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知识收藏 |干式变压器、电抗器的差动试验及电流

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文章来源:北京创联汇通电气 ????? 发布时间: 2020-12-10 09:19:51
导读:干式变压器、电抗器的差动试验及电流互感器的正确接线TA的二次接线极性必须符合继电?;さ囊?,以下面几次事故为例。2001年6月17日某站500kV5032断路器C相TA发生永久性接地故障:

干式变压器、电抗器的差动试验及电流互感器的正确接线TA的二次接线极性必须符合继电保护的要求,以下面几次事故为例。2001年6月17日某站500kV5032断路器C相TA发生永久性接地故障:500kVII母线两套母线?;ADSS/S、BP-2A动作;某线线路?;ち讲郘FP-901A、CSL-101A动作;某线允许式通道FOX-40、STK-01开放,某站LFP-925故障判别装置动作。继电?;ざ髁等缤?示,继电?;ざ餍形治鋈缦拢?nbsp;母线、线路继电?;ざ髡罚诒;ざ骱?,5033、5032、5012及某站的联系断路器5022、5023同时跳开,及时切除了故障,但是LFP-925故障判别装置不应发出动作信号,在立即对某站的继电保护动作情况分析后,发现500kV某线的电抗器?;び捎谠鸭浔;ざ魑蠓⒘似舳圆嘣短藕?。在?;ぶ圃斐Ъ业募际踔傅枷?,终于发现是电抗器的零序TA的二次极性接反造成了以上情况的发生。 另一次是2003年6月9日15点23分,200kV某线路发生故障,500kV某站系统潮流增大,#2主变零序差动?;の蠖?,定值零序差动启动电流值为0.18A,TA变比1250/1,干式变压器跳闸。分析原因证明是在当年5月进行保护屏更换时?;ぷ爸玫墓踩谱槎蔚腡A输出极性接入方向与正确接线相差180°,差动电流大于零差动作值造成事故发生。 2 事故原因的分析   2.1 电抗器匝间?;と菀追⑸奈侍?nbsp;  2.1.1电流采样值选自于电抗器中性点零序TA必须注意二次极性接线 固然零序TA对电抗器的内部故障具有灵敏性高、选择性好的优点,但是,电抗器零序TA的输出极性在现场安装时没有准确的试验、技术原理较复杂,工作人员不容易接对。

2.1.2匝间?;さ牟裳滴薹ㄅ斜?nbsp;500kV某线电抗器匝间?;の行缘鉚A,由于正常运行时只有很小的不平衡电流,在电抗器带负荷后不可能用伏安相位表测量电压与电流的相位的准确性。 

2.2干式变压器零序差动保护容易发生问题的分析 2.2.1干式变压器零序差动?;さ牟裳?nbsp;  I01,I02,I0CW,分别为I侧、II侧和公共绕组侧的零序电流,因此各侧的TA输出极性接入必须符合设计要求,如果任何一侧不符合,没有按差接线接法,在正常和外部故障时,流入继电器的电流为三侧之和,外部短路电流使继电器动作。 对新型微机保护原理与TA输出的接线容易接错。厂家说明书中关于“零序比率差动原理……当满足以上条件时,零序比率差动动作,零序各侧的零序电流通过装置自产得到,这样可以避免各侧零序极性校验问题”。主要是指装置内部的原理,决不能认为在干式变压器较好次冲击?;っ挥卸?,各侧的极性在装置内部自己调整正确,没有继续检查的必要。实际应该用高压侧及公共绕组的冲击波形图进行分析才能得出正确的结论。2.2.2干式变压器带负荷电流小影响测量 装置经测量后的各侧功率方向分析不够,有时,干式变压器所带负荷较小,无法通过相角来判断。2.2.3用波形图分析 对RCS系列的干式变压器?;ぴ诮虾么纬寤魇?,没有用高压侧及公共绕组的冲击波形图进行分析,没有利用这次良好的判别机会来纠正公共绕组的极性,以至发生了越级跳闸的事故。 针对以上的事故原因分析,我们必须找出明确的解决方案。必须对新型微机保护的原理熟悉理解

