干式變壓器差動(dòng)保護的探討

[論文關(guān)鍵詞]干式變壓器微機保護配置主保護后備保護[摘要]論述了干式變壓器差動(dòng)保護、差動(dòng)保護標準產(chǎn)品制動(dòng)、零序差動(dòng)保護等主要保護在使用中應注意的技術(shù)問(wèn)題，指出差動(dòng)保護靈敏度和快速性的提高必須建立在安全可靠的基礎上。1.簡(jiǎn)介干式變壓器差動(dòng)保護是干式變壓器的主要保護。一般采用帶制動(dòng)特性的比率差動(dòng)保護。由于其對區域內故障的可靠運行和對區域外故障的可靠鎖定，在系統中得到了廣泛的應用。許多文獻[1]和[2]對上述兩種故障都做了詳細的分析，但從現場(chǎng)工程實(shí)踐來(lái)看，當干式變壓器在區域外發(fā)生短路故障時(shí)，由于流經(jīng)干式變壓器的短路電流巨大，導致干式變壓器本身的絕緣和性能受損，并且干式變壓器經(jīng)常發(fā)生匝間短路故障，這就要求差動(dòng)保護在這種情況下能夠可靠運行而不被誤閉鎖，因此提出差動(dòng)保護，本文重點(diǎn)分析了工程現場(chǎng)存在的問(wèn)題。二是加強主保護，要使差動(dòng)保護更加完善，簡(jiǎn)化整定計算。加強主保護的目的是簡(jiǎn)化后備保護，使干式變壓器在故障時(shí)能瞬間切除故障。目前220kV及以上干式變壓器的縱差保護是雙重的，是加強主保護的必要措施。差動(dòng)保護應在安全可靠的基礎上完善。在簡(jiǎn)化整定計算時(shí)，差動(dòng)保護應設置自動(dòng)輔助整定和固定輸入整定，盡量減少用戶(hù)需要設置的保護整定，充分發(fā)揮微機繼電保護裝置的優(yōu)勢。無(wú)需系統參數和靈敏度檢查，保護整定可根據干式變壓器參數先立完成，整定方法簡(jiǎn)單明了。三.差動(dòng)保護用電流互感器的基本要求差動(dòng)保護用電流互感器需要滿(mǎn)足兩個(gè)閾值。一是穩態(tài)誤差必須控制在10%誤差范圍內，因為整定計算中使用的不平衡穩態(tài)電流是按10%誤差閾值計算的。第二是瞬態(tài)誤差。影響電流互感器暫態(tài)特性的主要參數有短路電流及其非周期分量、一次回路的時(shí)間常數、電流互感器的工作周期和經(jīng)過(guò)時(shí)間、二次回路的時(shí)間常數等。電流互感器的剩磁對飽和影響很大。當剩磁暫態(tài)分量和短路電流引起的磁通極性相同時(shí)，二次電流畸變會(huì )加劇。因此，如果電流互感器的鐵芯有剩磁，當一次電流遠低于正常飽和值時(shí)，電流互感器可能過(guò)早飽和。差動(dòng)保護的暫態(tài)不平衡電流遠大于穩態(tài)時(shí)的暫態(tài)不平衡電流，因此僅在整定計算中增加兩次穩態(tài)不平衡電流是不安全的?？癸柡头椒ㄊ鞘褂脦庀兜腡PY電流互感器。然而，差動(dòng)保護中廣泛使用的是P級電流互感器。P級電流互感器的穩態(tài)誤差不超過(guò)10%，瞬態(tài)誤差必須超過(guò)穩態(tài)誤差。在實(shí)踐中，瞬態(tài)誤差可以通過(guò)根據穩態(tài)誤差選擇的技術(shù)規格“增加密度”來(lái)限制。增加密度的方法有幾種[2]: (1)精確極限系數增加兩倍(允許短路電流為額定電流的倍數)；(2)二次額定負荷加倍；(3)增加二次電纜的橫截面積，使二次回路的總電阻減少一半；(4)改用5P電流互感器(復合誤差由10%降至5%)。目前110kV及以下采用P級電流互感器，220kV干式變壓器也采用P級電流互感器或5P級、PR級電流互感器。因此，差動(dòng)保護需要對電流互感器采取措施 #p#分頁(yè)標題#e#

