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变压器功率方向分析论文
变压器功率方向分析论文 摘要：提出变压器相间、接地功率方向保护的一种校验方法。该方法通过 对电力系统变压器相间、接地故障的分析,结合PT、CT的接线极性,模拟系统故障 进行整组试验,能够简单可靠地对变压器功率方向保护进行校验。关键词：功率方向保护极性分析相间故障接地故障 1引言 变压器功率方向保护(包括相间功率方向保护和零序功率方向保护)是变 压器的重要后备保护之一。它作为相邻元件及变压器内部故障的后备保护,在防 止故障范围的扩大,保障系统安全运行方面起着重要的作用。其方向性的正确与 否,和电流互感器的一次、二次接线、电压互感器的二次接线及保护装置的二次 接线都有关系,在实际运行当中,很容易由于接线极性的错误而造成保护误动或拒 动。本文试图通过对功率方向保护的探讨,总结出一种简单可靠的校验方法。结 果表明,通过模拟电力系统的实际故障,结合CT、PT接线极性的分析,能够简单可 靠地对功率方向保护方向的正确性进行检验,在设备验收和日常定检工作中,大大 简化了工作量。
2问题的提出 功率方向保护方向的正确性,可以通过检查保护的电压、电流接线极性来 检查,但是对于现场的实际装置,二次线繁多,接法复杂,难以理清各线的走向,容易 出错。而且,对于应用日益广泛的微机变压器保护,功率方向保护的方向指向一般 通过软件控制字整定,方向性的确定是在保护软件模块默认系统的电压电流接线 极性的条件下,由保护计算软件来控制确定的。比如,对于WBZ2500微机变压器保 护,其配置中带方向的功能,方向的确定必须在以下极性接线方式下:CT极性是当 一次电流流入变压器时,装置的感应电流为正极性电流流入装置;PT极性为正极 性接入装置。这样,就无法和分立元件保护一样地通过检查继电器电压电流接法 的极性来检查功率方向保护的方向性。比较简单可靠的方法是结合保护的整组试 验,依据保护的整定和CT、PT的接线极性,模拟出系统的正、反方向故障,给保护 加入模拟的故障电压和电流,校验其动作的角度和灵敏性。
3相间功率方向的校验要模拟系统故障,进行整组试验,首先要分析系统一次故障的情况。
我局的220kV变压器相间功率方向保护正方向的整定都是指向母线的。首 先考虑正方向故障的情况。如图1所示,母线外线路发生相间故障时,对变压器保护 CT,以母线流向变压器为电流的正方向。设线路阻抗角是70°,则可作出一次电压 电流的向量图如图2。可见故障电流IK滞后相间电压UK160°。
对于二次电压电流的向量关系,则要视PT、CT的接法极性不同而有所不同。
一般PT采用减极性接法,其二次绕组的极性端接入保护(PT接线图见后面图9)。对 于CT,也是采用减极性接法(CT接线图见后面图10),当一次绕组L1指向母线,二次 侧电流从K1流出时,可以认为二次电流和一次电流同相位,此时可作出二次电压 电流向量图如图3所示;反之,当二次侧电流从K2流出时,二次电流和一次电流的相 位相反,二次电压电流向量关系如图4。
我们在进行相间功率方向校验时,首先查明PT、CT的接线方式,再模拟系统 正反方向故障,在保护端子上加入上述关系的二次电压和二次电流,检查保护动作 的情况,确定保护的动作区和灵敏角。
图2正方向相间故障一次向量图图3正方向相间故障二次向量图和动作区 图4正方向相间故障二次向量图和动作区 如果在正方向故障时保护能够正确动作,而在反方向故障时保护应可靠不 动作,则表明保护接线正确,性能完好。
例如,CT一次绕组L1指向母线,二次侧电流从K1流出,在保护加入如图3所 示二次电压UK2和二次电流IK2,则此时相当于系统母线外部故障的情况,在以方 向指向母线为正方向时,故障属于正方向故障,保护应该正确动作。由此可校验出 保护的动作区和灵敏角,如图3示。
以LG211相间功率方向继电器为例,当其灵敏角整定为230°,采用90°接线 时,在上述PT、CT接线极性和方向指向的情况下,保护要在正方向故障下动作,就 要求继电器电流线圈和电压线圈反极性接入二次电压电流,如电压线圈极性端接 PT二次的极性端,则电流线圈的极性端要接CT二次的非极性端,这样才能使得动 作区和故障时一致,方向性得以保证。此时,继电器的动作区的范围为IK超前 UK120°至300°。
当CT一次绕组L1指向母线,二次侧是从K2流出时,在上述正方向故障时,二次电压电流间的关系正好反了180°,见图4。在保护加入此种关系的二次电压UK2 和二次电流IK2时,也正好是系统母线外故障的情况,保护应正确动作。此时动作区 的范围为IK滞后UK60°至超前UK120°。如采用LG211相间功率方向继电器,可以 推断,此时继电器的电压、电流线圈是正极性接入二次电压电流。
可以类推: 当CT一次绕组L1指向变压器,二次侧从K1流出时,作出保护的动作区同图4 所示时,才可以确定功率方向保护的正确性。
当CT一次绕组L1指向变压器,二次侧从K2流出时,动作区应同图3。
