電子技術(shù)應(yīng)用代發(fā)變壓器差動保護(hù)誤動原因與對策分析
關(guān)鍵詞：電子技術(shù)應(yīng)用代發(fā),變壓器,差動,保護(hù),誤動,原因,預(yù)防
隨著大容量機(jī)組、新建變電站陸續(xù)投入電網(wǎng)運行，電力系統(tǒng)不斷增大，繼電保護(hù)的原理結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜。差動保護(hù)具有其獨特的優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于變壓器的主保護(hù)。由于自然災(zāi)害或人為的因素，如保護(hù)定值整定錯誤、二次回路接線不規(guī)范、電流互感器極性接反等，造成變壓器差動保護(hù)誤動作的情況時有發(fā)生，使用戶大面積停電，影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。但變壓器在空載運行的狀態(tài)下，因差動電流二次回路出現(xiàn)兩點接地，也會導(dǎo)致差動保護(hù)的誤動作，此類安全隱患值得我們在今后的工作中加以高度重視和防范。
一、差動原理分析
差動保護(hù)被稱為具有絕對選擇性的快速保護(hù)。其原理基于基爾霍夫電流定律。根據(jù)基爾霍夫電流定律，電路中任一結(jié)點流入與流出的電流相量和為零。將流入元件的電流與流出元件的電流的相量和稱為差動電流。當(dāng)變壓器正常運行或發(fā)生區(qū)外故障時，差動電流為零，差動保護(hù)不動作。當(dāng)發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時，差動電流不為零，差動保護(hù)動作。
差動保護(hù)由于電流互感器飽和、變壓器變比等因素影響，會產(chǎn)生不平衡電流。針對各種因素引起的不平衡電流，采取引入制動電流，使差動保護(hù)不誤動作。根據(jù)差動電流與制動電流比值大小來判斷保護(hù)是否動作，稱為比率差動。由于主變各側(cè)額定電流大小不等，以及各側(cè)電流互感器變比不相同，差動保護(hù)要根據(jù)變壓器變比及各側(cè)電流互感器變比將各側(cè)二次電流進(jìn)行折算，使差動電流能真實反應(yīng)實際一次差動電流。
二、事故分析
唐山小馬坊110kV變電站，站內(nèi)配置有兩臺主變壓器，#1主變運行期間發(fā)生兩側(cè)斷路器跳閘的事故，事故發(fā)生前該站運行方式是#1主變在空載運行狀態(tài)、#2主變在冷備用狀態(tài)。事故發(fā)生后變電站運行人員到現(xiàn)場檢查，現(xiàn)場#1主變的兩側(cè)斷路器在分閘位置，查看主變保護(hù)裝置，發(fā)現(xiàn)#1主變保護(hù)裝置差動保護(hù)動作，裝置顯示報文“差動保護(hù)動作”，顯示故障電流A相0.32A，B相 0.35A，C相0.41A;查看#2主變保護(hù)裝置，裝置同樣顯示“差動保護(hù)動作”，故障電流A相0.39A，B相0.35A，C相0.38A;檢查故障錄波及其它監(jiān)控裝置無故障信息。
差動保護(hù)是變壓器的主保護(hù)，其原理是反應(yīng)流人和流出被保護(hù)變壓器各端的電流差。變壓器在電力系統(tǒng)中的主要作用是變換電壓，以利于電功率的傳輸和電能的分配，是發(fā)電廠、電網(wǎng)、用戶之間的橋梁和紐帶。為了防止因為變壓器產(chǎn)生故障而給電力系統(tǒng)的安全性和可靠性帶來影響，對電力變壓器采取了多種保護(hù)措施，變壓器差動保護(hù)誤動就是其中最為普遍的一種做法。然而，系統(tǒng)運行中發(fā)現(xiàn)，因為電流不平衡、勵磁涌流等因素經(jīng)常會導(dǎo)致差動保護(hù)發(fā)生誤動現(xiàn)象，更為重要的是差動保護(hù)誤動經(jīng)常影響到整個電力系統(tǒng)的安全可靠運行。所以，關(guān)于變壓器差動保護(hù)誤動問題的研究具有十分重要的意義和價值。
三、檢查情況及原因分析
針對保護(hù)動作情況對現(xiàn)場進(jìn)行全面檢查分析，初步分析有以下幾種原因可能會引起差動保護(hù)動作：①差動保護(hù)范圍內(nèi)的一次設(shè)備發(fā)生異常;②差動保護(hù)裝置誤動;③電流回路誤接線。
