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经验总结-主变差动保护部分

作者:电力资料网     文章来源:本站原创    更新时间:2011年07月19日     
内容预览

一、 从工程角度出发所理解的主变差动保护
关于接线组别和变比的归算思路
1、 影响主变差动保护的几个因素
差动保护因为其具有的选择性好、灵敏度高等一系列优点成为变压器、电动机、母线及短线路等元件的主保护。这几种差动保护原理是基本相同的,但主变差动保护还要考虑到变压器接线组别、各侧电压等级、CT变比等因素的影响。所以同其它差动保护相比,主变差动保护实现起来要更复杂一些。
变压器变比的影响:因为变压器变比不同,造成正常情况下,主变高低压侧一次电流不相同。比如:假设变压器变比为110KV/10KV,不考虑变压器本身励磁损耗的理想情况下,流进高压侧电流为1A,则流出低压侧为11A。这很好理解,三相视在功率S= √3UI。不考虑损耗,高低压侧流过功率不变,各侧电压不同,自然一次电流也不同。
CT变比的影响:还是用上面的举例,如果变压器低压侧保护CT的变比是高压侧CT变比的11倍,就可以恰好抵消变压器变比的影响,从而做到正常情况下,流入保护装置(CT二次侧)的电流大小相同。但现实情况是,CT变比是根据变压器容量来选择,况且CT变比都是标准的,同样变压器变比也是标准化的,这三者的关系根本无法保证上述的理想比例。假设变压器容量为20MKVA,110KV侧CT变比为200/5,低压侧CT变比如果为2200/5即可保证一致。但实际上低压侧CT变比只能选2000/5或2500/5,这自然造成了主变高低压侧CT二次电流不同。
变压器接线组别的影响:变压器不同的接线组别,除Y/Y或△/△外,都会导致变压器高低压侧电流相位不同。以工程中常见的Y/△-11而言,低压侧电流将超前高压侧电流30度。另外如果Y侧为中性点接地运行方式,当高压侧线路发生单相接地故障时,主变Y侧绕组将流过零序故障电流,该电流将流过主变高压侧CT,相应地会传变到CT二次,而主变△侧绕组中感应出的零序电流仅能在其绕组内部流过,而无法流经低压侧开关CT。
2、 为消除上述因素的影响而采取的基本方法
主变差动保护要考虑的一个基本原则是要保证正常情况和区外故障时,用以比较的主变高低压侧电流幅值是相等,相位相反或相同(由差流计算采取的是矢量加和矢量减决定,不过一般是让其相位相反),从而在理论上保证差流为0。不管是电磁式或集成电路及现在的微机保护,都要考虑上述三个因素的影响。(以下的讨论,都以工程中最常见的Y/△-11而言)
电磁式保护(比如工程中常见的LCD-4差动继电器),对于接线组别带来的影响(即相位误差)通过外部CT接线方式来解决。主变为Y/△接线,高压侧CT二次采用△接线,低压侧CT二次采用Y接线,由保护CT完成相角的归算同时消除零序电流分量的影响。电流由主变高压侧传变到低压侧时,相位前移30度,低压侧CT接成Y/Y,角度没有偏移。高压侧CT接成Y/△,CT二次侧比一次侧(也即主变高压侧)相位也前移了30度。这样就保证了高低压侧CT的二次电流同相位。高压侧CT接成Y/△后,电流幅值增大了√3倍(实际上是线电流),在选择CT变比时,要考虑到这个因素,尽量让流入差动继电器的主变高低压侧电流相等。因为CT都是标准变比,通常不能保证高低压侧二次电流相等,对此一般采取在外回路加装电流变换器(可以理解为一个多变比抽头的小CT)或着对具有速饱和铁芯的差动继电器,调整它的平衡线圈的匝数。不过这两种方法,精度都不高。
微机保护同传统保护相比,保护原理并没有太大的变化,主要是实现的方法和计算的精度有了很大提高。早期有些微机差动保护,可能是运算速度不够的缘故,相角归算还是采用外部CT接线来消除(如DSA早期某型号产品)。现在的微机差动保护,CT都是采取Y/Y接线,相角归算由内部完成:通过电流矢量相减消除相角误差。主变差动为分相差动,对于Y/△-11接线,同低压侧IAl相比较运算的并不是高压侧Iah,而是Iah*=Iah-Ibh(矢量减),这样得到的线电流Iah*,角度左移30度,同低压侧Ial同相位。对于Y/△-11接线,参与差流计算的Y侧3相电流量分别是:Iah*=Iah-Ibh、Ibh*=Ibh-Ich 、Ich*=Ich-Iah(都为矢量减)。对于Y/△-1接线,参与差流计算的Y侧3相电流量分别是:Iah*=Iah-Ich;Ibh*=Ibh-Iah 、Ich*=Ich-Ibh(都为矢量减)。通过减超前相或滞后相电流的不同,从而实现相角滞后或前移30度。(因为用WORD画矢量图太麻烦,此处省略示意图,大家可以自己画一下)
主变变比和CT变比造成的误差都是幅值上的差异,这方面的处理,对于微机保护而言,是非常容易的,输入量(对△侧)或相位归算后的中间量(对Y侧)乘以相应的某个比例系数即可。当然这个系数对Y侧,还要考虑到内部矢量相减,同时造成的幅值增大了√3倍。目前国内绝大部分厂商(如南自厂等)的微机差动保护,是以一侧为基准(一般为高压Y侧),把另一侧的电流值通过一个比例系数换算到基准侧。采取这种方法,装置定值和动作报告都是采用有名值(即多少安),比如差动速断定值是18A等等。我们公司的差动保护相位归算也是采用矢量相减,变比等因素造成的幅值归算采取的是Ie额定电流标幺值的概念,相应的定值整定和动作报告也都是采用Ie标幺值。现场很多用户(包括公司一些新员工),对此感到较难理解,因此有必要详细解释一下。
3、 以RCS9671/9679差动保护为例,解释Ie的概念
Ie是指根据变压器的实际容量求到的额定电流的标幺值。我们常说的CT二次额定电流是5A,这只是一个产品标准参数,而Ie是根据主变容量得到的,它所对应的电流有名值的具体数值,对主变的每一侧都是不同的。
以下列参数为例:某台主变,容量31.5/20/31.5 兆伏安;变比110±4×2.5%/38.5±2×2.5%/11千伏;接线组别Yo/Y/△-12-11;CT变比200/5,500/5,2000/5;CT为Y/Y。
额定电流计算公式
 

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