1000kv特高壓變壓器保護(hù)方案的選擇

1000kv特高壓變壓器保護(hù)方案的選擇

1000kvv壓容量大，運(yùn)行復(fù)雜，工作壓級(jí)高。對(duì)高壓裝置的安全運(yùn)行有很大影響。此外，由于高壓裝置本身結(jié)構(gòu)的特殊性，對(duì)高壓裝置的可靠性、靈敏性和速度要求更高。1000kV晉東南(長(zhǎng)治)站變壓器采用天威保變有限公司生產(chǎn)的自耦變壓器,除了主體變外,還單獨(dú)配置一臺(tái)調(diào)壓補(bǔ)償變,考慮到主體變差動(dòng)保護(hù)對(duì)調(diào)壓補(bǔ)償變調(diào)壓、補(bǔ)償繞組匝間短路靈敏度不高,因此單獨(dú)增設(shè)了調(diào)壓補(bǔ)償變差動(dòng)保護(hù)。本文主要從特高壓變壓器差動(dòng)保護(hù)原理與配置、保護(hù)電流極性與調(diào)試方面展開分析,希望能為特高壓變壓器保護(hù)調(diào)試人員提供一點(diǎn)參考。1變壓器保護(hù)及保護(hù)特高壓晉東南(長(zhǎng)治)站1000kV主變保護(hù)為雙層化配置,第一套保護(hù)保護(hù)采用南瑞繼保的RCS-978HB變壓器成套保護(hù)裝置,第二套保護(hù)采用南自的SGT756數(shù)字式變壓器保護(hù)裝置。特高壓變壓器保護(hù)包括主體變壓器保護(hù)和調(diào)壓補(bǔ)償變壓器保護(hù),且各自設(shè)有獨(dú)立的電量保護(hù)和非電量保護(hù)。主變保護(hù)柜A為第一套變壓器主體保護(hù)(包括主保護(hù)和后備保護(hù)),主變保護(hù)柜B為第一套調(diào)壓補(bǔ)償變差動(dòng)保護(hù)及調(diào)壓補(bǔ)償變非電量保護(hù),主變保護(hù)柜C為主體變非電量保護(hù),主變保護(hù)柜D為第二套變壓器主體保護(hù)(包括主保護(hù)和后備保護(hù)),主變保護(hù)柜E為第二套調(diào)壓補(bǔ)償變差動(dòng)保護(hù)。1.1主體變差動(dòng)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試特高壓變壓器主體變主保護(hù)主要包括差動(dòng)保護(hù)和非電量保護(hù),其主體差動(dòng)保護(hù)與常規(guī)的500kV變壓器差動(dòng)保護(hù)配置相比,增加了零序(分差)比率差動(dòng)保護(hù)及工頻變化量比率差動(dòng)。主體變差動(dòng)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試與常規(guī)差動(dòng)保護(hù)調(diào)試基本一致。主體變差動(dòng)保護(hù)配置如表1所示。主體變非電量保護(hù)配置與500kV相似,這里就不單獨(dú)介紹。高、中壓側(cè)后備保護(hù)配置主要包括零序(方向)過流保護(hù)、過激磁保護(hù),相間阻抗保護(hù)、過負(fù)荷告警;低壓側(cè)后備保護(hù)配置包括過流保護(hù)和過負(fù)荷告警;公共繞組保護(hù)配置包括零序過流保護(hù)和過負(fù)荷告警,其零序電流來自于自產(chǎn)。文獻(xiàn)對(duì)特高壓變壓器本體保護(hù)配置進(jìn)行了比較系統(tǒng)的介紹,這里也不再進(jìn)行詳細(xì)說明。1.2壓電保護(hù)變差動(dòng)保護(hù)較少調(diào)壓補(bǔ)償變保護(hù)配置調(diào)壓變差動(dòng)保護(hù)、補(bǔ)償變差動(dòng)保護(hù)和非電量保護(hù),無后備保護(hù)。調(diào)壓補(bǔ)償變的線圈匝數(shù)占整個(gè)變壓器匝數(shù)的比例相對(duì)較少,中國(guó)電科院進(jìn)行1000kV變壓器保護(hù)動(dòng)模試驗(yàn)證明發(fā)生調(diào)壓補(bǔ)償變?cè)验g短路故障時(shí)可能出現(xiàn)主體變差動(dòng)保護(hù)靈敏度不夠的情況,因此調(diào)壓補(bǔ)償變配置了差動(dòng)保護(hù)。單獨(dú)配置的調(diào)壓補(bǔ)償變的差動(dòng)保護(hù)主要是用來提高小故障情況下的靈敏度,所以無需為其配置差動(dòng)速斷保護(hù)。調(diào)壓補(bǔ)償變非電量保護(hù)配置主要包括壓力釋放跳閘、油溫高跳閘、重瓦斯跳閘、輕瓦斯報(bào)警、油位異常報(bào)警、油溫高報(bào)警。