10kV線路故障導致主變保護誤動分析

國網徐州供電公司 江蘇 徐州 221000

引言

10kV線路產生故障,很有可能導致變壓器某些部位發(fā)生大電流短路,通過變壓器的電流將超過系統(tǒng)額定電流。由于變壓器在運行過程中短路電流值比較大,會對變壓器的正常運行產生不利影響[1]。這需要對相關問題進行分析。主要性能是變壓器的負荷消耗隨內部電流的增加呈指數(shù)增長,運行狀態(tài)穩(wěn)定。在變壓器裝置中,負載損耗較大,大量電能轉化為熱能,導致主變壓器誤動。此時如果增加到主變壓器壓器保護的設定值,使得保護裝置的功能得以發(fā)揮,則變壓器保護發(fā)揮作用。

一、主變壓器保護誤動的基本介紹

某超高壓供電局主變壓器電站投入使用。2017年,在變電站主變壓器運行期間,3個斷路器不充電,2個主變壓器運行不穩(wěn)定,斷路器跳閘,變壓器保護屏無“保護啟動”。經現(xiàn)場檢查,發(fā)現(xiàn)二次設備沒有出現(xiàn)異常現(xiàn)象。

在排查故障的過程中,試送該線路,發(fā)現(xiàn)還有一處故障沒有排除,試送線路過流I段保護誤動,主變高低壓側斷路器跳閘導致主變失壓。對356線路保護裝置和2號主變保護裝置進行檢查,之后檢查后臺信號,發(fā)現(xiàn)保護裝置“跳閘”、“重合閘”燈亮,2號主變保護“跳閘”燈亮,查看動作記錄,發(fā)現(xiàn)是差動速斷保護動作。2號主變本體油枕油位和套管的油位正常,沒有出現(xiàn)滲油的問題。

通過對主變壓器保護誤動情況進行分析,發(fā)現(xiàn)當故障產生的時候,2號主變高壓側A,B,C三相電流均嚴重偏向時間軸的一側,這就意味著故障開始的時候,直流分量是相對較大的,A,C相電流幅值要超過B相。這是由于故障發(fā)生在A相和C相之間。2號主變低壓側A相和C相在第一周波的前半個周波已嚴重偏離時間軸的一側,這就意味著直流分量是相對較大的。故障電流在第一個周波內產生的磁通沒有使TA飽和。

二、主變壓器壓器誤動處理

當主變壓器跳閘時,值班人員應立即向調度員報告,主變壓器應由維修人員當場檢查,并等待維修人員進一步檢查,根據(jù)車輛檢查結果提出處理建議。現(xiàn)場維修人員收集各種信息,包括保護文件、故障記錄器波形文件等,兩套差動保護由于具有鎖定功能,此時保護動作正確。根據(jù)圖紙檢查保護設定值,檢查二次回路氣體保護[2]。從圖中可以看出,在驅動主變壓器A相氣體繼電器后,沒有發(fā)現(xiàn)任何差異。通過比較監(jiān)視消息,可以清楚地看到邏輯與保護動作是一致的。主變壓器A相試驗的現(xiàn)場檢查主要包括直流電阻試驗、殼繞組介電損耗試驗、殼繞組絕緣電阻試驗、電容試驗、短路阻抗試驗等,試驗結果的驗證也應按進行。

三、主變壓器壓器誤動的分析

(一)誤動的技術分析。受到線路故障的影響,主變壓器動作在一定程度上可以反映變壓器內部一定壓力的短期形成。從現(xiàn)場試驗結果看,主變壓器的直流電阻、短路阻抗測試均合格,就可以做出明確判斷,主變壓器保護誤動不是由于變壓器放電造成的。

通過對電流波形和電壓波形的分析,得出在整個勵磁涌流過程中,電壓波形處于正常狀態(tài)。高壓側電流等于普通繞組電流,但方向相反[3]。當電流通過的過程中,保護跳閘系統(tǒng)失效。2個主變壓器功率比較大,三相電流衰減時間較長。通過分析可知,截止時刻最大涌流對應的磁通量極性決定了剩余磁通量。當主變壓器通過的電流較大的時候,會產生鐵芯振動,發(fā)生主變壓器動作。

(二)勵磁涌流的分析。沖擊電流的大小決定了閉合瞬間施加電壓的初始相位角,包括磁芯內剩磁的方向以及大小都會不同程度地受到影響,同時,沖擊電流也關乎到磁芯的飽和程度[4]。單相自炊變壓器的三相合閘瞬間施加電壓,此時,初相角就會有所不同,事故變壓器相合閘瞬間施加電壓的初相角使得勵磁涌流得到滿足[5]。A相本體重量的氣體保護動作是符合要求的,另外兩項保護動作與規(guī)定的要求不符合,所以,另外兩項是不會動作的。外電壓初始相角與合閘瞬間勵磁涌流之間是存在一定關聯(lián)性的。

(三)采用具備抗飽和能力的保護裝置。10kV線路故障對主變壓器產生一定的影響,有些主變壓器保護裝置啟動之后主要的目的是為了避免運行中產生故障,已經采用TA飽和判據(jù),避免引發(fā)差動保護誤動作。通常在主變壓器保護誤動的起始階段和一次電流過零點的附近會有一個線性傳變區(qū),這個區(qū)域的差動電流波形有間斷的問題,這樣就可以判斷變壓器區(qū)外故障,如果是差動電流間斷的問題,就要采用閉鎖差動保護措施。使用虛擬制動量的TA飽和識別技術,可以降低保護誤動的發(fā)生率[5]。對于常規(guī)差動問題采用的保護措施是使用半波積分法將差流計算出來,將工頻量差動速斷保護提出來。這種保護措施是對變壓器各側電流的基波分量求差得到差流,直流分量不會對其產生影響。

結束語

綜上所述,變壓器應用于電力系統(tǒng)當中,要更好地發(fā)揮變壓器的作用,保證其運行安全,就要對主變壓器保護方面的問題進行研究。主變壓器保護如果沒有做到位,就會影響變壓器裝置的穩(wěn)定性,這就需要采取有效的措施解決。