变电站变压器差动保护运行故障及防范措施研究

发表时间:2020/6/30   来源:《电力设备》2020年第6期   作者:张咸平
[导读] 摘要:对于变电站变压器的差动保护误动而言,从新建变电站到变电站运行以及改造过程中,均可能造成误动,针对不同的情况需要采取不同的方法和措施提高运维水平。
        (潍柴动力股份有限公司  山东省潍坊市  261061)
        摘要:对于变电站变压器的差动保护误动而言,从新建变电站到变电站运行以及改造过程中,均可能造成误动,针对不同的情况需要采取不同的方法和措施提高运维水平。从源头入手,把握每一个环节,严格按照规定与标准执行操作,保证变电站变压器的运行和差动保护。
        关键词:变电站变压器;差动保护;运行故障;防范措施
        1变电站变压器差动保护原理及作用
        1.1变电站变压器差动保护原理
        变电站变压器的差动保护,实际是通过在变压器的绕组上增设安装电流互感器、串入差动继电器实现。变电站中目前常用的差动保护模式主要包括单相变压器的差动保护和三相变压器的差动保护两种类型,若绕组其中一侧电流互感器母线侧的两个极性端子极性相同的时候,另外两个端子的极性不同且连接在一起;若母线侧的两个端子极性相同,则采用相同的极性连接二次侧,最后将差动继电器的工作线圈与电流互感器的二次侧端子进行并联连接。在单相变压器当中,高侧的额定电流爱和低侧的额定电流大小不一样,因此在电流互感器的选择中,需要考虑合适的变比,以保证相等的电流互感器二次电流(即差动继电器工作线圈电流值为0)。为差动继电器设置合理的动作电流值,一般该值小于故障电流值。以保证发生故障的时候,差动继电器会发生动作并切除电力变压器,起到故障时变压器的保护功能。同样,三相变压器中的差动保护也能够起到保护电路和继电器的作用,其原理和单相变压器差动保护原理类似。
        1.2变电站变压器差动保护作用
        变压器的差动保护主要应对变电站变压器的严重故障问题,当出现严重故障的时候能够通过差动保护切断变电站变压器各侧的断路器实现电路保护。因此,在当前变电站运行以及变压器的应用中必须要引入差动保护,针对差动保护运行状况进行分析,发现故障并进行故障排除,以保证差动保护起到有效的保护功能。
        2变电站变压器差动保护运行故障分析
        2.1新建变电站变压器差动保护误动分析
        2.1.1整定值不合理造成误动
        在变电站变压器的差动保护中必须设置准确的差动速断定值以及比率差动定值,若设置不合理会直接造成误动。非电力系统中保护定值的设置往往依靠经验,这种经验论的保护定值设定往往引起变压器误跳问题。比率差动定值在差动保护中的主要作用是应对轻微故障,在轻微故障情况下比率差动定值作用下能提高变压器灵敏度,起到保护各侧断路器作用。发生轻微故障时,能够按照预定比率进行制动,以实现对变电器的保护。差动电流和制定电流一般在额定情况下通过计算获得,但是在实际变压器运行过程中会因为差电流的影响产生误动。出现这一情况的重要原因是没有正确的选择二次电流互感器的接线方式,因此为加强差动保护就必须要合理、科学选择二次电流互感器接线方式,保证高低压侧的电流平衡。
        2.1.2接线错误造成的误动
        当前变电站变压器的差动保护需要软件协助实现,因此,在进行相关定值计算中不可避免的会出现差动电流。比如当变压器的某一个电流互感器出现问题或者顺序错乱的时候便会产生差电流,对变压器的直接影响就是误动。出现这一现象和问题的原因是电流互感器中的接地线没有按照相关标准以及规范进行连接,引发的差动保护误动。因此为应对接线错误造成的误动就需要重新进行组网,按照相应标准以及规范进行电流互感器二次回路接地网的设置。对于变电站中的接地网点而言,不对等问题是必然存在的,若发生短路故障会因为电位差的存在造成电流流入接地网发生误动。除此之外,如果高低压侧断路器操作回路中出现了寄生现象,也能够引发误动。


