微机变压器保护典型设计介绍

2001年9月ElectricPowerAutomationEquipmentSep.2001

微机变压器保护典型设计介绍

刘　群1,曹凯丽1,武慧霞2,龚彤梅2

(11安徽省电力中心调度所,安徽合肥230061;21郑州电业局,河南郑州450006)

摘要:针对现有主变保护在配置和整定上存在的问题,结合安徽省微机变压器保护典型设计的保护配置方案,深入讨论了典型设计中各保护配置的目的、特点及整定原则,特别是在主变高低压侧后备保护的选配方面,有其独到之处,并对变压器的运行方式、TA断线闭锁的投退作了一些探讨。详尽介绍了为使微机变压器保护装置便于运行及维护所采取的具体措施及改进办法。关键词:变压器保护;典型设计;配置及整定中图分类号:TM40315　　　文献标识码:B　　　文章编号:1006-6047(2001)09-0035-03　　微机主变保护在提高了保护可靠性、灵敏度的同时,极大地减轻了运行维护、调试工作量。其具有的在线检测功能,更是常规保护难以实现的。微机保护取代常规主变保护势在必行,但在具体应用中,由于各地对“规程”的理解、保护的侧重点及运行方式和习惯不同,再加上软件修改十分方便,功能增减容易,致使各地的主变微机保护在配置和整定上千差万别,给制造、设计、运行等部门均带来诸多问题。如何在安全可靠、经济实用的基础上使保护配置和整定有一个较为统一、合理、实用的方案,是现阶段首先要解决的问题。对此,安徽省电力中心调度所与设计院联合完成了主要针对降压变压器的《安徽

(以下简电网主变压器微机保护及二次线典型设计》

称典型设计),并通过了省局组织的专家评审,得到了专家们一致的好评和肯定。现将典型设计的基本原则简要介绍如下。

置变压器后备保护得以弥补。b.简化了二次回路、节约了投资,减少了因二次回路接线复杂造成的保护误动,从全国近两年主变保护动作统计分析看,二次回路的复杂性是造成主变保护不正确动作的主要原因之一,一主一后的配置比双主一后的配置节约资金10%以上。后备保护各侧分开完全是在充分贯彻“反措”精神的基础上,加强了装置的整体可靠性、安全性。

综上所述,采用一主一后的配置,在节省投资、简化回路的同时,并没有降低保护的可靠性、安全性。

2　后备保护的配置[1]

近年来,由于主变后备保护在配置上不够完善,当中、低压侧特别是低压侧母线故障,而保护或断路器拒动时,因高压侧后备保护灵敏度不够,无法切除故障,造成烧毁主变甚至引发大面积停电的事故时有发生,教训深刻。为此,要求主变后备保护的配置应确保从主变高压侧TA到中、低压母线的各个电气部位,都有能满足各种运行方式和检修方式下电网稳定要求的后备快速切除手段,并具备相邻电气设备的远后备功能。具体配置如下:

a.高压侧复压闭锁过流保护和零序过流为一段一时限,保护动作跳开三侧断路器,电流取变压器高压套管TA,保护的复压闭锁经压板引入三侧电压。这样确保了主电源侧有一套对三侧都有足够灵敏度的保护段,又可以随整定和运行方式的不同而灵活投、退各侧电压。该保护的主要作用是在中、低压侧保护拒动时,起后备作用。

b.高压侧复压闭锁方向过流和零序方向过流保护为一段两时限,第一时限跳本侧断路器,第二时限跳三侧断路器,方向指向变压器。电流取高压侧TA,保护范围是TA至变压器引线及变压器高压绕组一部分,其第一时限的整定可以只与变压器瞬时动作保护配合,如差动保护、瓦斯保护。因此,

1　组屏方案

组屏方案的基本原则是:简单实用,安全可靠,

经济。因此,典型设计采用一主一后、主后分开的方式,即一套主保护和一组后备保护,主保护和后备保护分别置于不同的机箱,后备保护各侧分开完全。选用一套主保护是基于如下2点考虑:

a.现有较成熟的差动保护所应用的原理基本相同,所不同的是躲励磁涌流的方式不同,而各种原理的涌流鉴别元件,都只能做到变压器故障时不误闭锁保护,同时却存在变压器合闸时因未能躲过涌流导致误跳闸的可能性。因此,采用两套不同躲励磁涌流原理的差动保护,只是增加了误动几率,而没有真正达到双重化防拒动的目的。当然,单套差动保护,会因差动保护短时停役,造成差动保护范围内某些电气部位保护薄弱的问题,这可以通过合理配

