35kV主变压器投运差动保护动作原因探讨

发表时间:2020/6/5   来源:《电力设备》2020年第4期   作者:杨宗燊
[导读] 摘要:35kV主变压器是我国变电系统当中重要的输送环节,在运行过程中需要通过一系列的保护装置保障其安全运行,从而提升输送电能力。
        (云南电网有限责任公司玉溪供电局  云南玉溪  653100)
        摘要:35kV主变压器是我国变电系统当中重要的输送环节,在运行过程中需要通过一系列的保护装置保障其安全运行,从而提升输送电能力。本文在对35kV主变压器投运情况进行研究的过程中,对主变压器所面临的影响因素进行分析,从而归因主变压器出现差动保护的常见原因。随后依据差动保护的要求,提出了几个方面的可靠性提升对策,保障35kV主变压器的变电安全。
        关键词:主变压器;差动保护;电气设备运行;电气故障
        一、引言
        差动保护的保护范围为变压器本体、各侧引线和套管。一般而言,差动保护通常由二次谐波闭锁比率制动式差动保护和差动速断保护共同构成,动作时能够无延时跳开变压器各侧断路器。其中,二次谐波闭锁能够消除由于变压器空载合闸或外部故障切除后,电压恢复而产生的励磁涌流对保护误动作的影响;比率制动使差动保护能够躲开因区外故障引起的穿越性电流的影响。差动保护是变压器内部故障的主保护,主要反映变压器油箱内部、套管和引出线的相问和接地短路故障,以及绕组的匝间短路故障。本文根据35kV变电站主变压器的差动保护现象、检查测量和分析,找出故障原因并给予纠正。
        二、35kV主变压器差动保护误动原因和常见故障
        1、主变压器不平衡电流影响。35kV主变压器在投运的过程中,受到不平衡电流影响十分普遍。在常见的不平衡电流中,主要以变压器档位变化、ct传变误差以及励磁电流所造成的不平衡最为常见。变压器档位变化所产生的不平衡电流主要是指变压器在运行过程中由于需要进行有载调压,所以必须进行分接头位置变化这一过程所产生的不平衡电流。在调整分接头位置时,变压器的变比会发生一定程度的改变,而变压器的CT变比却始终保持固定,其具体数值一般维持在安装预设值范围区间之内。因此二者电流之间会产生差额。这一差额一般由ΔU来进行表达,因此有公式1进行计算。而在变压器内部,由于档位具有可调整性,因此存在正负两种误差,取值范围控制于0.05以内。CT中的传变误差所导致的不平衡主要是指CT二次侧的励磁电流,这种励磁电流一般需要借助励磁回路等效电感、等效阻抗等进行数据计算。在实际的变压器应用中,两组CT型号通常使相同的,其参数误差会相对较小,因此不平衡电流也较低。但部分变压器却采用不同型号的CT设备,最终造成不平衡电流增大。
        2、主变压器接线错误影响。除了在变压器投运过程中由于电路特征所造成的电流不平衡这一原因外,在日常的35kV主变压器检修过程中,笔者还发现由于接线错误所造成的误动现象。一般来说,接线错误主要集中在主变接线极性错误和CT极性错误两个方面。本文所进行研究的35kV主变压器是我国变电网络的底层电气设备,一般集中分布于县乡等地区,而对于35kV主变设备进行检修和维护的,则是这一层级的工作人员。在相关的岗位培训工作当中,县乡一级的供电工作人员一般会对一次设备高度重视,而二次设备的检修却时常被忽略。在部分县乡地区,新建35kV变电站在投运初期就出现了差动保护误动现象,对电网稳定造成影响。以某县GL变电站为例,该县变电站建成于2012年五月,主变设备使用微机自动化装置进行保护。但是在投运初期大负荷供电下,出现了“差流越限”警告,通过检修人员的维护和判断,认定为低压侧接线问题,随着深入的原因探究,发现安装工作人员进行差动保护接线时,极性混淆,导致接线极性接反,造成误动。
        3、励磁涌流。变压器空载合闸或外部短路故障切除后电压恢复时,在变压器电源侧绕组中,将产生很大的励磁电流,高达变压器额定电流的6—8倍。由于此电流只流过变压器电源侧绕组,因此,在差动回路中必然要出现较3v:的差流。
        4、有载调压。运行中变压器带负荷调压或分接开关位置改变后,电流互感器二次电流的平衡关系被破坏,在差动回路中产生差流。