        2.2变电站运行过程中差动保护误动分析
        对于变电站变压器的运行而言,不可避免的也会出现保护误动问题,对变电站运行状况进行分析能够发现出现差动保护误动的原因主要集中在以下几个方面:电流互感器具有显著的暂态保护特性,暂态保护特性的存在极易引发误动。电流互感器包括P类和TP两种类型,在变电站运行中对不同类型电流互感器的饱和状态要求不同。首先P类电电流互感器在运行稳定的状态下要求不饱和,但TP类电流互感器在暂态以及稳态情况下均要求不饱和。因此在变电站中使用P类电流互感器的时候,若出现外部故障且故障排除之后,极易引发差动保护误动。我国目前出现很多变电站运行过程中的颤动保护误动案例,这些案例发现变压器低压侧的真空断路器出现绝缘性不良问题的时候也极易引发差动保护误动。
        3变电站变压器差动保护误动的识别防范措施
        3.1原理分析
        为保证变电站以及电网的稳定运行,一般设置多套保护装置。为应对变电站差动保护误动问题,本文引入信息技术和网络技术进行故障分析,以保证故障排除、回复供电。光纤差动保护故障分析技术被提出和应用,通过网络方法实现状态信号的采集,同时利用网络技术和计算机技术实现状态信号的分析处理并进行故障判别,是光纤通道故障还是差动保护故障。
        当系统不进行测试信号发送的时候,一般差动保护A的相应光信号由合成器1接收,且相关信号信息能够传递发送给分光器1。分光器接收信号之后能够将其分两条相同光信号进行传输,分别传输给分光器2和光信号检查装置(本侧)。分光器2在接收到分光器1床底的光信号之后,会继续传递输出两条相同光信号,分别发送给差动保护B和光信号检查装置(对侧),对侧信号装置对接收到的信号进行检查,若检查正常则说明对侧信号状态正常,若检查异常则说明对侧信号状态异常。本文提出的系统方法主要通过光纤差动保护故障分析主站实现对网线状态信号的采集(本侧、对侧),最终实现光纤通道运行状态和差动保护的分析。本侧光信号状态:若正常,则差动保护A正常;若异常,则差动保护A故障;对侧光信号状态:若正常,则光纤通道1正常;若异常,则光纤通道1故障。
        3.2系统方案实现与应用
        (1)本文提出的差动保护误动分析系统能够很好的监测发现简单故障,但在复杂电网故障中的应用性存在一定的问题,需要光纤差动保护故障分析主站多个设备共同协作来记录故障信息,尤其是故障瞬间的波形数据。传统的录波分析工具一般一次只能显示处理一台匹配设备的录波波形,不能完全展示差动分析误动故障的完整过程。因此,在本文中提出了新的波形显示方案,实现了同一时间轴上所有故障波形数据的显示,同时通过计算机技术和数据库技术还实现了不同功能设备以及不同变电站间的数据比较,很好的识别处理差动保护的误动故障。
        (2)故障录波数据为准确分析误动故障,包括了主变设备、母线以及线路的所有电流支路数据,当电路发生故障或者问题的时候能够记录所有数据。并进行数据分析,并作出评价。不受系统运行方式、过渡电阻、负荷电流、功率倒向、系统诊断等特有优势,准确定位故障位置和评价保护动作行为,并将各间隔故障电流、故障位置及诊断结果在故障报告上直观展示,为事故处理提供急需的决策支持。
        结束语
        变压器的稳定运行是变电站可靠运行的基本保证,还直接影响着电力系统的安全可靠。变压器差动保护虽然融入科技技术得到了迅速发展,但仍然存在差动误动的风险,可能影响发电站的稳定运行,甚至引发严重事故。因此必须要分析且明确变电站变压器的差动保护故障和误动问题,分析故障原因并以此提出应对策略,保证变电站的安全稳定运行。
        参考文献
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