3.1超高压电抗器的匝间?;さ脑碛胫行缘鉚A二次的正确接线 1匝间?;ぴ?nbsp;为由电抗器高压零序电流、零序电压组成的零序阻抗继电器,当电抗器匝间短路K1及内部单相接地故障K2时,零序源在电抗器内部,既由电抗器向系统送出零序功率。如图2所示。此时零序电压与零序电流的关系为Uo=- IoJxLo,端口测量到的是系统的零序阻抗。当电抗器外部单相接地故障K3时,零序源在电抗器的外部,零序电压及零序电流的关系为Uo=IoJxLo,因此,?;さ脑砭哂忻飨缘姆较蛐浴?nbsp;3.1.2明确TA的接线正确性  在500kV某变电站的电抗器?;て辽辖辛薚A接线的正确性分析,查清由互感器端子到继电?;て恋牧吆推辽霞痰缙鞯募?,同时用试验进行验证。 原来的试验接线如图3所示,根据技术要求为故障电流流向电抗器为动作功率。3.1.3 试验结果  试验过程:在电流回路加K1进3Io(定值),在电压回路L603~N600加Ua~0(20V),相角为85°(零序电流流向电抗器),装置可靠动作。然后相角为180°+85°(模拟反方向)装置应不动。以上为某线高抗器匝间保护接线原理及试验过程 现场分析认为此接线不符合匝间?;さ脑?,由厂家技术人员参加指导,其正确动作向量如图5示。 在矢量图中可以明显看出,故障电流大于3Uo105°为较灵敏动作线,而目前的接线为TA的二次输出是故障电流小于3Uo105°为较灵敏动作线,相差180°。因此将中性点TA二次输出电流的k1与k2的端子排里侧内部接线做如下改动:SD72在下面(原在上面),XC4改在上面。并做试验结果如下:在端子排Ua(3Uo)加超前75°电压20V,电流(Io)加超出定值(0.05A)1.0A,匝间保护动作,相角为180°+75°(模拟反方向)装置不动。

