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区外故障变压器差动保护误动原因及对策

1  整定计算的原因

1.1平衡系数取错

    整定值计算因素中最常见的是平衡系数取错。由于电流互感器实际变比与计算变比有差异,会产生差电流,常规差动继电器采用平衡匝数补偿;微机保护则采用软件计算的平衡系数补偿。使用者必须严格按厂家说明书计算补偿。

1.2 比率制动系数等不合理

    比率制动系数牵涉到保护动作的最小电流、保护动作的最大电流、外部短路最大穿越电流及最小制动电流值,所以要经符合DL/T684-1999整定计算技术导则的计算。(因系统参数和变压器参数不尽相同,所以制动系数也不尽相同)差动保护中以差动电流为动作量,以外部短路电流为制动量。灵敏度的效验不能忽视。变压器纵差保护的最小灵敏系数,应按最小运行方式下差动保护区内两相短路计算。灵敏系数=最小短路电流/保护动作电流,其值应大于2。此时所对应的动作电流可根据最小短路电流和相应的制动电流在特性曲线上查到。

1.3 为避免因分接头调整引起的不平衡电流,一般是根据现场的具体情况提高保护定值 。

2  二次回路接线存在问题

2.1 电流互感器二次抽头变比接错。

2.2 电流互感器二次出现两点接地。

2.3  二次开路。

2.4 电流互感器相序、或极性接错

2.5 一次同相有不合理接触,使电流互感器有分流,致使二次电流偏差,造成继电保护误动。

2.6 高低压侧二次回路阻抗值有差距。

2.7 差动保护投运前必须测量中性线电流(趋于零)。

3  电流互感器选型不正确

3.1因电流互感器选型不正确造成差动保护误动的例子不少。除电压等级、安装形式、额定电流、精度等级外还要注意,差动保护所用电流互感器暂态特性要相同,并满足电网暂态下的10%饱和倍数要求。“差动保护用电流互感器的相关特性应一致”[注1]差动保护所用电流互感器,应采用同一厂家,同一批产品。变压器两侧应采用特性一致的P级电流互感器。

    电流互感器的铁心具有非线性特性,当一次电流很大,尤其是当一次电流中含有非周期分量而使其偏于时间轴一侧时,铁心将出现严重饱和现象。这将引起励磁电流成几十倍至上百倍地增加,且含有大量非周期分量和高次谐波,使二次电流数值与波形严重失真,[注2]造成差动保护误动。因此,对变压器差动保护用电流互感器的选型应符合上述条件。

3.2 基建单位应提供有关电流互感器试验数据(如:变比、伏安特性、10%误差)等[注1]。

    [注1]国家电网公司十八项电网重大反事故措施   [2005]400号

    [注2]电力系统继电保护原理(增订版)  贺家李、宋从矩  2004.9   

 

 

小电流接地系统中的零序电流保护整定

 

    中性点非直接接地系统的单相接地保护与中性点直接接地系统中单相接地保护,在构成方式、作用原理及功能是完全不同的。中性点非直接接地系统发生单相接地时,仅相电压发生畸变,中性点位移,产生较高的零序电压,而线电压不变,用户可以继续工作——允许短期带故障点运行。因此为电网及人身安全,接地电流大于10A(一次值)时接地保护必须接跳闸,一般情况仅投信号。中性点非直接接地系统的单相接地电流为电网的自然电容电流;当中性点经消弧线圈补偿后的接地电流只是残余电流。综上述,零序电流互感器的二次输出要视系统的接地电容电流大小而定,当系统较小,接地后产生的电容电流也较小(尚不能达到保护装置的最小动作值),保护可能没有灵敏度。保护既要有选择性又要有灵敏性,这种情况下给零序保护的使用带来了困难,必须通过灵敏度的效验和现场试验。影响零序电流保护动作的方面较多。如:运行方式的改变、电站接线(设备)参数的变更、接地点的过渡电阻、个别支路电容电流占系统的比重较大等等。在计算系统接地电容电流时,要将所有电气连接元件(线路)均考虑进去。

        这里说说零序电流保护整定中的几个要点。

1.        被保护线路(设备)零序电流整定值

在中性点不接地系统中,零序保护采用零序电流互感器,其二次接入微机保护。

零序电流整定值为:

        3I0DZ=KK*IK(1)

