劉啟林++劉暢

摘 要：為提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全可靠性，文章對(duì)高阻抗變壓器后備保護(hù)問(wèn)題進(jìn)行了深入探討，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：高阻抗；變壓器；后備保護(hù)問(wèn)題

引言

最近幾年來(lái)，我國(guó)開始全面推行超高壓電網(wǎng)和特高壓電網(wǎng)，這對(duì)電網(wǎng)容量提出了更高的要求。就目前電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀而言，時(shí)常會(huì)因?yàn)榇笮妥儔浩鞯蛪簜?cè)的后備保護(hù)靈敏度欠缺以及反應(yīng)時(shí)間較慢等原因引起變壓器的損壞。為了有效應(yīng)對(duì)此現(xiàn)象，國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者都將目光聚焦在了高阻抗變壓器的后備保護(hù)問(wèn)題上，本文也將對(duì)此進(jìn)行深入分析。

1 高阻抗變壓器保護(hù)系統(tǒng)

圖1反映了220kV變電站變壓器最常見(jiàn)的一次接線方式。通常情況下，為了盡可能降低因?yàn)榈蛪簜?cè)發(fā)生故障所產(chǎn)生的短路電流，對(duì)于普通變壓器一般會(huì)在其低壓位置配置有限流電抗器。然而盡管如此，若是在限流電抗器與變壓器低壓繞組之間產(chǎn)生了問(wèn)題，則也容易引起很大的短路電流，這會(huì)造成變壓器繞組受到短路電流的直接沖擊。就圖1中1#主變進(jìn)行分析，如果在電抗器與低壓側(cè)CT3之間出現(xiàn)了故障，并且，一般情況下位于高壓側(cè)的過(guò)流保護(hù)的靈敏度無(wú)法滿足實(shí)際需求，那么就必須設(shè)置后備保護(hù)。通常情況下會(huì)選取專用電抗器作為復(fù)壓過(guò)流保護(hù)，其中，保護(hù)電流由限流電抗器前的CT4決定，而電壓則由低壓側(cè)的母線電壓決定。

較普通三繞組變壓器而言，高阻抗變壓器具有更高的變壓器高-低繞組的短路阻抗，即使電路的低壓側(cè)有故障出現(xiàn)也不會(huì)形成很大的短路電流，更不會(huì)因?yàn)殡娏鳑_擊造成變壓器的損壞。所以，從節(jié)約空間與降低成本的角度考慮，完全可以將為限制短路電流而單獨(dú)設(shè)置的限流電抗器撤銷掉，從而縮小變電站的占地面積，同時(shí)減少變電站建設(shè)所需要的費(fèi)用。

另外，對(duì)于高阻抗變壓器，除了與普通變壓器一樣安裝后備保護(hù)以外，其低壓側(cè)故障靈敏度的提高還能夠通過(guò)低壓側(cè)復(fù)壓與電流保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。同樣就圖1中1#主變進(jìn)行分析，高阻抗變壓器的使用可以使得，在變壓器低壓側(cè)外部故障低壓側(cè)CT3嚴(yán)重飽和的時(shí)候變壓器也會(huì)因?yàn)楸Ｗo(hù)作用而不被破壞。圖1中保護(hù)的過(guò)流元件低壓側(cè)的電流由高壓側(cè)CT1與中壓側(cè)CT2電流的矢量相加決定，結(jié)合圖1研究可以得到，即便是在電路低壓側(cè)區(qū)內(nèi)發(fā)生了故障或者是在電路低壓側(cè)外部出現(xiàn)故障使得低壓側(cè)CT3嚴(yán)重飽和的情況下，低壓側(cè)的電流依舊可以通過(guò)高壓側(cè)CT1與中壓側(cè)CT2的電流計(jì)算得到。而對(duì)于低壓側(cè)復(fù)壓和電流保護(hù)的復(fù)壓元件而言，其電壓值主要取決于低壓側(cè)母線的電壓。

2 復(fù)壓和電流保護(hù)原理

過(guò)流元件與復(fù)合電壓元件共同構(gòu)成了復(fù)壓與電流保護(hù)。但是，對(duì)于過(guò)流元件還需要注意的是，應(yīng)當(dāng)充分考慮到變壓器空投或是發(fā)生區(qū)外故障切除時(shí)所產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流問(wèn)題以及高壓側(cè)與中壓側(cè)的CT斷線問(wèn)題。對(duì)于過(guò)流元件還需要注意的是，應(yīng)當(dāng)充分考慮到在低壓側(cè)電壓壓板發(fā)生退出現(xiàn)象時(shí)或者是在低壓側(cè)發(fā)生PT斷線時(shí)對(duì)保護(hù)所造成的影響。圖2給出了低壓側(cè)復(fù)壓和電流保護(hù)的邏輯框圖。

