500kV變壓器保護(hù)過激磁告警不能自動復(fù)歸原因分析

楊　波　徐　軍　袁仁彪　劉長發(fā)　余　超

（南方電網(wǎng)超高壓輸電公司貴陽局，貴陽　550003）

隨著電力系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)模越來越大，電壓等級也往高處發(fā)展。超高電壓等級、超長距離和超大容量的電力系統(tǒng)輸變電設(shè)備已然投入使用。各種送端低壓電容器和電抗器等補(bǔ)償設(shè)備以及長距離的超高壓輸電線路補(bǔ)償設(shè)備發(fā)揮著越來越重要的作用。這使得超長輸電線路的送端和授端母線電壓以及線路電壓趨于穩(wěn)定，且有所抬高。過去用戶端電壓偏低的狀況已很少發(fā)生。隨著各種超遠(yuǎn)距離和超高電壓等級直流線路的投入運(yùn)行，一旦換流站超高壓直流輸電系統(tǒng)發(fā)生故障，大量負(fù)荷就將轉(zhuǎn)移至交流輸電線路，使得500kV交流變電站的系統(tǒng)頻率和母線電壓均會發(fā)生變化[1]。這將會觸發(fā) 500kV母線上的變壓器過激磁保護(hù)告警。在電力系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定過后，由于母線電壓偏高的原因，500kV變壓器保護(hù)的過激磁保護(hù)有可能不自動復(fù)歸，一直處于告警狀態(tài)。本文以近期的超高壓±500kV直流輸電系統(tǒng)發(fā)生雙極閉鎖故障為例，開展交流變電站500kV變壓器保護(hù)裝置過激磁告警不自動復(fù)歸的原因分析，以期找到解決問題的方法。

1　500kV主變保護(hù)裝置情況[2]

500kV變壓器保護(hù)裝置過激磁保護(hù)定值見表1。

表1　過激磁告警部分定值

500kV變壓保護(hù)過激磁告警未返回時刻高壓側(cè)電壓最小值及頻率見表2。

表2　過激磁告警部分定值

2　過激磁保護(hù)的配置及動作邏輯

變壓器保護(hù)裝置設(shè)有定時限過激磁告警和反時限過激磁保護(hù)。過激磁保護(hù)邏輯如圖1所示。

過激磁保護(hù)的倍數(shù) N=U/Fr，其中 U和 Fr分別為變壓器高壓側(cè)母線電壓的標(biāo)幺值和頻率的標(biāo)幺值[3]。過激磁保護(hù)的動作與否與系統(tǒng)頻率和母線電壓密切相關(guān)。本文僅對母線電壓的角度對過激磁告警進(jìn)行驗證和分析。

圖1　過激磁告警邏輯圖

3　試驗驗證

3.1　驗證保護(hù)裝置過激磁告警發(fā)生

試驗設(shè)備采用ONLY-AT1266-40繼電保護(hù)測試儀和福祿克 179C數(shù)字萬用表，從保護(hù)定值得知過激磁基準(zhǔn)電壓為60.63V，本文在保護(hù)測試儀的起始電壓也設(shè)置為60.63V，此時保護(hù)不告警。采取0.1V的步長繼續(xù)給裝置緩慢加壓，當(dāng)所加電壓接近60.63V×1.05=63.66V時，每增加0.1V間隔時間為10s，當(dāng)我們所加電壓為 63.8V時，裝置采樣為 64.3V，保護(hù)過激磁告警正確發(fā)出，分別如圖2、圖3所示。

圖2　裝置告警時采樣情況

圖3　保護(hù)裝置動作時測試儀加量情況

3.2　驗證保護(hù)裝置過激磁告警返回

主變保護(hù)在此動作基礎(chǔ)上，模擬系統(tǒng)電壓下降，裝置告警自動復(fù)歸的行為；采取0.1V的步長緩慢降低電壓，當(dāng)電壓降低至 63.8V×0.96=61.23V時，裝置告警未能返回，說明電壓未降到返回值，繼續(xù)降低所加電壓，時間也間隔 10s，電壓降至 60.7V，保護(hù)過激磁告警復(fù)歸，分別如圖4、圖5所示。

3.3　試驗結(jié)論

圖4　裝置返回時的采樣情況

圖5　裝置返回時的測試儀加量情況

由試驗得知，裝置過激磁過激磁要發(fā)生則 PT二次側(cè)電壓應(yīng)大于60.63V×1.05=63.66V，裝置要能正確可靠返回PT二次側(cè)電壓應(yīng)小于61.3V，因變壓器保護(hù)裝置過激磁告警在軟件的程序內(nèi)部返回系數(shù)設(shè)置為0.96，根據(jù)表1定值可知，返回倍數(shù)為n=1.05×0.96=1.008，其返回電壓應(yīng)為60.63V×1.008=61.12V，因保護(hù)裝置自身電壓采樣存在 0.4～0.5V的誤差，從而得出所加外部電壓應(yīng)為61.12V-0.4V= 60.7V，所以，當(dāng)繼保測試儀加量降至60.7V時，主變保護(hù)可靠返回。

3.4　原因分析

截取了一個時間段的母線電壓曲線，如圖6所示。

圖6　保護(hù)裝置動作時測試儀加量情況

如果系統(tǒng)母線電壓始終穩(wěn)定運(yùn)行在 533kV附近，最小值為530kV，那么PT二次側(cè)實際最低電壓為530/500×1.732=61.2V，加上裝置采樣誤差0.4V，則裝置感受到的電壓為 61.6V，此時主變保護(hù)裝置不能自動返回。因此，現(xiàn)有的系統(tǒng)運(yùn)行條件和電壓曲線保護(hù)裝置不能自動復(fù)歸。

3.5　解決辦法

1）調(diào)整系統(tǒng)電壓，使系統(tǒng)電壓降至 530kV以下，隨著500kV電力網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，系統(tǒng)電壓也越來越穩(wěn)定，各種補(bǔ)償設(shè)備的投入使用以及智能調(diào)節(jié)，已經(jīng)很難通過運(yùn)行方式來調(diào)低系統(tǒng)電壓。

2）改變保護(hù)定值所設(shè)置的返回系數(shù)，適當(dāng)調(diào)高返回系統(tǒng)至0.97，將是一個行之有效的解決辦法。

4　結(jié)論

隨著電力系統(tǒng)電壓的逐步升高，解決保護(hù)裝置告警的情況迫在眉睫，為徹底解決保護(hù)告警后不能自動返回，是否可以考慮更智能的保護(hù)裝置來自適應(yīng)電壓。