游 昊,李本瑜
(云南電力調(diào)度控制中心,云南 昆明 650011)
在變壓器高壓側(cè)的阻抗保護(hù),是相鄰線路和變壓器低壓側(cè)母線的后備保護(hù),具有動作時限較短、動作范圍穩(wěn)定的特點(diǎn),線路保護(hù)效果顯著。阻抗繼電器種類多樣,常規(guī)的偏移圓特性阻抗繼電器局限性較大,會受到Y(jié),d接線干擾,無法客觀反映真實(shí)阻抗,難以有效解決其中的故障問題。負(fù)序阻抗繼電器可以較好地滿足這一需求,有效規(guī)避負(fù)荷阻抗,避免誤動問題出現(xiàn)。
圖1為系統(tǒng)圖。在變壓器相間短路后備保護(hù)中應(yīng)用偏移圓特性阻抗繼電器,其中Zt是變壓器阻抗,Zl是NK線路的等效阻抗。對這一問題精簡分析,僅僅從單側(cè)電源角度進(jìn)行考慮,忽視負(fù)荷電流;降壓變壓器用Y,d11接線表示;在變壓器高壓側(cè)安裝阻抗元件,選擇0°接線方式,將電路和電壓折算在變壓器高壓側(cè)。
圖1 系統(tǒng)圖
變壓器高壓側(cè)的偏移圓特性阻抗元件和低壓側(cè)NK線路相互配合,是變壓器低壓側(cè)母線和NK線路的后備保護(hù)。NK線路保護(hù)范圍末端為K,如果K與BC出現(xiàn)相間短路問題,可以通過對稱分量法將A作為特殊相,變壓器低壓側(cè)正、負(fù)序電流分量為 ,變壓器低壓側(cè)的正、負(fù)序電壓分量則為 。正、負(fù)序電流和電壓分量之間的關(guān)系如下:
將d側(cè)的電壓和電流序分量納入到Y(jié)側(cè)范疇,計算保護(hù)安裝處的電壓和電流分量,測量阻抗如下:
繪制測量阻抗示意圖,如圖2所示,整定阻抗為Zset,取值為 1.3(ZL+Zt)。
從圖2可以看到,如果變壓器的d側(cè)線出現(xiàn)相間短路問題,在Y側(cè)安裝的偏移圓特性阻抗繼電器未能發(fā)揮原有作用,將無法正確測量故障點(diǎn)的真實(shí)阻抗[1]。
負(fù)序阻抗繼電器相較于偏移圓特性阻抗繼電器優(yōu)勢更突出,將負(fù)序電壓和電流設(shè)為動作量,可以摒棄Y,d側(cè)線路負(fù)荷影響,在正常負(fù)荷運(yùn)行下規(guī)避誤動問題。
圖2 阻抗繼電器測量阻抗
負(fù)序阻抗繼電器在相間短路后背保護(hù)中,正序分量是制動的主要依據(jù),負(fù)序分量是動作的主要依據(jù)。
a是負(fù)序阻抗判據(jù),Krel是可靠系數(shù)。如果a>0,代表負(fù)序阻抗繼電器動作;反之,則為負(fù)序阻抗繼電器不會動作。則代表高壓引線的正、負(fù)序電流;分別代表著高壓母線的正、負(fù)序電壓;Zl代表線路阻抗。綜合考量線路阻抗之間的偏差和可能對負(fù)序阻抗繼電器的實(shí)際效果帶來的不良影響,可以通過實(shí)驗(yàn)正確測量來獲取精準(zhǔn)可靠的數(shù)值[2]。
如果電壓互感器斷線處于閉鎖狀態(tài),負(fù)序阻抗繼電器的運(yùn)行可以分為動作量和負(fù)序分量。為了規(guī)避電壓互感器誤動問題,可以在原有基礎(chǔ)上增設(shè)負(fù)序電流啟動元件,形成啟動邏輯。如果電壓互感器處于斷線狀態(tài),盡管存在依然為0。同樣的,電流互感器處于斷線狀態(tài),出現(xiàn),但是 為0。所以,如果出現(xiàn)此類情況,負(fù)序阻抗繼電器不會啟動。
基于MATLAB/Simulink建立仿真分析模型,降壓變壓器Y,d11接線,仿真模型如圖3所示。
圖3 仿真模型圖
圖3 中,在變壓器高壓側(cè)安裝負(fù)序阻抗繼電器,采集三相電壓和電量數(shù)值,并對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算和處理,得到負(fù)序阻抗判據(jù)值,與上述的判據(jù)相契合[3]。圖3中的1、2、3、4處分別存在相間短路故障,I段是AB線路和Zset之間的距離,在AB線路末端整定,Krel為0.8,Zset為1241.13 Ω。具體數(shù)值如表1所示。
表1 負(fù)序阻抗繼電器仿真結(jié)果
為了盡可能規(guī)避變壓器相間短路故障問題,應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況,遵循變壓器保護(hù)原則,結(jié)合供電系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境,編制合理的設(shè)計方案,以便提升變壓器運(yùn)行可靠性。在具體工作中,立足實(shí)際制定合理的變壓器保護(hù)方案,充分掌握電路保護(hù)策略的實(shí)際特征,結(jié)合電路保護(hù)策略特征選擇合理的方案。針對具體問題,應(yīng)加強(qiáng)電路保護(hù),尋求合理的技術(shù)和管理措施,在改善變壓器運(yùn)行條件基礎(chǔ)上,盡可能避免出現(xiàn)變壓器相間短路故障問題[4-6]。
針對變壓器相間短路故障問題,可以在母線橋上設(shè)立絕緣熱縮保護(hù)材料,加強(qiáng)變壓器保護(hù)。一旦發(fā)現(xiàn)相間短路故障出現(xiàn),可以及時對變壓器作色譜分析。如果色譜分析異常,則需要立即停止變壓器,并做進(jìn)一步的檢查和試驗(yàn)[7]。反之,如果色譜分析正常,需要間隔較短時間后再次進(jìn)行檢查和分析,編制合理的調(diào)查報告[8]。如果變壓器出口附近線路發(fā)生短路故障,需要在保證開關(guān)正確的同時,及時切斷故障,保證線路運(yùn)行安全。相關(guān)工作人員可以定期組織變壓器繞組變形測試,全面掌握變壓器的運(yùn)行情況,盡可能降低相間短路故障發(fā)生幾率。
綜上所述,在變壓器相間短路后備保護(hù)中,通過負(fù)序阻抗繼電器可以有效解決故障問題,規(guī)避負(fù)荷阻抗,避免出現(xiàn)誤動問題。但是,此種方式卻無法靈活應(yīng)對三相短路,需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善,建立完備的變壓器后備保護(hù)。