可见,在校验功率方向保护时,依据PT、CT接线的极性和保护的方向整定, 模拟出系统一次故障的情况,对保护加入二次电压和二次电流进行整组试验,不但 可以校验保护功能的完好性,还可以校验保护功率方向接线的正确性,方法简洁可 靠。
4零序功率方向的校验 用模拟故障的方法校验零序功率方向,首先要分析正方向接地故障时零序 电压电流的关系。如图5所示,系统K点发生接地故障,作出零序网络图。由图可以 看出,零序网络中M侧流过零序电流IK,母线侧零序电压UM0为: 图5系统正方向接地故障零序等值网络UM0=IK×ZM式中,ZMM侧零序阻 抗;ZM主要决定于变电所中性点接地变压器的零序阻抗,阻抗角约在85°以上。
由式可作出一次零序电压UK1与一次零序电流IK1相量关系如图6,零序电 压超前零序电流约85°。二次零序电压和二次零序电流的相量关系则与 PT及CT的接线有关。
我局的220kV变压器零序功率方向保护正方向的整定都是指向母线的,零 序电压通过PT开口三角取得,其接线采用23U0接线,即一次零序电压和二次零序 电压反相位。如图9示。
零序电流取套管CT二次中性线上流过的零序电流时,当CT一次侧L1指向 母线,二次侧从K1引出接至保护,可认为一次零序电流与二次零序电流同相位,二 次零序电压UK2和二次零序电流IK2的向量关系如图7;反之,当CT一次侧L1指向母线,二次零序电流反相位,二次零序电压UK2和二次零序次从K2引出接至保护, 可认为一次零序电流与二电流IK2的向量关系如图8所示。
同样地,对零序功率方向保护进行校验时,首先查明PT、CT的接线方式,再 模拟故障的情况,在保护端子上加入上述关系的二次零序电压UK2和二次零序电 流IK2,检查保护动作的情况,确定保护的动作区和灵敏角。如果在正方向故障时保 护能够正确动作,反方向故障时保护应可靠不动作,则表明保护接线正确,功能完 好。
例如,CT一次绕组L1指向母线,二次侧电流从K1流出,对于以方向指向母线 为正方向的零序功率方向保护,在保护加入如图7所示的二次零序电压UK2和二 次零序电流IK2,则此时相当于母线外部故障的情况,保护应该正确动作,而在反方 向故障时应不动作。根据上述动作条件确定保护的动作区和灵敏角,如图7示。保 护的动作区范围为电流超前电压5°～185°,最大灵敏角为95°。
为70°时,在上述情况下,继电器的电压和电流线圈应是反极性接入二次零 序电压和二次零序电流(如电压线圈极性端接PT二次的极性端,则电视线圈的极 性端 要接CT二次的非极性端),才可以保证在正方向故障时,二次零序电流超前 二次零序电压的情况下继电器能够正确动作。
当CT一次绕组L1指向母线,二次侧电流从K2流出时,二次零序电流正好反 了180°,如图8。对于以方向指向母线为正方向的的零序功率方向保护,在保护加入 图8所示二次零序电压UK2和二次零序电流IK2,则正好是正方向故障的情况,保护 应该正确动作,而在反方向故障时应不动作。根据上述动作条件确定保护的动作 区和灵敏角,如图8示。对于LG212继电器,可以推出,继电器的电压和电流线圈应是 正极性接入二次零序电压和二次零序电流。
同样可以推得: 当CT一次绕组L1指向变压器,二次侧从K1流出时,作出保护的动作区同图8 所示时,才可以确定零序功率方向保护的正确性。
当CT一次绕组L1指向变压器,二次侧从K2流出时,动作区应同图7。
可见,在校验零序功率方向保护时,和校验相间功率方向保护一样,依据PT、CT接线的极性和保护的方向整定,模拟出系统一次故障的情况,对保护加入二次 电压和二次电流进行整组试验。值得注意的是PT开口三角的接线方式,采用23U0 和3U0的不同接法时结果正好相反。
5结论 1(1)实际运行结果表明,本文提出的模拟系统故障,利用整组试验的方法,能 够简单可靠地对变压器功率方向保护接线正确性和保护功能完好性进行校验。特 别是对于微机变压器保护,其优点更加明显。
(2)应该指出,对系统正、反方向故障时二次电压和二次电流相位关系分析 的正确性是建立在PT、CT接线极性的正确确定的基础上站改造来说,施工不便。
3.4在有人值班时,操作把手应复位。手动操作是远方遥控的一级后备。
4结语 1(1)我们的信号继电器的远方复归采用图2(b)所示的方法实现。实际中有 两个问题:(1)有些信号继电器如系统接地信号继电器的远方复归中必须并在某一 路开关的信号继电器之中。(2)变电站值班人员手动复归某一路开关的某一个信 号继电器时,这路开关的其它信号继电器也被复归,这是因为手动复归时正电源串 入连在一起的远方复归回路。我们正在积极解决。
2(2)我们采用发光字牌信号的办法来解决遥控时的事故音响和闪光问题;
并用单独的一路摇控发光字牌信号。注意:遥控对象是一个虚对象,只能用 对象选择中间继电器的触点或合闸中间继电器的触点;还有光字牌信号的 保持问题。
1(3)在采用电容式重合闸的变电站,把对象选择中间继电器的触点用于了 重合闸放电,信号继电器的远方复归采用单独的一路摇控实现。这样就将每一路 开关的负信号线通过继电器线圈连在了一起,在查找直流接地时应考虑到。
2(4)我们的施工原则是最小改动,因此级连继电器方式没有过多考虑。本文 是两个站的设计及施工之所得,愿交流和分享。