试验结果符合矢量图要求,与电抗器的匝间短路动作行为相符,在线路故障时不会误动,以上试验相当于零序电流流出电抗器。完善后投入运行。3.1.4 超高压电抗器多采用分相式结构二次接线中性点TA可以对匝间?;し从沉槊簦煽?。但是比起电流量取自高端的A、B、C三相自产零序电流接线正确性有不足见图6。3.1.4.1中性点TA使用的不足之处 发生电抗器匝间?;さ募嗫氐缌鞑荒芊从持行缘懔阈騎A的不正常电流。微机型WDK-600电抗器?;た梢跃弑付舷叩萒A二次断线的闭锁保护的功能,但是必须是图5的三相自产零序电流接线,它先先要躲过正常工况下由于三相电压不平衡引起的零序电压及三相TA不一致引起的零序电流,当电抗器发生TA断线及TV断线时,都闭锁匝间?;ぃ歉軹A断线的闭锁原理A、Imin(Ia,Ib,Ic)〈0.1In   Ia,Ib,Ic为某一端的三相电流B、本端3Io〉0.3InC、对端3Io〈0.3InD、Id〈1.2In  以上四个条件必须同时满足,才判TA断线,因此,电抗器中性点零序TA 的断线不闭锁匝间?;ぁ?nbsp;3.1.4.2  优先的设计: 山东某变电站的超高压电抗器的二次接线设计都为取自高端的A、B、C三相自产零序电流:极性为由母线指向电抗器为正,3Io=Ia+Ib+Ic接线,零序电压接线分别取自3Uo或者?;つ诓孔圆阈虻缪梗?Uo=Ua+Ub+Uc,动作带有方向性,使得匝间?;ぴ谙呗废虻缈蛊魇渌投搪返缌魇倍?,当电抗器向线路输送短路电流时不动作。因此,采用以上的设计比较可靠,不会出现500kV蒙照线采用中性点TA出现误动的现象。3.2 干式变压器零差?;さ脑碛胝方酉?nbsp;  500  kV某变电站#2干式变压器的零差保护内部与TA的二次极性正确接线原理图如图7所示:零序比率差动?;ぶ饕τ糜谧择罡墒奖溲蛊?,其动作方程如下:Iod >Iocdqd               Ior≤0.5InIod>Kobl[Ior-0.5Io]+ Iocdqd Ior=max{∣Io1∣,∣Io2∣,∣Iocw∣} Iod=∣Io1+ Io2+ Iocw∣其中Io、Io2、Iocw分别为I侧、II侧和公共绕组侧零序电流,Iocdqd为零序比率差动起动定值,Iod为零序差动电流,Ior为零序差动制动电流,Kobl为零序差动比率制动系数整定值,In为TA二次额定电流。当满足以上条件时,零序比率差动动作。零差各侧零序电流通过装置自产得到,这样可避免各侧零序TA极性校验问题。正常运行及外部故障时,依克??煞蚨桑谧爸媚诓康缌髯芎臀?。但是当Iocw的二次极性接反时,情况就截然不同,特别是当区外故障时Io+Io2+Iocw>动作值,保护产生误动。由于微机保护具有在线自动检测功能,人工调试的工作量大大减少,由微机软件实现?;さ墓δ?,只要通过大纲所列各项试验项目,证明硬件是完好的,并且程序没有改变,那么装置的各项功能就必然是正确的,但是有一些项目是自动检测所无法代替的,例如绝缘试验、数据采集系统的精度和线行度试验、互感器二次极性的试验以及开关量输入和输出回路的测量等,因此,装置刚带负荷期间的采样值、一次电流、电压的测量相对极性关系及变比必须做全面。3.2.1 极性接线错误完全可以避免  运用极性测量法判断TA 二次极性的正确 。家《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》中13.17.4规定:较根本的办法是查清电压及电流互感器极性,所有由互感器端子到继电?;て恋牧吆推辽狭阈蚍较蚣痰缙鞯募?,做出综合的正确判断。在图5中可以看出 ,500kV、220kV侧均是3/2断路器接线的和电流方式,依克??煞蚨?,在装置内部电流总和为零,因此,各侧的两组TA的极性应该以本身对应母线为正相同极性,中性点的极性应该以地为正,与两侧的极性相同。具体讲,零序差动保护的三侧试验时先先应认真按设计检查其端子排接线。通常使用交流法、直流法、组别法来检查极性正确,其中以直流组别法较方便、较容易发现接线错误。由于互感器匝比K1= U1/U2 = W2/W1,取试验电源为6×1·5V#1电池串联组,在A、B、C相的二次输出a、x处按星接正、非星接负原则接0~100uA中间刻度微安表3只。根据表计摆动方向确定,结果如图表所示。组别(极性) 测量方法:在互感器一次绕组加入A、B、C、之间加入9伏电压(瞬间断开)将互感器另一侧合上接地刀闸,以形成组别,二次绕组ab、bc、ac 感应电势,如表计指示不符表1要求或很小,应认为是否有短路接线错误,及时纠正。公共绕组的试验应在高压侧进行,不可在中压侧进行,否则因公共绕组的反电势得出错误的结论。较后恢复原状态和清理现场。经试验,更换?;て粮亩蟮?011、5012、2211、2212 断路器TA二次组别、干式变压器高压、中压、低压、公共绕组套管及断路器TA组别全部为12点接线。3.2.2 TA的极性必须与?;て猎硪恢?。?;て凉娑ǖ囊陨纤傅姆较蚓荰A的正极性端在母线侧情况(本体断路器方向),中性点地为正极性,具体参见前面保护配置图。对于零差?;?,可以通过干式变压器的空充试验进行校验。由于在干式变压器空投时,?;ぷ爸靡话慊崞舳耸苯;ぷ爸玫牧阈虿疃缌鞯牟ㄐ味ㄒ宄隼?,若是从高压侧空投,则高压侧自产零序电流与公共绕组侧自产电流的波形应该反相位。2003年10月16日在500kV某站对#1干式变压器更换为微机?;て潦保邮?2干式变压器公共绕组极性接反,没有用空投试验波形判别的教训,用5012断路器对刚更换?;ぷ爸玫?1干式变压器进行冲击时,立即对RCS-978C干式变压器?;ぷ爸玫募锹疾ㄐ谓辛巳险娣治觥?nbsp;波形图对5012断路器及公共绕组的冲击电流表达清晰,以高压侧IAH的在同一时间的波形与公共绕组IACW的波形比较,相角相差180°。结论:极性正确。3.2.2 带负荷试验家《继电?;ぜ暗缤踩远爸眉煅樘趵分械?4.2节规定::对新安装的或设备回路经较大变动的装置,在投入运行以前,必须用一次电流和故障电压加以检验,以判定:电流差动?;ぃ赶?、发电机、干式变压器的?;?、线路纵差及横差等)接到?;せ芈分械母髯榈缌骰芈返南喽约怨叵导氨浔仁欠裾?。在干式变压器三侧带负荷后,用ML100型钳形多功能查线仪以系统电压Ua为基准,测量干式变压器三侧的电流相角认真分析:相角符合潮流方向、辐值参数与TA变比正确、相序正确。无误后,投入运行。