2極性分析TA極性對(duì)差動(dòng)保護(hù)至關(guān)重要,現(xiàn)場(chǎng)特高壓變壓器的實(shí)際一次TA極性如圖1所示,可以根據(jù)保護(hù)配置的極性要求判斷出接入保護(hù)裝置相應(yīng)的TA二次極性。本文以南自SGT756保護(hù)裝置為例進(jìn)行極性分析,RCS-978HB保護(hù)裝置分析類似。特高壓變壓器高、中、低壓側(cè)電流互感器(TA1、TA2、TA3(1)、TA3(2))極性與500kV變壓器TA極性類似,TA一次極性端靠近母線側(cè)(主變外側(cè)),調(diào)壓補(bǔ)償變是由TA4、TA5、TA6、TA7四組變壓器升高座電流組成調(diào)壓補(bǔ)償變差動(dòng)保護(hù),調(diào)壓變差動(dòng)電流取的是TA5、TA6、TA7矢量和,補(bǔ)償變差動(dòng)電流取的是TA4、TA6、TA7矢量和,其中TA6、TA7為調(diào)壓變、補(bǔ)償變差動(dòng)保護(hù)公用的TA。2.1統(tǒng)一控制函數(shù)調(diào)壓變保護(hù)TA5、TA6、TA7一次電流分別為對(duì)應(yīng)歸算后(計(jì)算平衡系數(shù)后)二次電流為根據(jù)差動(dòng)保護(hù)原理,調(diào)壓變差流關(guān)系式如式(1)所示:當(dāng)調(diào)壓變發(fā)生內(nèi)部故障時(shí),TA5、TA6、TA7中的一次電流的方向如圖1所示。對(duì)于調(diào)壓變,TA5、TA6極性指向調(diào)壓變,而TA7的極性指向母線(調(diào)壓變外側(cè)),如要滿足式(1),則須要求:(1)TA5、TA6應(yīng)S2出線,即TA5、TA6反極性;(2)TA7應(yīng)S1出線,即TA7正極性。2.2補(bǔ)償變外側(cè)保護(hù)補(bǔ)償變套管TA4、TA6、TA7一次電流分別為對(duì)應(yīng)歸算后(計(jì)算平衡系數(shù)后)二次電流為根據(jù)差動(dòng)保護(hù)原理,補(bǔ)償變差流關(guān)系式如式(2)所示:當(dāng)補(bǔ)償變發(fā)生內(nèi)部故障時(shí),TA4、TA6、TA7中的一次電流流向如圖2所示。對(duì)于補(bǔ)償變,TA4、TA6、TA7的極性均指向母線側(cè)(補(bǔ)償變外側(cè)),如要滿足式(2),則須要求TA4、TA6、TA7應(yīng)S1出線,即TA4、TA6、TA7均為正極性。從以上分析可知,存在兩個(gè)問題:(1)TA6和TA7為調(diào)壓變差動(dòng)保護(hù)與補(bǔ)償變差動(dòng)保護(hù)公用TA,在調(diào)壓變差動(dòng)保護(hù)中,要滿足式(1)要求,則TA6應(yīng)S2出線,而在補(bǔ)償變差動(dòng)保護(hù)中,要滿足式(2),則要求TA6應(yīng)S1出線;(2)特高壓變壓器采用中性點(diǎn)無勵(lì)磁調(diào)壓,共9個(gè)檔位,1—4檔為正檔,5檔為額定檔,6—9檔為負(fù)檔,當(dāng)主變處在1—4檔時(shí),調(diào)壓變電流方向?yàn)檎?反之,當(dāng)主變處于6—9檔時(shí),調(diào)壓變中電流方向?yàn)樨?fù),即當(dāng)變壓器檔位變換時(shí),調(diào)壓變升高座TA5、TA6的極性也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化,那么升高座TA7的電流極性也需與TA5、TA6極性相匹配而變化,但調(diào)壓變檔位變化不會(huì)對(duì)補(bǔ)償變繞組TA極性產(chǎn)生影響。2.3變壓器保護(hù)設(shè)計(jì)為解決調(diào)壓變、補(bǔ)償變差動(dòng)保護(hù)中公用TA6不同極性要求的問題,同時(shí)為了簡(jiǎn)化二次接線,調(diào)壓補(bǔ)償變差動(dòng)保護(hù)用TA4、TA5、TA6、TA7二次電流極性均以朝母線側(cè)(變壓器外側(cè))為極性端(即TA4、TA5、TA6、TA7均以S1出線),各側(cè)TA均采用星型接線方式接入保護(hù)裝置,TA極性可通過保護(hù)裝置軟件修改,調(diào)壓補(bǔ)償變差動(dòng)保護(hù)裝置內(nèi)部TA定值如表2所示。特高壓變壓器在不同檔位運(yùn)行時(shí)將會(huì)引起調(diào)壓變中電流大小和方向發(fā)生變化,當(dāng)變壓器處在1—4檔時(shí),調(diào)壓繞組電流方向?yàn)檎?