主变保护启动失灵电流回路的探讨
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第 3 6卷 第 1 7 期 2 0 0 8年 9月 1日 电 力 系统 保护 与控制 P o we r S y s t e m P r o t e c t i o n a n d Co n t r o l V _0 l _ 3 6 No 1 7 S e p 1,2 0 0 8 主变保护启动失灵 电流回路的探讨 叶 文德(柳州供 电局,广 西 柳 州 5 4 5 0 0 5)摘要:以变压器保护启动失灵的电流判据取向为研究的对象,通过举例子的方法,分析 了 在变压器附近的不同 位置发生短路 接地故障时,使用变压器套管 c T的电流作为变压器保护启动失灵的电流判据 的做法,可能会导致失灵保护拒动或误动的严 重后果,以供设计部门和同行专家进行探讨。最后结合现场 C T二次绕组的实际,提出整改建议,以达到规范回路接线的目 的。关键词:继 电保护;变压器;失灵;回路;拒动;误 动 Di s c u s s i o n o n t h e ma i n t r a n s f o r me r p r o t e c t i o n s t a r t i n g t he f a i l u r e o f c u r ren t c i r c u i t YE W e n d e (Li u z h o u P o we r S u p p l y Bu r e a u,Li u z h o u 5 4 5 0 0 5,Ch i n a)Ab s t r a c t:T h i S p a p e r s t a r t s ma l f u n c t i o n i n gt r a n s f o r me r p r o t e c t i o nt ot h e c u r r e n t c ri t e ri o nf o r r e s e a r c ho ri e n t a t i o n o f t h e o b j e c t,f o r e x a mp l e o f the me tho d o ftr a n s f o r me r s i n d i ff e r e n t l o c a ti o n s i n t h e v i c i n i t y of the s h o r t-c i r c u i t f a u l t,the U s e o fC T t r a n s f o r me r b u s hin g o f t h e c u r r e n t tran s f o rm e r p r o t e c ti o n a sthe s t a r t o ft h e c u r r e n t f a i l u r e c r i t e r i af o rthe p r a c ti c eof p r o t e c ti o nma yl e a dt omi s s 脚O r ma l o p e r a t i o n f o r the d e s i g n d e p a r t me n t and the p e e r e x p e r t s to d i s c u s s F i n a l l y,a t the a c t u a l C T s e c o n d a r y w i n d i n g s,t h i s p a per p r o p o s e s r ect i fic a t i o n t o a c h i e v e t h e p u r p o s e o f r e g u l a t i n g c i r c u i t wl nn g Ke y wo r d s:r e l a y p r o t e c t i o n;tr an s f o rm e r;f a l s e;c i r c u i t;mi s s t r i p;ma l o p e r a tio n 中图分类号:T M7 7 2 文献标识码:B 文章编号:1 6 7 4 3 4 1 5(2 0 0 8)1 7 0 0 9 7 0 3 0 引言 1 现场设备介绍 在 2 2 0 k V变 电站 中,为 了提高断路器失灵保 护动作的可靠性,失灵保护 的启动回路必须同时 具备两个条件:(1)由故障线路或设备的保护能 瞬时复归的出口继 电器 动作后不返 回;(2)断路 器未断开的判别元件,可采用 能快速 复归的相 电 流元件。