收稿日期:2000-10-16;修回日期:2000-11-10

　　　　　　　　　　　　　　　　　　电36力自动化设备　　　　　　　　　　　　　　　2001年

时间可以整定较短。这样,既可作为差动保护的补充,又避免了差动保护在运行中短时停役的可能,此时TA至变压器引线间无保护的问题。

c.失灵保护电流判别元件,高压侧电气量保护动作均启动失灵,电流取高压侧TA,主要考虑失灵保护误动情况较多,如主变中、低压侧保护都启动失灵,必定使接线复杂,增加了失灵保护误动的几率,再一个原因是不考虑低压和高压或中压和高压开关同时拒动的情况。电流取高压TA的目的是解决在TA与变压器之间的引线发生故障时,如高压侧开关拒动,对于变压器中、低压侧无电源的情况,若电流取自变压器套管TA,失灵保护就不能启动,从而造成失灵保护拒动的问题。

d.旁路代时,方向过流、方向零序和失灵保护电流判别元件退出,其相应功能由旁路开关保护代替,也就是说旁路代变压器时,将旁路开关保护投入,以补充退出的方向保护,以避免切换回路过于复杂。

e.中性点零序(三卷变),一段一时限,保护动作延时跳开三侧断路器,电流取变压器高压侧中性点TA,为简化接线,缩短变压器承受故障的时间,而不考虑一段时限跳母联、二段时限跳三侧开关的方式。一般变电所如果有两台变压器,都只将一台变压器中性点接地,不会造成两台变压器同时切除的可能性。

f.中性点间隙零序过流及零序过压保护(三卷变),一段一时限,保护动作延时跳开三侧断路器,电流取高压侧中性点放电间隙TA,电压取高压侧母线TV开口三角电压。

g.中压侧保护配置同高压侧,只是所有电流均取自中压侧套管TA,方向均指向中压侧母线(适合中压侧无电源或小电源情况)。若中压侧无电源,方向元件可用控制字退出。

h.低压侧复压闭锁过流保护,两段四时限,第一段第一时限保护动作跳开本侧断路器,第二时限保护动作跳开变压器三侧断路器,定值整定与出线Ⅰ段配合,实际作为低压侧母线保护。第二段第一时限保护动作跳开本侧断路器,第二时限保护动作跳开变压器三侧断路器,作为低压侧出线保护的总后备。这种配置既满足了系统稳定的要求,又可避免故障侧保护和断路器拒动,对主设备造成损坏。

变压器保护要跳三侧开关,且各侧都有数套保护,每套保护又分几段。如按每时限段均经压板投退,则压板数量很多,约50余块,给运行带来极大的不便,很容易造成误操作。根据历年来变压器保护动作情况分析可知,运行人员误操作占了变压器保护误动总次数的近1/3。因此典型设计在压板设置上下了很大功夫,在设总出口压板的基础上,结合微机保护可以用控制字投退和存多套定值的特性,以各侧保护为单元,压板尽量合并,使压板数减少到不足30块。

4　TA继线闭锁的考虑

随着微机差动保护的应用,动作灵敏度极大地提高了,而TA断线的问题也更加突出了。微机保护可以监测TA断线,但此时是否要闭锁保护出口,却有两种不同观点:一种观点认为,TA断线是一种会危及设备安全的不正常运行状态,以快速切除为宜;另一种观点认为,这种不正常运行状态对设备是否会立即造成危害,尚需深入研究。此时如快速切除变压器甩掉负荷,就是考核事故;如先发信号由运行人员倒走负荷再拉开变压器,就是障碍。这对运行单位很重要。一般认为,TA断线对设备的危害是随负荷电流增大而增大。因此典型设计采取的方式是在轻负荷(差流小于额定电流IN)时发信号,同时闭锁保护出口,由运行人员转移负荷后切除变压器;在重负荷(差流大于额定电流IN)或故障时开放保护出口,由保护切除变压器。这就避免了TA断线时差动保护误动和故障时差动保护拒动的情况。

5　非电量保护的改进

在微机变压器保护中,非电量保护是将接点引到变压器保护屏上,并通过变压器保护屏上的重动继动器,启动出口继电器。非电量保护的动作行为通过重动继电器记录在微机装置中,以便分析保护的动作行为。由于微机保护装置构造都较紧凑,为节省空间,大多采用小型密封继电器,很难满足瓦斯保护应取功率较大的继电器的要求。因为瓦斯保护都安装在户外,阴雨天气,电缆受潮、绝缘降低,易造成保护误动。安徽省早期微机变压器保护,曾多次发生上述问题。典型设计采用在回路中附加电阻的方法,使继电器动作电压从50%UN提高到65%UN左右,从而避免了瓦斯保护因直流接地等原因造成的误动。

3　简化压板确保安全运行[2]

随着保护向数字化、小型化、密集型的发展,装置的性和抗干扰性就更显突出。“反措”汇总了多年来设计与运行部门在保证继电保护装置安全运行方面的基本经验,也是事故教训的总结。典型设计根据“反措”的要求,从交流输入、直流电源配置到出口中间继电器启动值等每一细节,都做了具体要求。

6　两台主变中低压侧宜分列运行

同一变电所两台主变并联运行,本意是为了提高供电可靠性,但此时却带来一系列问题:首先是电

(下转第53页)

第9期　　　　　　　荆朝霞,等:电力市场环境下电力系统安全稳定控制系统面临的挑战　　　　　　　　53

[18]　IlieMD.Availabletransfercapability(ATC)andItsvalue

underopenaccess[J].IEEETrans.onPowerSystems,1997,12(2):636-5.

