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      微機(jī)型變壓器重瓦斯保護(hù)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化及應(yīng)用

      2011-06-27 09:36:50
      四川水力發(fā)電 2011年5期
      關(guān)鍵詞:誤動(dòng)作接點(diǎn)微機(jī)

      肖 斌

      (四川明珠集團(tuán)有限責(zé)任公司,四川射洪 629200)

      1 問題的提出

      由繼電保護(hù)理論可知:發(fā)生直流一點(diǎn)接地時(shí),保護(hù)應(yīng)動(dòng)作于發(fā)出直流接地信號(hào)而不會(huì)動(dòng)作于跳閘。但在我公司35 kV天仙變電站曾發(fā)生過一起因直流一點(diǎn)接地導(dǎo)致的變壓器重瓦斯保護(hù)誤動(dòng)作事故。

      我公司第一座綜合自動(dòng)化變電站——天仙微機(jī)變電站自1999年投運(yùn)以來,一自以其穩(wěn)定、可靠的電力供應(yīng)服務(wù)于天仙片區(qū)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活的需要。但在2005年7月,天仙站2#主變重瓦斯保護(hù)動(dòng)作跳閘,造成全部10 kV線路停電。檢修人員在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)該主變進(jìn)行測(cè)試,其絕緣電阻等技術(shù)指標(biāo)均符合要求,從而排除了變壓器內(nèi)部故障的可能性。經(jīng)分析確定,重瓦斯保護(hù)是因二次回路故障而引發(fā)的誤動(dòng)作。檢修人員拆開瓦斯繼電器后,發(fā)現(xiàn)一重瓦斯接點(diǎn)的引出線碰殼,該點(diǎn)碰殼實(shí)際上形成了直流一點(diǎn)接地,從而引起了重瓦斯保護(hù)誤動(dòng)作。由繼電保護(hù)理論可知:發(fā)生直流一點(diǎn)接地時(shí),保護(hù)動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)而不能動(dòng)作于跳閘。那么,為什么天仙站主變重瓦斯保護(hù)在直流一點(diǎn)接地時(shí)會(huì)動(dòng)作于跳閘呢?

      2 問題分析

      如圖1所示,重瓦斯繼電器的常開接點(diǎn)作為開關(guān)量輸入信號(hào),由微機(jī)保護(hù)開關(guān)量輸入通道采集到光電耦合開關(guān)上。光耦開關(guān)G相當(dāng)于傳統(tǒng)機(jī)電型出口繼電器的線圈,ZWS為重瓦斯繼電器的常開接點(diǎn),它和光耦開關(guān)串聯(lián)后接于直流控制母線±KM之間。

      (1)正常情況下,常開接點(diǎn)ZWS斷開,沒有電壓加到光耦開關(guān)上,保護(hù)不動(dòng)作。

      圖1 直流接地時(shí)重瓦斯保護(hù)動(dòng)作原理圖

      (2)當(dāng)變壓器發(fā)生內(nèi)部故障時(shí),重瓦斯繼電器動(dòng)作,其接點(diǎn)ZWS閉合,將直流電壓加于光耦開關(guān)上,重瓦斯保護(hù)動(dòng)作,跳開變壓器兩側(cè)斷路器并發(fā)出信號(hào)。

      (3)當(dāng)發(fā)生直流一點(diǎn)接地時(shí),由于各變電站都裝設(shè)了直流絕緣監(jiān)察裝置,該裝置按電橋原理構(gòu)成,電阻R1、R2為電橋的兩臂,絕緣檢查繼電器Q接于J點(diǎn)與地之間,R1等于R2。正常情況下,兩極對(duì)地絕緣電阻相等,電橋平衡,線圈Q中沒有電流流過,J點(diǎn)與地等電位,+KM與J之間的電壓為1/2直流電壓,+KM與地之間的電壓同樣為1/2直流電壓。當(dāng)發(fā)生直流一點(diǎn)接地,(如圖1中J1點(diǎn)接地時(shí)),加于光耦開關(guān)上的電壓為直流正極+KM和J1點(diǎn)之間的電勢(shì)差。因J1點(diǎn)接地,故+KM和J1點(diǎn)之間的電勢(shì)差約為1/2直流電壓,如果光耦開關(guān)的動(dòng)作電壓值小于1/2直流電壓,那么,重瓦斯保護(hù)將動(dòng)作于跳閘并發(fā)出信號(hào)。