        5、穿越性短路电流。变压器区外短路时,由于穿越性短路电流使电流互感器铁芯饱和,从而使不平衡差流增大,而且穿越性电流越大,不平衡差流就越大,二者呈线性关系。
        6、各侧电流互感器特性与接线。电流互感器特性不可能完全一致,高压侧是利用断路器中的套管式电流互感器,而低压侧多数是在高压开关柜内装设独立的环氧树脂浇注式电流互感器,这两者之间不但型式不同,而且特性-rE不一致,势必在差动回路中引起差流。对于Y,dl1接线的变压器,电磁式电流互感器回路接线形式是通过装置软件进行的“相位补偿”,消除变压器接线组别不同造成的高、低压侧电流相位差和差动保护回路中的差流。上述高压侧u,W相接线错误,导致流人差动继电器的二次电流相位无法校正过来。由于定值中变流比与实际变流比不一致,导致装置内高压侧电流变大,低压侧电流变小,使其差动回路产生差流。
        三、35kV主变压器差动保护可靠性提升
        差动保护是电气设备在投运过程中重要的安全保障,因此在实际的应用中,应当深刻避免由于环境因素所造成的误动现象。
        1、积极控制电流不平衡现象。通过上文的分析可以看到,在35kV主变压器投运过程中,电流不平衡问题对于差动保护影响巨大。因此为了避免差动保护的误动现象,应当从控制电流不平衡的角度入手。本文在日常工作中,提出了通过电流补偿的方式,对变比误差进行控制,避免出现差动保护误动现象。一般来说,在实际的运作过程中,电流互感器的理论变比与真实变比之间一定会存在误差,误差大则会造成误动,因此在主变压器投运过程中需要对二者之间的差值进行补偿,实现不平衡控制。
        2、加强供电职能部门管理。35kV主变压器的差动保护误动问题,除了有设备自身的问题之外,还有诸如接线错误此类人为问题。针对人为因素所产生的影响,应当积极成立监管体系对人工作业进行管理。在供电企业内部应当形成对于员工的统一培训计划,提升员工的岗位能力。例如GL变电站所处的县级供电企业,就通过季度培训的方式,聘请行业内部专家进行教学,提升了内部员工的业务素质和专业能力。与此同时,供电企业还应当合理运用先进的信息化技术,通过搭建信息化管理监控平台的方式,对35kV主变压器进行状态分析和状态检测,从而实现对电气设备的动态管理,避免事故的发生。此外,电力部门在进行二次设备采购时,应当以设备质量为主要的出发点,选取具有质量保证的厂家进行订货,避免存有质量问题的低劣产品进入到电力市场内部。
        3、注重设备选型和控制人为因素。设计阶段应反复论证,按照反事故措施要求开展电流互感器等设备的选型,减小设备引起的误差;严格要求规范接线,按图施工,对图纸错误或模糊部分应反复检查和讨论,减小运行时差动回路出现的差流。
        4、加强定值全过程管理。为降低差流对差动保护的影响,目前变电站差动保护配置为比率差动和差动速断保护。比率差动保护能满足正常运行、区外故障、内部故障及励磁涌流等多种情况对保护的要求。差动速断保护作为比率差动的辅助保护,以加快保护的动作速度。因此对定值计算、执行、校验等各个环节都需要全过程管理,并执行后签字反馈,保证差动速断与比率差动保护动作的正确性,从而提高变压器差动保护可靠性、稳定性,保证变压器及整个电网的安全运行。
        综上所述,差动保护动作误动现象是一种常见的主变压器故障现象,但是作为变压器运行的安全保障,仍然需要引起相关的重视。在分析和研究中,差动保护动作误动的形成一般表现为客观层面的设备运作问题和主观层面的人为因素影响。在进行主变压器电气设备管理时,应当从这两个方向入手,通过专业的技术手段和全面的职工培训方式,防患于未然。
        参考文献:
        [1]叶志刚.两种差动保护中的死区问题及其解决[J].供用电,2008(05):32-34.
        [2]叶继.35kV主变差动保护误动作事故分析[J].电子世界,2012(15):72-73.
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