基于發(fā)電廠發(fā)電機(jī)變壓器差動(dòng)保護(hù)改造的分析

摘 要：所謂差動(dòng)保護(hù)，就是當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時(shí)，變壓器一側(cè)安裝的電流互感器就會(huì)產(chǎn)生故障電流，該電流與二次回路中的短路電流大小相同，但是相位不同。當(dāng)該電流向量超過限定值時(shí)，斷路器保護(hù)裝置就會(huì)自動(dòng)跳開，起到保護(hù)作用。對變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置進(jìn)行改造，主要目的是避免差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，提升保護(hù)動(dòng)作的精準(zhǔn)性。文章對變壓器差動(dòng)保護(hù)進(jìn)行概述，分析了差動(dòng)保護(hù)裝置改造的具體方法。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠發(fā)電機(jī)；變壓器差動(dòng)保護(hù)；改造分析

前言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國電力事業(yè)逐漸走向繁榮，發(fā)電廠的建設(shè)規(guī)模越來越大。電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中離不開變壓器的差動(dòng)保護(hù)，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，保護(hù)裝置就會(huì)啟動(dòng)，發(fā)出保護(hù)動(dòng)作，避免系統(tǒng)被損壞。實(shí)際變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置在運(yùn)行過程中經(jīng)常出現(xiàn)誤動(dòng)作或者是拒動(dòng)作問題，其中誤動(dòng)作問題居多，影響了電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，因此有必要對差動(dòng)保護(hù)裝置進(jìn)行改造，提升其性能，滿足電力系統(tǒng)安全運(yùn)行需要。

1 變壓器差動(dòng)保護(hù)概述

變壓器在電力系統(tǒng)中的作用不言而喻，其能否正常運(yùn)行直接決定電力系統(tǒng)的安全性和可靠性。為了提高變壓器性能，技術(shù)人員不斷對差動(dòng)保護(hù)裝置進(jìn)行改造，但是誤動(dòng)作問題仍舊無法完全避免。變壓器差動(dòng)保護(hù)有以下幾種：一是差動(dòng)速斷保護(hù)，二是二次諧波制動(dòng)保護(hù)，三是比率差動(dòng)保護(hù)。線路正常運(yùn)行時(shí)，差動(dòng)電流幾乎為零，一旦線路出現(xiàn)電路故障，差動(dòng)電流就會(huì)增大，斷路器就會(huì)斷開，發(fā)揮保護(hù)作用。

但是，從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)上來看，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)裝置經(jīng)常會(huì)發(fā)出誤動(dòng)作，影響電力系統(tǒng)正常運(yùn)行，出現(xiàn)差動(dòng)誤動(dòng)作的原因有很多，而發(fā)電廠發(fā)電機(jī)變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作問題的出現(xiàn)可以歸結(jié)如下：一般情況下，電流互感器分為兩種類型，一是P類，二是TP類，在穩(wěn)態(tài)前提下，要求前者不飽和，無論是穩(wěn)態(tài)還是暫態(tài)，后者都要求不飽和。如果電力系統(tǒng)中采用P類電流互感器，一旦保護(hù)區(qū)外部出現(xiàn)故障，故障區(qū)域在被切除的瞬間，就會(huì)產(chǎn)生間歇性短路問題，導(dǎo)致互感器差動(dòng)電流在短時(shí)間內(nèi)上升，產(chǎn)生保護(hù)誤動(dòng)作。如何避免這一問題是技術(shù)人員必須要思考的問題[1]。

2 變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置改造分析

2.1 整體改造方案

改造實(shí)際上是在原有裝置上進(jìn)行技術(shù)更新，因此，需要深入了解現(xiàn)有差動(dòng)保護(hù)裝置現(xiàn)狀，例如，如果裝置本身是200MW機(jī)組，改造過程中不僅要考慮到電力行業(yè)對差動(dòng)保護(hù)的要求以及改造后要達(dá)到的保護(hù)效果，同時(shí)還要考慮到本機(jī)組中特殊接口的需求。

首先，要熟悉差動(dòng)保護(hù)裝置的技術(shù)性能以及廠家制定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行審核，明確該裝置是否存在偏差或者有漏項(xiàng)問題，如果存在這些問題，需要與設(shè)計(jì)人員及時(shí)溝通；其次，認(rèn)真計(jì)算保護(hù)定值，這是非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，有相當(dāng)一部分保護(hù)誤動(dòng)作的產(chǎn)生就是由于保護(hù)定值設(shè)置不合理，一是要考慮到變壓器保護(hù)需求，二是要考慮到實(shí)際運(yùn)行故障范圍是否能與保護(hù)定值的設(shè)置保持一致。計(jì)算過程中要聯(lián)系保護(hù)裝置中上下級的配合關(guān)系，避免出現(xiàn)越級跳閘問題?？梢匝赜靡酝慕?jīng)驗(yàn)結(jié)果，但是要經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證[2]。

