500kV變壓器保護過激磁告警不能自動復歸原因分析

楊　波　徐　軍　袁仁彪　劉長發　余　超

（南方電網超高壓輸電公司貴陽局，貴陽　550003）

隨著電力系統的建設規模越來越大，電壓等級也往高處發展。超高電壓等級、超長距離和超大容量的電力系統輸變電設備已然投入使用。各種送端低壓電容器和電抗器等補償設備以及長距離的超高壓輸電線路補償設備發揮著越來越重要的作用。這使得超長輸電線路的送端和授端母線電壓以及線路電壓趨于穩定，且有所抬高。過去用戶端電壓偏低的狀況已很少發生。隨著各種超遠距離和超高電壓等級直流線路的投入運行，一旦換流站超高壓直流輸電系統發生故障，大量負荷就將轉移至交流輸電線路，使得500kV交流變電站的系統頻率和母線電壓均會發生變化[1]。這將會觸發 500kV母線上的變壓器過激磁保護告警。在電力系統恢復穩定過后，由于母線電壓偏高的原因，500kV變壓器保護的過激磁保護有可能不自動復歸，一直處于告警狀態。本文以近期的超高壓±500kV直流輸電系統發生雙極閉鎖故障為例，開展交流變電站500kV變壓器保護裝置過激磁告警不自動復歸的原因分析，以期找到解決問題的方法。

1　500kV主變保護裝置情況[2]

500kV變壓器保護裝置過激磁保護定值見表1。

表1　過激磁告警部分定值

500kV變壓保護過激磁告警未返回時刻高壓側電壓最小值及頻率見表2。

表2　過激磁告警部分定值

2　過激磁保護的配置及動作邏輯

變壓器保護裝置設有定時限過激磁告警和反時限過激磁保護。過激磁保護邏輯如圖1所示。

過激磁保護的倍數 N=U/Fr，其中 U和 Fr分別為變壓器高壓側母線電壓的標幺值和頻率的標幺值[3]。過激磁保護的動作與否與系統頻率和母線電壓密切相關。本文僅對母線電壓的角度對過激磁告警進行驗證和分析。

圖1　過激磁告警邏輯圖

3　試驗驗證

3.1　驗證保護裝置過激磁告警發生

試驗設備采用ONLY-AT1266-40繼電保護測試儀和福祿克 179C數字萬用表，從保護定值得知過激磁基準電壓為60.63V，本文在保護測試儀的起始電壓也設置為60.63V，此時保護不告警。采取0.1V的步長繼續給裝置緩慢加壓，當所加電壓接近60.63V×1.05=63.66V時，每增加0.1V間隔時間為10s，當我們所加電壓為 63.8V時，裝置采樣為 64.3V，保護過激磁告警正確發出，分別如圖2、圖3所示。

圖2　裝置告警時采樣情況

圖3　保護裝置動作時測試儀加量情況

3.2　驗證保護裝置過激磁告警返回

主變保護在此動作基礎上，模擬系統電壓下降，裝置告警自動復歸的行為；采取0.1V的步長緩慢降低電壓，當電壓降低至 63.8V×0.96=61.23V時，裝置告警未能返回，說明電壓未降到返回值，繼續降低所加電壓，時間也間隔 10s，電壓降至 60.7V，保護過激磁告警復歸，分別如圖4、圖5所示。

3.3　試驗結論

圖4　裝置返回時的采樣情況

圖5　裝置返回時的測試儀加量情況

由試驗得知，裝置過激磁過激磁要發生則 PT二次側電壓應大于60.63V×1.05=63.66V，裝置要能正確可靠返回PT二次側電壓應小于61.3V，因變壓器保護裝置過激磁告警在軟件的程序內部返回系數設置為0.96，根據表1定值可知，返回倍數為n=1.05×0.96=1.008，其返回電壓應為60.63V×1.008=61.12V，因保護裝置自身電壓采樣存在 0.4～0.5V的誤差，從而得出所加外部電壓應為61.12V-0.4V= 60.7V，所以，當繼保測試儀加量降至60.7V時，主變保護可靠返回。

3.4　原因分析

截取了一個時間段的母線電壓曲線，如圖6所示。

圖6　保護裝置動作時測試儀加量情況

如果系統母線電壓始終穩定運行在 533kV附近，最小值為530kV，那么PT二次側實際最低電壓為530/500×1.732=61.2V，加上裝置采樣誤差0.4V，則裝置感受到的電壓為 61.6V，此時主變保護裝置不能自動返回。因此，現有的系統運行條件和電壓曲線保護裝置不能自動復歸。

3.5　解決辦法

1）調整系統電壓，使系統電壓降至 530kV以下，隨著500kV電力網絡的建設，系統電壓也越來越穩定，各種補償設備的投入使用以及智能調節，已經很難通過運行方式來調低系統電壓。

2）改變保護定值所設置的返回系數，適當調高返回系統至0.97，將是一個行之有效的解決辦法。

4　結論

隨著電力系統電壓的逐步升高，解決保護裝置告警的情況迫在眉睫，為徹底解決保護告警后不能自動返回，是否可以考慮更智能的保護裝置來自適應電壓。