在主变 间隔 中,使用开关 C T二次绕组 的 电流作 为“相 电流元件”来判别断路器是否断开 应更为准确,但是,在我局管辖的 6个 2 2 0 k V变 电站 中,只有柳北变 电站是使用开关 c T,其它几 个变电站都是使用主变套管 c T o本文以杨柳变电 站#l 主变为例,分析使用主变套管 c T的二 次电 流来判别断路器是否断开这种接线方式所存在 的 问题,用举例子的方法指 出,这种接线方式在一 定条件下会导致断路器失灵保护误动或拒动的严 重后果,以供 同行专家进行探讨,也想通过文章 引起有关 的设计部 门和 同行人员对 这个 回路 的高 度重视,最后提 出本人的意见和整 改建议,达到 规范回路接线 的 目的。,杨柳变 电站 是一个双母线带旁路接线方式的 2 2 0 k V变 电站,#1主变高压侧和 中压侧都有 电 源存在,低压侧 为无功补偿设备,主变三侧都是 三相 联动 的开关,旁路 是分相动作 的开关。#l 主 变保护 配置 有两套 南瑞 继保 公司 的 R C S 一 9 7 8 E 差动保护,第 一套使用开关 c T,第二套使用变压 器的套管 C T,正常运行时两 套 R C S-9 7 8 E都投入 运行,旁路带路 时只投第 二套 R C S-9 7 8 E差动保 护;配置一套 R C S 一 9 7 4失灵启动装置,使用套管 C T作为相 电流判据。主变启动失灵回路 如图 1所 示:由差动保护 R C S 一 9 7 8 E的出口触 点与 R C S-9 7 4 臣 l t童sl1rl 艟 IYQJ4I1LP19 IYQJ48D33 8D31 8D32 l:;:I删 稻 I l三 025 2 9 2 西 1 2 4 1 1 4 8 图 1主变保护启动失灵保护回路图 F i g 1 Ma i n tra n s f o rm e r pr 0 t e ct i o n s t a r t i n g f a i l u r e p r o t e c t i o n c i r c u i t d i a g r a m 维普资讯 http:/ 9 8一 电力 系统 保护 与控制 失灵 电流 出口触点 S L Q D串联构成,分别启动 I母 失灵或 I I母失灵。未设计有旁路带路时的变压器 启动失灵 的回路。2 主变启动失灵回路存在问题分析 如图 2所示,#1主变正常运行时,如果故 障点发生在主变 内部 F 1处或中压侧 F 2处、或低 压侧 F 3处时,流过开关 C T和流过变压器高压侧 套管 c T的一次电流是一样的,此时不管使用开关 c T还是套管 c T作为相 电流判据,主变保护启动 失灵的行 为和结果都是一样的。但 是当故障 点发 生在开关 C T和变压器高压侧套管 C T之间时,问 题就出现 了,下面将举两个例子,分别从误动和拒 动两种情况进行 分析。图 2 现场 设备一 次系统接 线图 Fi g 2 Pr i na r y s ys t e m co nn ec t i on of s po t de vi c e 2 1失灵保护误动分析 假设#l 主变正常运行时,故障发生在 F 4 处,此时,如果主变 儿0 k V中压侧开关失灵,将导致 2 2 0 k V失灵保护误动。这个结果许多人都不敢相 信,请看下面 的分析:当故障发生在 F 4时,对第=套 R C S 一 9 7 8 E差动保护来说是区外故障,因此不 动作;对第一套 R C S-9 7 8 E差动保护来说是 区内故 障,因此可靠动作,发跳 闸命令给主变三侧 2 6 1、1 6 1 和低压侧开关,由于 1 6 1开关拒动,因此 2 6 1 和低压侧开关跳 开后,故障点 F 4 处仍然存在 由 1 6 1 开关通过主变 中压侧流到高压测的故障 电流,该故障 电流流过高压侧套管 C T,因此相 电流判据 元件触点 S L Q D不返 回,同时因为故 障电流未完全 切除,第一套 R C S-9 7 8 E仍然存在差流,因此其 出 口触 点 1 T J不返 回,这样就导致 2 2 0 k V失灵保 护 被误启动;同时主变 间隔有一个解除 2 2 0 k V失灵 保护复合 电压闭锁的回路,在上述条件 下,2 2 0 K V 失灵保护 复合 电压 闭锁 已经被解除,因此就造 成 了 2 2 0 k V失灵保护误动作,造成事故扩大。实际 上高压侧 2 6 1开关是 已经跳开 了的,导致这个结 果的原因就是相 电流判别元件不 能准确判断 2 6 1 开关确 已断开。2 2失灵保护拒动分析 假设#1主变 正常运行时,故障发生在 F 4处,此时第一套 R C S 一 9 7 8 E差动保护是区内故障,出口 将 主变 三 侧 开 关跳 开。