35 kV變電站復(fù)壓過流保護(hù)的應(yīng)用

郭經(jīng)州

(永安煤業(yè)有限責(zé)任公司， 福建 大田 366102)

0 引言

廣平礦區(qū)高壓供電系統(tǒng)由東區(qū)35 kV變電站和西區(qū)35 kV變電站組成，東區(qū)35 kV變電站承擔(dān)蘇橋煤礦和元沙煤礦的供電任務(wù)，西區(qū)35 kV變電站承擔(dān)池坪蘆坑煤礦和水井坑煤礦的供電任務(wù)。近兩年來，廣平東區(qū)35 kV變電站曾有幾次因一些非故障但主變電流瞬間升高，導(dǎo)致保護(hù)誤動作，造成主變跳閘，影響礦井的正常安全生產(chǎn)。當(dāng)時蘇橋煤礦、元沙煤礦的地面變電站進(jìn)線開關(guān)柜正常供電，沒有發(fā)生跳閘。初步判斷，是兩個礦井迭加的瞬間電流超過礦區(qū)主變保護(hù)整定的定值，發(fā)生越級跳閘到礦區(qū)變電站的主變壓器，擴(kuò)大了停電范圍。因此，需要增設(shè)復(fù)壓過流保護(hù)，提高供電可靠性。

1 復(fù)壓過流保護(hù)工作原理

電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，常伴隨的現(xiàn)象是電流的增大和電壓的降低，過流保護(hù)就是通過系統(tǒng)故障時電流的急劇增大來實現(xiàn)的。由于大型設(shè)備的啟動也會造成電流的瞬間增大，也有可能造成保護(hù)的誤動作。為了防止其誤動作，在保護(hù)中增加低電壓元件，將PT電壓引入保護(hù)裝置中，構(gòu)成電壓閉鎖電流的保護(hù)，只有在電流的增大和電壓的降低這兩個條件同時滿足時才出口跳閘。在將過流保護(hù)用于變壓器的后備保護(hù)時，再增加一個負(fù)序電壓元件，作為一個閉鎖條件，這樣就構(gòu)成了復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)裝置。復(fù)合電壓閉鎖的過流保護(hù)原理如圖1所示。

2 復(fù)合電壓過電流保護(hù)的技術(shù)改造

2.1 原因分析

在建礦初期，廣平東區(qū)35 kV變電站主變壓器的容量是4 000 kVA，大型設(shè)備基本上未投入使用，負(fù)荷比較小，只有變壓器設(shè)計容量的20%—35%左右，因此，變壓器的后備保護(hù)使用簡單的過電流保護(hù)，完全能夠滿足保護(hù)的要求。隨著礦井的投產(chǎn)，大型設(shè)備等相繼投入使用，負(fù)荷逐步增大。由于大型設(shè)備的啟動，造成電流瞬間增大，當(dāng)電流超過主變保護(hù)整定值時，就會造成主變保護(hù)動作，造成主變開關(guān)跳閘。因此，變壓器的后備保護(hù)再使用簡單的過電流保護(hù)，就出現(xiàn)了保護(hù)系統(tǒng)的誤動作，必須進(jìn)行保護(hù)改造。

圖1 復(fù)合電壓閉鎖的過電流保護(hù)原理

2.2 改造方法

經(jīng)查閱原有變電站的設(shè)計資料與相關(guān)書籍，變壓器的后備保護(hù)在礦井生產(chǎn)布局調(diào)整后，再使用簡單的過電流保護(hù)，就會出現(xiàn)非故障但電流瞬間升高電壓變化不大時保護(hù)誤動作的問題。由于大型設(shè)備的起動會造成電流的瞬間增大，當(dāng)各方迭加的電流超過主變保護(hù)電流時，就會造成主變保護(hù)動作，造成主變開關(guān)誤跳閘。因此，在過電流保護(hù)的基礎(chǔ)上，加裝負(fù)序電壓與低電壓元件，并與過流保護(hù)的線路結(jié)合起來，組成一個完整的復(fù)合電壓閉鎖的過電流保護(hù)作為主變的后備保護(hù)，就可以解決主變誤動作的問題。

本保護(hù)反應(yīng)相間短路故障，作為變壓器等保護(hù)的后備保護(hù)，包括以下元件：

1) 低電壓元件，取自本側(cè)的電壓互感器PT或變壓器各側(cè)的電壓互感器PT。動作判斷依據(jù)，動作值小于低電壓元件整定值。

2) 負(fù)序電壓元件，電壓取自本側(cè)或變壓器各側(cè)。動作判斷依據(jù)，動作值大于負(fù)序電壓元件整定值。

3) 過渡元件，取自本側(cè)的電流互感器CT，任一相電流大于過流定值。

復(fù)合電壓閉鎖元件由相間低電壓元件和負(fù)序過電壓元件按“或”邏輯構(gòu)成。采用負(fù)序過電壓元件在對稱短路時有很高的靈敏度，在Y,d11聯(lián)接組的變壓器各側(cè)發(fā)生不對稱短路時，負(fù)序電壓的幅值發(fā)生變化，繼電器可靠動作。但負(fù)序過電壓元件不能保護(hù)三相短路，所以另外采用相間低電壓元件用于保護(hù)三相短路。

2.3 改造過程

2019年6月，確定將主變后備保護(hù)由原先簡單的過電流保護(hù)升級為復(fù)合電壓閉鎖的過電流保護(hù)。在廣平東區(qū)35 kV變電站和廣平西區(qū)35 kV變電站，均在主變保護(hù)屏加裝了負(fù)序電壓和低電壓裝置的接線，與原先的過電流保護(hù)裝置結(jié)合，組成復(fù)合電壓閉鎖的過電流保護(hù)。對新的保護(hù)重新設(shè)置定值，并進(jìn)行整組調(diào)試和試驗，確保保護(hù)投入動作靈敏可靠。

1) 過流元件KA電流取自本側(cè)的電流互感器CT，當(dāng)任一相測量電流滿足測量電流大于動作電流整定值時，過流元件動作。

2) 復(fù)合電壓判別由負(fù)序電壓和低電壓兩部分組成，取自本側(cè)。負(fù)序電壓元件對于不對稱故障有很高的靈敏度，在Y，d11聯(lián)接組的變壓器各側(cè)發(fā)生不對稱短路時，繼電器可靠動作。低電壓反映系統(tǒng)對稱性故障，當(dāng)滿足低電壓低于設(shè)定值或負(fù)序電壓高于設(shè)定值兩個條件中的任一條件時，復(fù)合電壓動作。

3) 測試時，同時加入單相故障電流和故障電壓(低電壓或負(fù)序電壓)，測試保護(hù)裝置可靠動作。

3 技術(shù)改造后的效果

廣元礦區(qū)35 kV變電站保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行完善以后，未再發(fā)生非故障越級跳閘的現(xiàn)象，供電系統(tǒng)運行平穩(wěn)，有效提高了礦區(qū)供電的安全可靠性。