[19]　EjebeGC.Availabletransfercapabilitycalculation[J].

IEEETrans.onPowerSystems,1998,13(2):1521-1527.[20]　HamondG.Assessmentofavailabletransfercapabilityof

transmissionsystems[J].IEEETrans.onPowerSystems,2000,15(1):27-32.

[21]　HammonsTJ,CorredorPH,FonsecaAM,etal.Competi2

tivegenerationagreementsinlatinamericansystemswith

significanthydrogeneration[J].IEEEPowerEngineeringReview,1999,19(9):4-21.

(责任编辑:戴绪云)

作者简介:

荆朝霞(1975-),女,河南巩义人,博士,主要从事电力市场方面的研究;

段献忠(1966-),男,湖南冷水江人,博士,教授,主要从事电力系统分析,FACTS,计算机技术在电力系统中的应用和电力市场方面的研究。

ChallengesofSecurityControlSysteminDeregulatedEnvironment

JINGZhao2xia,DUANXian2zhong

(HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074,China)

Abstract:Securitystabilityisveryimportantinpowersystemoperation.Withthederegulationofelectricityin2dustry,theenvironmentofsecuritystabilityanalysisandcontrolisundergoinggreatchanges,suchaslargerca2pacitypowertransmissionoverlongerdistance,operationclosertosecuritylimit,moreuncertaintyfactors,andsoon.Inthisenvironment,thesecuritycontrolsystemofelectricpowersystemencountersmanychallenges.Thesituationisbrieflyanalyzedandtheconceptofthesecuritycontrolsysteminelectricpowermarketispro2posed.

Keywords:electricpowersystem;electricpowermarket;securitycontrolsystem

(上接第36页)

磁环网问题,其次是中低压侧短路容量大增,常常需更换大容量断路器而增加投资,同时继电保护的整定计算和配置复杂,故障切除时间较长,有可能发生中低压侧母线故障两台主变跳闸,而引起大面积停电事故。因此建议同一变电所两台主变的中低压侧分列运行,如条件允许,可在适当位置加装备用电源自投和低周低压减载装置,这样从根本上解决了中低压侧母线故障造成两台主变跳闸,可能引起的大面积停电事故,提高了用电可靠性。

退更方便、性更强,且价格增幅不大,是今后主变微机保护发展的方向。参考文献:

[1]　王维俭,侯炳蕴.大型机组继电保护理论基础[M].第2

7　结束语

从微机变压器保护发展的实际情况看,当前阶

段,微机变压器保护选择一主一后、主后分开的方式,在技术上是可靠的,经济上是可行的。随着技术的发展及一次设备的完善,使用双跳圈开关,增加TA二次绕组,就有条件采用主后一体、两套完全的保护配置,能做到屏面布置简洁、回路清晰、投

版.北京:中国电力出版社,1997.

WANGWei2jian,HOUBing2yun.Thetheoreticalfoundationoflarge2scalegenerator2transformersetrelayprotection.Be2jing:ChinaElectricPowerPress,1997.[2]　陈德树.计算机继电保护原理与技术[M].北京:水利

电力出版社,1990.

CHENDe2shu.Principleandtechnologyofcomputer2baserlaly.Beijing:HydraulicandElectricPowerPress,1990.

(责任编辑:戴绪云)

作者简介:

刘　群(1963-),男,河北临城人,工程师,从事继电保护运行管理工作;

曹凯丽(1959-),女,湖南长沙人,高级工程师,从事继电保护运行管理工作。

AnIntroductiontotheTypicalDesignofComputerTransformerProtection

LIUQun1,CAOKai2li1,WUHui2xia2,GONGTong2mei2

(1.AnhuiElectricPowerDispatchingCenter,Hefei230061,China;2.ZhengzhouElectricPowerBureau,Zhengzhou450006,China)

Abstract:Accordingtotheexistingproblemsintheconfigurationandsettingoftransformerprotection,andcombinedwithitstypicalconfigurationdesignofAnhuiprovince,theaim,featuresandsettingprinciplesofdif2ferentprotectionconfigurationsaredeeplydiscussed.ThechoosingandconfigurationofthebackupprotectionatbothHVandLVsidesofmaintransformerareespeciallypresented.Thetransformeroperationmodesandtheon2offofTA’sline2breakinterlockarediscussed.Inordertomakethecomputertransformerprotectionsmoreconvenientinoperationandmaintenance,theconcretemeasuresandimprovingwaysareintroducedindetail.Keywords:transformerprotection;typicaldesign;configurationandsetting