如 果此 时 2 6 1开关 拒 动 了,按照 电力系统运行方式 的要求,应该启动 2 2 0 k V 失灵保护,跳开该母线上的所有开关(含母联),将故障隔离,但 是,由于失灵保护的相 电流判据 元件使用套管 C T,当中、低压侧开关跳开后,就 已经没有故障 电流通过套管 C T,因此失灵相电流 元件接点 S L Q D就会返回,这样就导致 了 2 2 0 k V失 灵保护拒动。下面我再举一次送 电的过程来分析,这次送 电是在更换 了高压侧开关 2 6 1 C T之后 的送 电,在 使用高压侧对主变进行充 电之前,为确 保刚刚更 换过的 2 6 1 C T本体及其引出线没有故障,决定让 开关 C T先带 电,因此有 以下几个送电的步骤:1)主变保护先按正 常运行方式投入运行。即两套 R C S 一 9 7 8 E差动保护 已经投入。2)合上 2 6 1 1 刀闸。(2 6 1 4刀闸不合上)3)合上 2 6 1开关。4)2 6 1 C T带 电正常后,断开 2 6 1 开关。5)合上 2 6 1 4刀闸。6)接下来就是主变送 电的步骤 了 从上面操作 的 目的来看 是为了检查 C T本体 及其 引出线是否有故障,也就说明存在故障 的可 能性 是比较大的,如果在开关 C T靠近主变 的这一 侧有故障,并且 2 6 l开关失灵 了,那么其结果 同 样会 导致 2 2 0 k V失灵保护拒动。原因和 F 4处故 障相 同,在这里就不重复分析了。从上面 的几个例子可 以知道,使用变压器套 管 C T作为相 电流判别元件,2 2 0 k V失灵保护的动 作结果刚好与我们所期望的动作结果相反,即该 动时拒动,不该动时误动,这就是要引起大家高 度重视的地方。3 旁路 带路 时相 电流判 据不起作 用 当主变高压侧开关 由旁路 2 9 0带路 时,2 6 1 开关 C T是没有 电流通过 的,也许这就是有些设计 者考虑采用套管 C T的原因,但从图 1可 以看 出,当主变高压侧用 2 9 0带路时,主变的切换继 电器 1 Y Q J 4 和 2 Y Q J 4 并没有动作,因此主变保护启动 失灵 的回路是不起 作用的,当然,可 以另外设计 一个 由 2 9 0 1 和 2 9 0 2刀闸触点控制 的切换继 电器 来构成的失灵启动回路,但是,这要考虑到主变 出口触 点和相 电流判据触点是否够用,以及 2 9 0 开关带其它线路开关时的误动 问题。实际上,旁 路 2 9 0 保护本身已经有了完善的失灵启动回路,维普资讯 http:/ 叶文德 主变保护启动失灵电流回路的探讨-9 9一 如 图 3所示。0 2 4 0 2 5 图 3 2 9 0旁路保护启动失灵保护回路图 F i g 3 2 9 0 b y p a s s p r o t e c t i o n s t a r t i n g f a i l u r e p r o t e c t i o n e i r c u i t d i a g r a m 主变保护动作后,会作用于 2 9 0开关操作箱的 T J R继电器,如果 2 9 0开关任何一相失灵,2 9 0开关 该相的失灵 电流判别触点就会动作,这样就可 以通 过 T J R继电器 的触点启动失灵保护 了。同时 2 9 0开 关也配置有自己的保护,当主变间隔有故障时,2 9 0 开关的保护也会动作,从而完成启动失灵的功能。4 总结和整改建议 从 以上的分析知道,主变启动失灵 的电流判据 如果使用变压器套管 C T,那么在一定的条件下,可 能导致失灵保护拒动或者误动,因此我们在设计时,要认真考虑现场可能出现的各种情况,使用更准确 代表开关分合状态 的电流作为相 电流判据,所 以本 人建议现场将失灵电流判据改用开关 c T的二次绕 组电流。在 2 2 0 k V 双母线配置的线路间隔中,每个 c T 均有 4 个二次绕组是给保护用的,其中母差保护 用 2 个,线路保护用 2 个,失灵启动装置与其中一 套线路保护共用。在主变间隔中,由于第二套差动 保护使用套管 C T,这样还剩余一个保护级别的绕组 给失灵判据使用。因此建议现场尽快整改。参考文献 1 毛锦庆 电力系统继电保护规程汇编 M 北京:中 国电力 出版社,2 0 0 0 2 D L 4 0 0 9 1,继电保护和安全 自动装置技术规程 s 收稿 日期:2 0 0 7-1 1-2 6;修回日期:2 0 0 8-0 1 1 3 作者简介:叶文德(1 9 7 5 一),男,本科,工程师,研究方向为继电保护。