòng)會(huì)導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)發(fā)生閉鎖，從而引起差動(dòng)誤動(dòng)作的發(fā)生。
在改造變電站主變保護(hù)裝置運(yùn)行的過程中，此系統(tǒng)通常屬于非電力系統(tǒng)，很容易導(dǎo)致其CT數(shù)值顯得非常模糊不清，另外再加上CT設(shè)備清單所提供數(shù)值不詳細(xì)等原因使得變電站主變差動(dòng)誤動(dòng)作經(jīng)常發(fā)生。如果CT的供應(yīng)數(shù)值發(fā)生錯(cuò)誤，其對(duì)應(yīng)的低壓調(diào)整系數(shù)也會(huì)相應(yīng)地發(fā)生改變。
3 防止主變差動(dòng)保護(hù)發(fā)生誤動(dòng)作的方法
在對(duì)各種類型的變電站主變保護(hù)誤動(dòng)作進(jìn)行改造的時(shí)候，要嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)部門的規(guī)定來嚴(yán)格執(zhí)行，使建設(shè)的每一個(gè)步驟和流程都符合微機(jī)型保護(hù)裝置的要求。尤其是對(duì)其負(fù)荷電壓要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，避免回路現(xiàn)象的發(fā)生。對(duì)各種類型的CT類保護(hù)裝置進(jìn)行整定，增強(qiáng)其自身的抗飽和能力，減少誤動(dòng)作發(fā)生的頻率。因此，變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置內(nèi)可以設(shè)定一個(gè)專門的飽和附加穩(wěn)定區(qū)，以使其在發(fā)生故障的時(shí)候及時(shí)將變壓器區(qū)外的故障排查出來，從而提高初始制動(dòng)電流的整體穩(wěn)定性能。相反，如果沒有設(shè)立一定的電壓穩(wěn)定區(qū)域，當(dāng)變壓器發(fā)生故障的時(shí)候，其內(nèi)部的差動(dòng)電流會(huì)引起CT的飽和，導(dǎo)致主變差動(dòng)保護(hù)發(fā)生誤動(dòng)作。為此還可以選擇自動(dòng)閉鎖比率差動(dòng)保護(hù)，等到規(guī)定的時(shí)間過后才會(huì)出現(xiàn)比率穩(wěn)定的情況。而對(duì)于那些110KV以下的電力運(yùn)行系統(tǒng)，則可以通過適當(dāng)提高CT的額定電流來降低其原有的飽和度，還可以通過減少二次額定電流和二次負(fù)荷阻抗來提高實(shí)際準(zhǔn)確限值系數(shù)比率。
參考文獻(xiàn)：
[1] 龔洪金，秦莉敏.微機(jī)型差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)及防范措施[J].農(nóng)村電氣化，2009（05）.
[2] 安建榮.變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)問題簡(jiǎn)析[J].科技信息（科學(xué)教研），2010（25）.
[3] 楊紅松，姚振爽，艾爾肯·庫(kù)爾班.變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)分析及對(duì)策[J].才智，2011（11）.