四.程度和快速差動(dòng)保護高靈敏度的前提是安全可靠的差動(dòng)保護要有高靈敏度和快速性。輕微匝間短路可以快速跳閘，但提高靈敏度和快速性必須以安全可靠為基礎。運行實(shí)踐表明，在切除區外故障或區外故障時(shí)，使用較低的啟動(dòng)電流值會(huì )造成差動(dòng)保護誤動(dòng)的嚴重后果，因此不要追求過(guò)高的靈敏度和快速性指標，而忽視可靠性。雖然提高靈敏度對于反映小故障是有效的，但是必然會(huì )降低安全性。干式變壓器的嚴重故障并不都是由小故障發(fā)展而來(lái)的，故障發(fā)生的瞬間仍然會(huì )發(fā)生設備燒毀事故。同時(shí)，小故障發(fā)展成大故障是需要時(shí)間的，所以也允許用一些時(shí)間來(lái)切除小故障的故障。長(cháng)期運行實(shí)踐證明，干式變壓器的氣體保護是切除運行時(shí)間稍長(cháng)的小匝間故障。輕微匝間故障引起的機械應力和熱效應不大，如果在200ms內排除故障，堆芯不會(huì )受到危害。從維護的角度來(lái)看，只要鐵芯沒(méi)有損壞，輕微和嚴重的匝間故障都需要更換。所以只要差動(dòng)保護在鐵芯損壞前動(dòng)作，就能滿(mǎn)足維修要求，不必降低線(xiàn)圈的燒損程度，犧牲保護的安全性。五、簡(jiǎn)化后備保護。后備保護功能主要針對干式變壓器區域外的故障，特別是考慮到與其相連的母線(xiàn)發(fā)生故障時(shí)未切除的保護。當然也可以作為干式變壓器(特別是110千伏及以下電壓等級的干式變壓器)主保護的后備，以及所接線(xiàn)路保護(特別是110千伏及以下電壓等級的線(xiàn)路)的后備。加強主保護后，差動(dòng)保護加倍配置，氣體保護先立DC電源，主保護非?？煽?、靈敏、快速，后備保護應簡(jiǎn)化。后備保護只要有220kV及以上的電壓系統，就是近后備，110kV及以下的電壓系統是遠后備的基礎。沒(méi)有必要按照線(xiàn)路保護設置幾個(gè)后備保護。線(xiàn)路保護有距離保護，基本不受短路電流影響。保護范圍相對固定，配合相對簡(jiǎn)單。干式變壓器的后備保護主要是母線(xiàn)的近后備和110千伏及以下電壓等級線(xiàn)路的遠后備。只要系統中的故障可以通過(guò)保護動(dòng)作排除而不拒動(dòng)，就能滿(mǎn)足要求。后備保護能否解決電流保護的多級協(xié)調是一個(gè)復雜而又困難的問(wèn)題。干式變壓器的后備保護不需要多級配合和整定值校驗，因此在整定計算中要擺脫配合的困難。目前，微機型

保護各側設置相間和接地保護各設3段8時(shí)限的復雜保護是作繭自縛，沒(méi)有好處。 簡(jiǎn)化后備保護的原則，作者認為干式變壓器高壓側只設置復合電壓過(guò)電流保護，中、低壓側設復合電壓過(guò)電流保護作為遠后備，電流限時(shí)速斷作為母線(xiàn)近后備。 六、結語(yǔ) 干式變壓器差動(dòng)保護提高靈敏度和快速性必須建立在安全可靠的基礎上，應采取防止因電流互感器飽和和區外故障切除的暫態(tài)誤差造成誤動(dòng)的措施。 加強主保護理應簡(jiǎn)化后備保護，干式變壓器后備保護主要是作為母線(xiàn)的近后備，110kV及以下電壓等級線(xiàn)路的遠后備，要擺脫整定計算中難以配合的困擾，不作定值校核，為此高壓側后備保護僅設復合電壓過(guò)流保護，中、低壓側后備保護設復合電壓過(guò)流保護和電流限時(shí)速斷保護，前者按干式變壓器額定電流整定，后者按同側母線(xiàn)的較低靈敏度要求整定，時(shí)間應與同側相鄰線(xiàn)路的相應時(shí)間相配合。 參考文獻： [1]王維儉，電氣主設備繼電保護原理和應用，北京：中電力出版社，1996. [2]朱聲石，差動(dòng)保護的暫態(tài)可靠性，繼電器，Vol.30，NO.8，2002.#p#分頁(yè)標題#e#