根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行逐一檢查，并結(jié)合保護(hù)動作前后的系統(tǒng)運行情況分析判斷如下：①對差動保護(hù)范圍內(nèi)的一次設(shè)備進(jìn)行全面的檢查未發(fā)現(xiàn)異常，絕緣測試合格，相關(guān)試驗項目合格，且故障錄波及其他監(jiān)控裝置無故障信息，從而可以確認(rèn)一次設(shè)備無異常;②用繼電保護(hù)測試儀對差動保護(hù)裝置進(jìn)行全面的校驗，并帶斷路器傳動試驗，保護(hù)裝置正確動作;③檢查差動保護(hù)CT二次接線、極性正確。以上檢查項目均未發(fā)現(xiàn)異常。最后將變壓器高壓側(cè)接線端子箱CT接地點拆除后測量絕緣電阻，結(jié)果絕緣值顯示為零，從而確定差動電流回路存在兩點接地的情況。檢查發(fā)現(xiàn)差動保護(hù)屏柜里處有第二個接地點。按照“繼電保護(hù)反事故措施”要求電流互感器的二次回路必須分別并且只能有一點接地。獨立的、與其他互感器二次回路沒有電的聯(lián)系的電流互感器二次回路，宜在斷路器場地實現(xiàn)一點接地。從差動保護(hù)兩點接地電流流向圖看，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，有較大的接地電流流人變電站地網(wǎng)，兩點間會產(chǎn)生較大的電位差，因為即使接地點處在同一接地網(wǎng)絡(luò)，也并非是絕對等電位，所以在兩點之間會出現(xiàn)電位差。差動保護(hù)電流二次回路兩點接地時，因電位差產(chǎn)生的電流南高地電勢通過差動繼電器流向低地電勢當(dāng)此電流值大于差動繼電器設(shè)定的定值時，無論變壓器在何種狀態(tài)(運行、空載、冷備用、熱備用)，都會引起差動保護(hù)誤動作。所以差動保護(hù)電流的二次回路必須只能有一點接地。
從以上分析可以看出本次#1主變空載運行及#2主變在冷備用狀態(tài)下，差動保護(hù)誤動作原因是由于電流二次回路出現(xiàn)兩點接地，同時由于系統(tǒng)發(fā)生接地故障，故障電流流過該變電站地網(wǎng)造成的。
四、處理措施
造成此次事故的直接原因，是由于#1、#2主變差動電流二次回路出現(xiàn)兩點地接，在工程施工及驗收過程中沒有嚴(yán)格按照繼電保護(hù)反事故措施要求執(zhí)行，存在非常大的安全隱患，最后造成投運后變壓器差動保護(hù)的誤動作，針對以上的問題，結(jié)合分析情況，提出如下防范措施。
1.新建或擴(kuò)、改建工程中對用于差動保護(hù)的電流二次回路必須認(rèn)真把好圖紙設(shè)計及圖紙審查關(guān)，包括圖紙的初設(shè)、會審等每一個環(huán)節(jié)都要認(rèn)真審查，馬虎不得。特別在保護(hù)改造或設(shè)備更換的工程中，應(yīng)注意做好相關(guān)保護(hù)二次回路的更改設(shè)計，這是杜絕留下安全隱患的前提和基礎(chǔ)。
2.施工調(diào)試過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照反事故措施、相關(guān)規(guī)程規(guī)定，做好施工人員的技術(shù)交底，對有錯誤的地方應(yīng)及時提交工程聯(lián)系單，杜絕“隨意施工，野蠻施工”現(xiàn)象。
3.一、二次設(shè)備的接地必須分開，電流互感器的二次回路必須分別并且只能有一點接地。獨立的、與其他互感器二次回路沒有電的聯(lián)系的電流互感器二次回路，宜在斷路器場地實現(xiàn)一點接地，確保繼電保護(hù)裝置與接地網(wǎng)的可靠連接，在繼電保護(hù)室內(nèi)敷設(shè)接地銅排網(wǎng)，接地銅排網(wǎng)與主接地網(wǎng)可靠連接。
4.在調(diào)試驗收過程中，每一位調(diào)試人員、驗收人員都應(yīng)有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，一絲不茍。對電流二次回路進(jìn)行一點接地檢查時，將接地點拆除測量絕緣電阻是否合格，檢查結(jié)束后必須將回路恢復(fù)到正常狀態(tài)下。
五、解決差動保護(hù)裝置誤動作的措施
1.應(yīng)盡量減少微機(jī)保護(hù)裝置二次回路的接線;提高微機(jī)保護(hù)裝置工藝水平;插件集成化，元件貼片化，每個模塊相對獨立，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
2.將保護(hù)裝置的強(qiáng)弱電引線分開布線，減小強(qiáng)電磁場對弱電信號的影響;在IC元件的電源引腳兩端加裝去耦電容，吸收IC元件高速動作時產(chǎn)生的高頻信號;去耦電容要選用高頻特性好的獨石電容或瓷片電容，焊接引腳要短;對從高噪聲區(qū)來的電流、電壓信號與地間加裝抗干擾電容，吸收浪涌電壓和尖峰脈沖;對電源插件的輸入、輸出部分加裝磁環(huán)，減小直流電源紋波電壓的影響等措施。
3.利用電流互感器斷線閉鎖，當(dāng)檢測元件檢出變壓器高壓側(cè)審.派互感器二次側(cè)引出線發(fā)生的斷線時閉鎖保護(hù);有效地防止保護(hù)裝置誤動。
4.對牽引變電所電流互感器的變比進(jìn)行校核，并對保護(hù)整定值進(jìn)行校驗，防止電流互感器實際變比與計算變比不一致而造成保護(hù)裝置誤動作。
5.對于專線牽引變電所，變壓器低壓側(cè)真空斷路器放電將引起變壓器差動保護(hù)裝置誤動作。需要將差動保護(hù)中的2次諧波閉鎖判據(jù)改為綜合諧波閉鎖，解決差動保護(hù)裝置誤動作的現(xiàn)象。
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