E-ma i l:y e_wd 1 z g g x e pc o rnc a (上接第 8 1页c o n t i n u e d f r o mp a g e 8 1)2 董艺四边形原理距离保护中电阻分量的研究【J 继 电器,2 0 0 7,3 5(1 4):6 3 6 5 DONG Yi Re s e a r c h o f Re s i s t a n c e Co mp o n e n t s i n Q u a d r i l a t e r a l C h a r a c t e r i s ti c Di s t a n c e R e l a y J Re l a y,2 0 O 7,3 5(1 4):6 3 6 5 3 张太升,罗承廉,杜凌,等四边形特性距离保护躲 负荷性能分析 J 继电器,2 0 0 4,3 2(1):2 8 3 1 ZHANG T al s h e n g,LUO Ch e n g l i a n,DU Li n g,e t a1 Re l a ti o n b e t we e n L o a d I mp e d a n c e a n d Di s t a n c e Re l a y wi t h Q u a d r i l a t e r a l C h a r a c t e fi s t i c s J】R e l a y,2 0 0 4,3 2 (1):2 8 3 4 连晶晶,赵志英四边形特性阻抗继电器探讨【J】南 昌水专学报,1 9 9 7,1 6(1):5 3 5 6 L I AN J i n g-j i n g,Z H A O Z h i-y i n g R e s e a r c h o n I mp e d a n c e R e l a y o f Qu a d r a n g l e C h a r a c t e ri s ti c J J o u r n a l o f N anc h angC o l l e g eofWa t e r Co n s e r v anc y an d Hy d r o e l e c t r i c P o we r,1 9 9 7,1 6(1):5 3 5 6 5 艾欣,杨以涵,周孝信虚拟仪器技术及其在电力系 统中的应用 J 电力系统 自动化,2 0 0 1,2 5(1 5):5 4-57 AI Xi n,YA NG Yi-h a I l,ZHOU xi a o x i n VL r t u a l I ns t r u me n t T ech n o l o g y a n d I t s Ap p l i c a t i o n t o P o we r S y s t e m J】Au t o ma ti o n o f E l ect r i c Po w e r S y s t e ms,2 0 0 1,2 5(1 5):5 4 5 7 6 杨乐平,李海涛,肖相生,等L a b V I E W 程序设计与 应用【M】北京:电子工业出版社,2 0 0 1 Y A NG L e-p i n g,L I Ha i t a o,X I AO Xi a n g-h e n g,e t a1 L a b V I E W P r o g r am D e s i g n and A p p l i c a ti o n M B e ij ing:P u b l i s h i n g Ho u s e of El e c t r o n i c s I n d u s t r y,2 0 0 1 收稿 日期:2 0 0 7-1 1-2 6;修回日期i 2 0 0 8-0 1-1 4 作者简介:荣雅君(1 9 5 7-),女,硕士,教授,主要研究方向为电 力系统继电保护,E ma i l:r o n g h u l l S 1 6 3 c o rn 刘琳(1 9 8 2-),女,硕 士研 究生,主要研究方向为 电 力 系统继 电保护:贾艳(1 9 8 0-),女,硕士研究生,主要研究方向为电 力系统稳定器。(上接第9 6页c o n t i n u e d fr o mp a g e 9 6)收稿 日期 t 2 0 0 7-1 1 2 7 作者简介:赵晓明(1 9 7 6 一),男,工程师,从事电力系统继电保护 研究和试验工作;E-ma i h z j s b d s i n a c o rn 黄晓明(1 9 6 9-),男,高级工程师,长期从事电力系统 继 电保护研 究和 管理工作。维普资讯 http:/
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