4两次事故的电流相角的畸变2006年6月26日,500kV某站新上3号主变投运,在空载投切干式变压器试验过程中,先次冲击,干式变压器差动保护动作,冲击不成功;后又进行第二次冲击,仍然不成功,差动保护动作。事后,我们收集现场资料,根据?;ざ髑榭黾肮收喜ㄐ味猿寤鞑怀晒υ蚪辛朔治?,结果如下。 从?;ぬ⒈ǜ嫔峡矗教撞煌碇贫牟疃;ぃúㄐ沃贫托巢ㄖ贫┚鞒隹凇?垂收喜ㄐ危ㄈ缤?),虽然冲击时的直流分量很大,三相波形偏向时间轴的一侧,但是三相电流都很大,波形平滑、连贯、无间断角,同正常干式变压器空载冲击时的波形(如图9)有所不同。同时,还可以发现在相位上,A、C两相几乎同相, B相与A、C两相反相(差180度)。 B相低压侧绕组反接时的相量图如图所示,由于绕组接反,干式变压器△侧产生了不平衡电压Uk,由于绕组阻抗很小,继而产生了很大的环流Ik。  更改了干式变压器b相的一次接线组别,见图10,与相关二次绕组极性,该干式变压器一次送电成功。又一次干式变压器故障时某站天气晴朗,气温炎热户外达42度,站内无任何操作。该干式变压器于2004年7月8日投产。事隔18天后跳闸,先先怀疑是设备的质量问题。但是对主变取油样色谱进行分析正常,经检查站内一次设备无明显故障点。立即对?;て恋墓踩谱榱阈虺隹谘拱褰辛私獬?,对#2干式变压器进行了强送,一次侧480MW,二次检查发现干式变压器B保护屏一直处在公共绕组过流?;ざ髯刺们偷缌鞅矶愿墒奖溲蛊鞴踩谱榻辛思觳?,发现零序电流达到0.532A(定值0.34A  6.5S)。我们在#2干式变压器汇控柜进行二次电流测量,较后排除了零序电流是由?;て恋哪诓炕芈芬鸬摹?nbsp;通过在对由汇控柜到本体CT的六角图的测量中结果证明了是由于电缆的绝缘损坏,从而与电缆的?;そ拥氐阈纬杀蘸系亩搪坊妨? 以分相差动的A4271为基准测量公共绕组4281的相角:A4281电流0.371A,角度0°;B4281电流0.372A,角度120°;C4281电流0.368A,角度312°,由于C相电流的回路接地引起角度相位明显的向A相滞后312度,与标准差72度,并且产生零序电流,N4281的不正常电流达到0.495A,超过定值,引起B保护柜的零序过流动作,C相电流的严重偏移是造成这次跳闸的主要原因。见图11.

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