      3 問題的解決措施

      通過對(duì)保護(hù)動(dòng)作情況的分析可以發(fā)現(xiàn):當(dāng)發(fā)生直流一點(diǎn)接地時(shí),重瓦斯保護(hù)是否誤動(dòng)作取決于光耦開關(guān)動(dòng)作電壓UDZ的大小。保護(hù)規(guī)程要求:出口中間繼電器的動(dòng)作電壓應(yīng)不小于50%額定電壓,不大于70%額定電壓,即50%U額≤UDZ≤70%U額,如果 UDZ小于50%U額,那么,在發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí),加于繼電器線圈上的電壓為50%U額,其值大于繼電器動(dòng)作電壓,將引起保護(hù)誤動(dòng)作:如果UDZ大于70%U額,那么,當(dāng)直流電壓降低到70%額定電壓且變壓器發(fā)生內(nèi)部故障時(shí),重瓦斯繼電器動(dòng)作使得加于出口繼電器線圈上的電壓為70%U額,其值小于繼電器動(dòng)作電壓,將引起保護(hù)拒動(dòng)。由于光耦開關(guān)在保護(hù)的邏輯組成上所起的作用與出口中間繼電器線圈是完全相同的,故光耦開關(guān)的動(dòng)作電壓也應(yīng)滿足相同的規(guī)程要求,其值應(yīng)為50%U額≤UDZ≤70%U額。根據(jù)以上設(shè)想,我們與微機(jī)保護(hù)設(shè)備生產(chǎn)廠家的有關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行了充分研究和交流,對(duì)微機(jī)型重瓦斯保護(hù)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì),其原理見圖2,具體方案如下。

      圖2 重瓦斯保護(hù)優(yōu)化原理圖

      (1)將重瓦斯保護(hù)光耦開關(guān)的動(dòng)作電壓設(shè)計(jì)在50%U額與70%U額之間,實(shí)際確定為60%U額。

      (2)鑒于主變壓器重瓦斯保護(hù)的重要性,根據(jù)微機(jī)保護(hù)反措規(guī)程,增設(shè)了一只電磁型繼電器Z。作為重瓦斯保護(hù)的出口繼電器,該繼電器線圈與重瓦斯繼電器的常開接點(diǎn)ZWS串聯(lián),直接裝設(shè)于直流控制母線±KM之間,獨(dú)立于微機(jī)保護(hù)系統(tǒng),不論微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)任何問題(如微機(jī)保護(hù)模塊內(nèi)的電源出現(xiàn)問題,出口小繼電器將因失去24 V電源而無法工作),該繼電器的作用都不受影響,從而保證了主變重瓦斯保護(hù)的動(dòng)作可靠性。

      4 應(yīng)用范圍

      實(shí)際上,變電站所有電氣設(shè)備的開關(guān)量都是經(jīng)微機(jī)保護(hù)開關(guān)量輸入通道采集到光電耦合開關(guān)上的,故不可避免地都存在直流一點(diǎn)接地而引發(fā)誤動(dòng)作、誤顯示、誤發(fā)信號(hào)的可能,如輕瓦斯保護(hù)、開關(guān)位置狀態(tài)的顯示等,只是它們?cè)斐傻挠绊懞蛽p失相對(duì)于重瓦斯保護(hù)而言較小。如果采用提高光耦開關(guān)動(dòng)作電壓的方案(可將光耦開關(guān)動(dòng)作電壓提高至60%U額),這些問題也就能夠得到圓滿的解決。

      5 結(jié)語

      綜上所述,提高光耦開關(guān)動(dòng)作電壓能有效避免開關(guān)量采集回路在直流一點(diǎn)接地時(shí)誤動(dòng)作、誤顯示、誤發(fā)信號(hào)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和實(shí)際運(yùn)行證明,微機(jī)型變壓器重瓦斯保護(hù)的優(yōu)化方案能有效杜絕保護(hù)的拒動(dòng)和誤動(dòng)。該優(yōu)化方案在我司城關(guān)、城南、瞿河等5個(gè)變電站推廣應(yīng)用后,長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行情況良好,取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。該優(yōu)化方案對(duì)變電站的改造、建設(shè)具有一定的指導(dǎo)和借鑒意義。

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