2.1 過(guò)流元件

變壓器高壓側(cè)及中壓側(cè)的CT二次均選擇星形接線的方式，以指向變壓器的方向作為電流的正方向。其中，二次電流可以直接接入保護(hù)裝置。因?yàn)楫?dāng)電壓等級(jí)為110kV及以上時(shí)，一般是大電流接地系統(tǒng)。在該系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障現(xiàn)象，并且變壓器中性點(diǎn)又與地相接的時(shí)候，在變壓器的中性點(diǎn)就會(huì)有零序電流流出。這種情況下，在進(jìn)行低壓側(cè)電流計(jì)算的時(shí)候應(yīng)當(dāng)首先將高壓側(cè)與中壓側(cè)電流中的零序電流消除掉，否則計(jì)算得到電流不能反映實(shí)際電流的情況，甚至有可能使得復(fù)壓和電流在區(qū)外接地發(fā)生故障時(shí)產(chǎn)生誤動(dòng)。

2.2 復(fù)合電壓元件

由于電路低壓側(cè)的復(fù)壓與電流保護(hù)過(guò)流定值按躲低壓側(cè)額定電流進(jìn)行整定，并且其定值通常較低。在啟動(dòng)低壓側(cè)電動(dòng)機(jī)的時(shí)候很容易引起過(guò)流元件的誤動(dòng)作，所以有必要增加復(fù)合電壓元件通過(guò)閉鎖進(jìn)行保護(hù)。需要說(shuō)明的是，復(fù)合電壓元件的構(gòu)成包括了負(fù)序電壓與低電壓兩大部分，其中，負(fù)序電壓主要是用于反映系統(tǒng)的不對(duì)稱故障，而低電壓則主要用于反映系統(tǒng)的對(duì)稱故障。

2.3 勵(lì)磁涌流問(wèn)題

對(duì)于大型變壓器而言，在其電路中產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流通常衰減速度偏慢。因此，當(dāng)變壓器空投或者是在其區(qū)外發(fā)生故障切除的時(shí)候，勵(lì)磁涌流問(wèn)題極容易引起低壓側(cè)復(fù)壓與電流保護(hù)的誤動(dòng)作?；谝陨显颍斜匾脛?lì)磁涌流閉鎖進(jìn)行保護(hù)。其中，勵(lì)磁涌流可以由電流中的二次諧波含量進(jìn)行判斷和識(shí)別。

2.4 高壓側(cè)和中壓側(cè)的CT斷線問(wèn)題

如果高壓側(cè)或是中壓側(cè)在重負(fù)荷的情況下出現(xiàn)了CT斷線現(xiàn)象，那么按照高壓側(cè)電流與中壓側(cè)電流計(jì)算得到的和電流極有可能超出低壓側(cè)復(fù)壓和電流的保護(hù)定值。所以，非常有必要將高壓側(cè)和中壓側(cè)CT斷線所造成的影響納入考慮范圍，以保證在高壓側(cè)或是中壓側(cè)出現(xiàn)CT斷線現(xiàn)象時(shí)可以進(jìn)行閉鎖保護(hù)。

3 高阻抗變壓器后備保護(hù)優(yōu)化方案

為了提高整個(gè)設(shè)備運(yùn)行的可靠性與安全性，可以通過(guò)配置雙重化主、后備保護(hù)的方法形成主保護(hù)護(hù)衛(wèi)備用。并且，還可以對(duì)變壓器主保護(hù)進(jìn)行加強(qiáng)設(shè)計(jì)，在主保護(hù)上適當(dāng)安裝差動(dòng)速斷保護(hù)、瓦斯保護(hù)、比例差動(dòng)保護(hù)、工頻變化量比例差動(dòng)保護(hù)以及零序比例差動(dòng)保護(hù)等。除此之外，為了避免出現(xiàn)外部短路時(shí)間過(guò)長(zhǎng)以及短路電流燒毀變壓器的現(xiàn)象，還應(yīng)當(dāng)對(duì)過(guò)流保護(hù)與阻抗保護(hù)作變壓器內(nèi)部故障的后備保護(hù)作用進(jìn)行淡化處理，使其成為中、低壓側(cè)母線以及饋線的后備保護(hù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

在電路系統(tǒng)中有效、合理使用高阻抗變壓器的過(guò)程中必須注意復(fù)壓過(guò)流保護(hù)和阻抗保護(hù)，以保證整個(gè)電路的運(yùn)行安全。

參考文獻(xiàn)

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