式中   KK  ----可靠系数。 一般(瞬时跳闸取4-5,延时动作于信号取1.5-2

       IK(1)  ----该系统单相接地时,欲整定线路(设备)供给接地点的接地电流(A

 

2.  保护动作的灵敏度

零序保护灵敏度的校核是绝对不能少的,没有足够的灵敏度保护不能正确动作。

       K(1)L  =[IK.∑(1) -IK(1)]  /3I0DZ 1.25

[]1 «电力工程电气设计手册»  1991.8

 式中   IK.∑(1) ----欲整定线路(设备)区内单相接地总的接地电流(A)。

时限整定: 接地电流大于10A 投跳闸 0.51”秒,接地电流小10A 投信号 0秒。(10kV系统)

 

3.  关于电容电流的算法                                                         

3.1 教科书一般公式  (线路)

小电流接地系统单相接地电流也就是该系统接地时的电容电流。

电缆线路    IC =UL/10     «发电厂变电所电气设备» 卢文鹏、吴佩雄

架空线路    IC =UL/350

3.2 «电力工程电气设计手册»线路电容电流计算     (估算)

架空线路    ΙС  =2.7~3.3Ue L×10-3

电缆线路    ΙС  =0.1 Ue L 

式中:L---线路长度(公里)

      IC -----线路的电容电流

      2.7---系数,适用于无架空地线的线路,

      3.3---系数,适用于有架空地线的线路。

同杆双回线路的电容电流为单回路的1.3~1.6倍。

3.3 有关整定计算文献的电容电流的计算

6kV 电缆线路:Ik(1)= (95+2.84S)×UN /(2200+6S)  ----(A/km)

10kV电缆线路:Ik(1)= (95+1.44S)×UN /(2200+0.23S)  ----(A/km)

式中:   S---- 电缆截面积           mm2

         UN--- 该系统额定电压 kV

6kV 电缆线路:近似为  Ik(1)=0.015    (A/km)

10kV电缆线路: Ik(1)=0.025    (A/km)

6~10kV电缆线路的单相接地电容电流Ik(1)近似值计算也可在相关资料中查表得到。

如:«大型发电机组继电保护整定计算与运行技术»高春如.编著  附录表C-2

6~10kV电缆线路的单相接地电容电流Ik(1)近似值表(A/km

电缆截面mm2

3×16

3×25

3×35

3×50

3×70

3×95

3×120

3×150

3×185

UN

6

0.37

0.46

0.52

0.59

0.71

0.82

0.89

1.10

1.20

(kV)

10

0.52

0.62

0.69

0.77

0.90

1.00

1.10

1.30

1.40

**  采用那种计算方法视用户需要而定。

 应注意:一般保护定值单中只给出一次零序电流定值。

 

4.  关于保护的二次定值的确定

   在工程的继电保护整定中,零序电流保护定值往往给出的是一次电流定值。现场的零序CT种类很多,生产厂家纷杂,性能不一,且往往没有变比,给整定工作带来困难。所以零序电流保护二次值应在现场作试验而得。

4.1零序电流互感器出厂标有变比

   有的厂家零序电流互感器是有变比的。如:阿城通用电站自动化设备公司LJWZ型。二次值整定比较方便,但也应经试验验证。

4.2  零序电流互感器出厂没有变比

   有了一次值以后,二次值应通过试验确定。任何保护装置都有它的最小动作值,在使用中最好不用在最小值上(为了保证保护装置的可靠性)。

4.2.1   将保护装置中的零序电流定值置到其最小刻度值的1.2倍的位置上,再将零序电流一次值穿过零序CT,观察保护动作情况:如果保护动作,可将二次值再提高一些,再通入一次定值电流,如此往复,直到保护不动,再略降低保护的动作值,找到保护动作的临界点并记录此数据。用该数据除以1.25~1.5(灵敏度),即得保护二次值。在灵敏度有较大余度时,应考虑采用对应较大灵敏度的二次值。

4.2.2  当通入的一次定值在1.2倍最小刻度值装置不动时,说明可能该系统电容电流太小,达不到灵敏度的要求。零序CT的传变能力不行,更换零序CT型号。

4.2.3 试验中注意所用设备及人身安全

 

 5. 接地电容电流较大的站所,在确定该系统接地电容电流时最准确的应实地做人工接地试验,测出数据。

 

 

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