反之在6—9檔時(shí),調(diào)壓繞組電流方向?yàn)樨?fù),當(dāng)變壓器處于5檔時(shí),公共繞組直接接地,此時(shí)沒有電流流過調(diào)壓繞組,調(diào)壓變差動(dòng)保護(hù)裝置只保留TA7電流,即相當(dāng)于過流保護(hù),動(dòng)作值仍為差動(dòng)保護(hù)電流整定值。由于變壓器處于不同檔位時(shí)運(yùn)行參數(shù)不同,調(diào)壓補(bǔ)償變保護(hù)裝置共設(shè)置9個(gè)定值區(qū),當(dāng)檔位為6—9檔時(shí),調(diào)壓變角側(cè)TA7電流的極性軟件會(huì)自動(dòng)改變,同時(shí)匹配調(diào)壓變升高座TA5、TA6的極性變化,從而確保了負(fù)檔位時(shí)調(diào)壓變差動(dòng)保護(hù)正確性,調(diào)壓檔位變化不會(huì)對(duì)補(bǔ)償變繞組TA極性產(chǎn)生影響。3調(diào)解和補(bǔ)償損失的動(dòng)態(tài)保護(hù)試驗(yàn)3.1正極性回流裝置當(dāng)調(diào)壓裝置在正檔(即1—4檔)時(shí),TA5、TA6、TA7二次電流為正極性流入裝置。由于裝置內(nèi)部定值中將TA5、TA6電流極性設(shè)定為負(fù)極性,當(dāng)加入三側(cè)同極性電流時(shí),裝置顯示調(diào)壓變差流幾乎為零,可以證明裝置差動(dòng)保護(hù)極性完全能夠滿足調(diào)壓變差流平衡式(1)。3.2隨所壓變星側(cè)極性變當(dāng)調(diào)壓裝置在負(fù)檔(即6—9檔)時(shí),TA7二次電流成負(fù)極性流入裝置;調(diào)壓變差動(dòng)保護(hù)裝置,在調(diào)壓變差動(dòng)程序內(nèi)改變調(diào)壓變角側(cè)電流極性(即TA7),調(diào)壓變星側(cè)極性不變(即TA6)。檔位在6檔時(shí),模擬調(diào)壓變?nèi)齻?cè)TA二次電流極性,加入TA6和TA5同相電流,TA7反向電流,校驗(yàn)調(diào)壓變差動(dòng)保護(hù)裝置電流極性。裝置內(nèi)部定值中將TA5、TA6電流極性設(shè)定為負(fù)極性,為滿足差流平衡式調(diào)壓變差動(dòng)程序內(nèi)將TA7極性設(shè)為負(fù)極性,當(dāng)加入三側(cè)不同極性電流時(shí),裝置顯示調(diào)壓變差流幾乎為零,可以證明裝置差動(dòng)保護(hù)極性完全能夠滿足調(diào)壓變差流平衡式(1)。3.3a.不同電流幅值檔位在5檔(額定檔)時(shí),加入三側(cè)電流校驗(yàn)調(diào)壓變差動(dòng)保護(hù)裝置電流極性。由表6的測(cè)試數(shù)據(jù)可看出:TA5、TA6電流幅值在額定檔時(shí)不參與調(diào)壓差動(dòng)保護(hù)差流計(jì)算,差流直接反應(yīng)TA7的電流幅值,當(dāng)差流大于最小動(dòng)作電流值時(shí),調(diào)壓變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。調(diào)壓差動(dòng)保護(hù)程序內(nèi)將TA6、TA5平衡系數(shù)設(shè)定為零,因此校驗(yàn)中加入TA5、TA6電流時(shí),裝置顯示電流值為零,在5檔(額定檔)調(diào)壓變差動(dòng)保護(hù)平衡式將不存在,也不存在比率差動(dòng)保護(hù)了。3.4電流接頭極性補(bǔ)償變差動(dòng)是由TA6、TA4、TA7電流繞組構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)的,各繞組的二次電流接線極性如圖1所示。檔位調(diào)節(jié)對(duì)補(bǔ)償變保護(hù)無影響,不同的檔位不會(huì)影響TA6、TA4、TA7繞組電流極性。當(dāng)加入三側(cè)不同極性電流時(shí),裝置顯示調(diào)壓變差流幾乎為零,可以證明裝置差動(dòng)保護(hù)極性完全能夠滿足補(bǔ)償變差流平衡式(2)。4變壓器二次壓壓保護(hù)1)特高壓變壓器采用中性點(diǎn)無勵(lì)磁調(diào)壓方式,并且獨(dú)立設(shè)置調(diào)壓補(bǔ)償變,具有結(jié)構(gòu)優(yōu)越性和運(yùn)行可靠性。2)特高壓變壓器由主體變、調(diào)壓補(bǔ)償變兩部分組成,由于結(jié)構(gòu)的獨(dú)特性,特高壓變壓器保護(hù)也具有特殊