2.2 接口的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)改造圖紙時(shí)，要將差動(dòng)保護(hù)的原有圖紙作為重要依據(jù)，遵循原有的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，例如，在輸入交流電壓和電流時(shí)，盡量不改變原有的CT、PT編號，這樣如果改造后的裝置在使用時(shí)出現(xiàn)問題，比較容易找到根源所在，設(shè)計(jì)工作量也大大減小。要明確集成電路保護(hù)裝置與微型機(jī)差動(dòng)保護(hù)裝置之間的區(qū)別，后者要求進(jìn)入裝置的電流均采用Y型接法，就差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作來說，其屬于邏輯上的差動(dòng)。例如，互感器二次側(cè)流入裝置為in，流出裝置為out，但是主高變壓側(cè)互感器二次側(cè)均為out，整個(gè)差動(dòng)保護(hù)的配置是由微機(jī)軟件決定的，可以根據(jù)實(shí)際情況對配置進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)要注意電氣與熱工保護(hù)接口的處理，對于集成電路來說，啟動(dòng)熱控保護(hù)系統(tǒng)時(shí)，主要通過選擇出口壓板來實(shí)現(xiàn)，對于微型機(jī)保護(hù)裝置來說，主要通過跳閘矩陣來實(shí)現(xiàn)。熱控保護(hù)系統(tǒng)能否正常使用要根據(jù)實(shí)際故障類型來確定，為了保證發(fā)電廠所有設(shè)備安全使用，電氣系統(tǒng)與熱控系統(tǒng)應(yīng)該配合使用[3]。

2.3 方案問題分析

如果差動(dòng)保護(hù)裝置中選擇了TP類電流互感器，設(shè)置準(zhǔn)確限值時(shí)，要對系統(tǒng)中的一次電流進(jìn)行考慮，因?yàn)槠渲屑却嬖谥芷谛苑至?，也存在非周期性分量，誤差是根據(jù)峰值誤差確定的，要保證所有參數(shù)與大型發(fā)電機(jī)組相適應(yīng)，這樣無論從理論角度還是技術(shù)角度，TP類互感器都能夠適應(yīng)暫態(tài)工作的需求。但是，將差動(dòng)保護(hù)完全更換掉，工程量非常浩大，且成本較高，安裝和調(diào)試也非常麻煩，為了解決這一問題，可調(diào)整互感器級別。如果電流互感器的級別為5P級，要在允許范圍內(nèi)提升其額定二次負(fù)荷以及準(zhǔn)確限制系數(shù)，目前市面上性能較好的產(chǎn)品為5P20級（-800），但是由于互感器型號不對應(yīng)的原因，因此仍舊存在暫態(tài)飽和問題[4]。

2.4 方案優(yōu)化分析

主變以及高廠變的差動(dòng)保護(hù)裝置中，兩側(cè)的電流互感器特性存在差別，對其選擇時(shí)要求能夠滿足以下兩個(gè)條件：一是具備抗電流互感器飽和功能；二是差動(dòng)保護(hù)時(shí)具備雙斜率特性，方案的具體優(yōu)化如下：

首先，動(dòng)作特性曲線在制定過程中，選擇變斜率比率，合理設(shè)計(jì)斜率值，保護(hù)區(qū)域內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)動(dòng)作的靈敏度要能滿足實(shí)際需要。保護(hù)區(qū)域外發(fā)生故障時(shí)，避免裝置產(chǎn)生暫態(tài)不平衡電流。電流互感器飽和時(shí)，差動(dòng)保護(hù)裝置有可能會(huì)產(chǎn)生保護(hù)誤動(dòng)作，為了避免這一問題，在裝置中添加了電流波形監(jiān)測系統(tǒng)，根據(jù)電流波形做出正確判斷。

其次，是要差動(dòng)保護(hù)裝置對故障所在區(qū)域進(jìn)行判斷，就是看故障究竟是在保護(hù)區(qū)域內(nèi)還是在保護(hù)區(qū)域外，主要通過相電流、差電流工頻變化量來判斷。當(dāng)CT正確傳變在5毫秒以上時(shí)，保護(hù)區(qū)域外的CT飽和裝置不發(fā)出保護(hù)動(dòng)作，保護(hù)區(qū)域內(nèi)的則正好相反，發(fā)出快速保護(hù)動(dòng)作[5]。

再次，差動(dòng)及制動(dòng)電流的變化量可以在工頻變化量中反應(yīng)出來，系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，負(fù)荷電流并不會(huì)對其造成影響，也就是說，即使變壓器中出現(xiàn)了輕微故障，也能夠靈敏的檢測出來，同時(shí)，經(jīng)過改造后的裝置制動(dòng)系數(shù)比以往更大，因此具備較強(qiáng)的CT抗飽和能力。裝置改造完成以后，要按照流程開展調(diào)試工作，看其是否能夠達(dá)到理想的保護(hù)狀態(tài)，并根據(jù)調(diào)試結(jié)果制定電力系統(tǒng)安全保護(hù)措施，確保無誤以后再投入使用。

3 結(jié)束語

隨著電力事業(yè)的發(fā)展，發(fā)電廠的規(guī)模越來越大，社會(huì)生產(chǎn)以及人們生活對供電的安全性和可靠性提出了更高要求，對電壓器差動(dòng)保護(hù)裝置進(jìn)行改造、減少保護(hù)誤動(dòng)作現(xiàn)象的產(chǎn)生已經(jīng)成為一種必然趨勢。文章就對改造方案進(jìn)行分析，旨在為變壓器差動(dòng)保護(hù)改造提供理論參考。

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