1000kV特高壓變壓器保護(hù)方案_鄧茂軍

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1 000 kV 特高壓變壓器保護(hù)方案 鄧茂軍 1 孫振文 2 馬和科 1 姚東曉 1 倪傳坤 1 1 許繼電氣股份有限公司 河南省許昌市 461000 2 國(guó)網(wǎng)吉林白山供電公司 吉林省白山市 134300 摘要 1 000 kV變壓器由于電壓等級(jí)高 容量大 其主接線方式和調(diào)壓方式與500 kV 變壓器存在 顯著差異 因此特高壓變壓器的保護(hù)配置與傳統(tǒng)變壓器保護(hù)配置存在不同 在分析特高壓變壓器 一次結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上 提出了適合特高壓變壓器的保護(hù)配置方案 為了解決主變壓器空投時(shí)調(diào)壓變 壓器差動(dòng)電流中二次諧波含量低可能造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的問題 對(duì)調(diào)壓變壓器和補(bǔ)償變壓器差動(dòng) 保護(hù)的勵(lì)磁涌流識(shí)別方案進(jìn)行了改進(jìn) 通過動(dòng)模試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行檢驗(yàn) 證明了特高壓變壓器保護(hù) 配置和勵(lì)磁涌流改進(jìn)方案的正確性和有效性 關(guān)鍵詞 特高壓變壓器 有載調(diào)壓變壓器 補(bǔ)償變壓器 綜合制動(dòng) 差動(dòng)保護(hù) 勵(lì)磁涌流 收稿日期 2014 05 24 修回日期 2014 10 31 0 引言 1 000 kV 特高壓交流試驗(yàn)示范工程中特高壓變 壓器的結(jié)構(gòu)與 500 kV 自耦變壓器有很大差異 其調(diào) 壓方式為中性點(diǎn)分體調(diào)壓而不是中壓側(cè)分接頭調(diào)壓 方式 這種特殊結(jié)構(gòu)導(dǎo)致特高壓變壓器的保護(hù)配置 與傳統(tǒng)的變壓器保護(hù)配置有較大區(qū)別 特高壓變壓 器保護(hù)配置中分別針對(duì)主變壓器 簡(jiǎn)稱主變 和調(diào) 壓補(bǔ)償變壓器 簡(jiǎn)稱調(diào)壓補(bǔ)償變 配置了各自的差 動(dòng)保護(hù) 變壓器空投時(shí)的勵(lì)磁涌流是差動(dòng)保護(hù)的不 平衡電流 為了防止變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng) 通常利用 差流中的二次諧波含量來識(shí)別勵(lì)磁涌流 通過對(duì)特 高壓變壓器空投時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)錄波數(shù)據(jù)進(jìn)行分析 發(fā)現(xiàn) 空載合閘時(shí)調(diào)壓變壓器 簡(jiǎn)稱調(diào)壓變 的勵(lì)磁涌流 較大 且三相差流中的二次諧波含量都小于二次諧 波閉鎖定值 如果不采取措施將會(huì)導(dǎo)致變壓器空投 時(shí)調(diào)壓變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作 1 3 本文針對(duì)特高壓變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 提出了適 合特高壓變壓器的保護(hù)配置方式 針對(duì)主變空投時(shí) 調(diào)壓變差動(dòng)電流中二次諧波含量低可能造成差動(dòng)保 護(hù)誤動(dòng)的問題 對(duì)調(diào)壓變差動(dòng)保護(hù)的勵(lì)磁涌流識(shí)別 方案進(jìn)行了改進(jìn) 通過中國(guó)電力科學(xué)研究院的動(dòng)模 試驗(yàn)驗(yàn)證 證明了特高壓變壓器保護(hù)配置和勵(lì)磁涌 流改進(jìn)方案的正確性和有效性 1 特高壓有載調(diào)壓變結(jié)構(gòu) 目前國(guó)內(nèi)投運(yùn)的 1 000 kV 晉東南 南陽(yáng) 荊 門特高壓交流輸電示范工程及其擴(kuò)建工程中 特高 壓變壓器均采用中性點(diǎn)無勵(lì)磁調(diào)壓方式 運(yùn)行過程 中主變不能帶負(fù)載調(diào)節(jié)分接位置控制電壓 皖電東 送淮南至上海特高壓交流工程中蕪湖站特高壓變壓 器采用西電西變生產(chǎn)的國(guó)內(nèi)首臺(tái)有載調(diào)壓變 可以 在不停電以及頻繁投切無功補(bǔ)償設(shè)備的條件下快 速 可靠地調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓 改變特高壓交流輸電工程 的輸送功率 提高特高壓交流輸電工程輸電的可靠 性和靈活性 1 000 kV 特高壓有載調(diào)壓變采用中性點(diǎn)調(diào)壓方 式 帶附加電壓補(bǔ)償 這主要是由變壓器的自身特 點(diǎn)來決定 4 由于低壓側(cè)接有無功補(bǔ)償設(shè)備 電壓 的波動(dòng)將使得無功功率的控制更為復(fù)雜 需要設(shè)置 補(bǔ)償繞組補(bǔ)償調(diào)壓過程中低壓繞組的電壓波動(dòng) 因 此 特高壓有載調(diào)壓變也由主變和調(diào)壓變兩部分組 成 特高壓有載調(diào)壓變調(diào)壓原理見圖 1 其中 SV CV LV TV EV LE LT 分別為主變串聯(lián)繞組 主變 公共繞組 主變低壓繞組 調(diào)壓變調(diào)壓繞組 調(diào)壓變 勵(lì)磁繞組 補(bǔ)償變壓器 簡(jiǎn)稱補(bǔ)償變 勵(lì)磁繞組 補(bǔ) 償變補(bǔ)償繞組 有載調(diào)壓變調(diào)壓抽頭與電壓擋位的對(duì)應(yīng)關(guān)系如 圖 2 所示 極性開關(guān)在 極時(shí) 調(diào)壓擋位從下到 上分別對(duì)應(yīng) 1 10 擋 極性開關(guān)在 極時(shí) 調(diào)壓 擋位從下到上分別對(duì)應(yīng) 11 21 擋 調(diào)壓抽頭為 1 擋時(shí) 中壓側(cè)電壓最高 1 05 U n 調(diào)壓抽頭為 21 擋 時(shí) 中壓側(cè)電壓最低 0 95 U n 1 21 擋中壓側(cè)電 壓依次降低 0 5 11 擋為中壓側(cè)額定電壓 U n 861 第 39 卷 第 10 期 2015 年 5 月 25 日 Vol 39 No 10 May 25 2015 DOI 10 7500 AEPS20140524005 http www aeps info com 圖 1 特高壓變壓器調(diào)壓原理 Fig 1 Principle diagram of UHV transformer voltage regulation 圖 2 調(diào)壓繞組分接頭示意圖 Fig 2 Winding taps diagram of regulating transformer 主變由 3 個(gè)獨(dú)立的單相自耦變壓器組成 調(diào)壓 變和主變通過硬銅母線連接 低壓側(cè)采用三角形接 線 主變高 中 低壓側(cè)采用 YN yn d11 的繞組接 線方 式 額 定 容 量 為 1 000 MVA 1 000 MVA 334 MVA 變 比 為 槡 1 050 3 kV 槡 525 3 1 5 kV 110 kV 調(diào)壓變包括有載調(diào)壓分接 開關(guān) 調(diào)壓繞組和補(bǔ)償繞組 其中 有載調(diào)壓分接開 關(guān)和調(diào)壓繞組實(shí)現(xiàn)有載調(diào)壓功能 補(bǔ)償繞組實(shí)現(xiàn)低 壓繞組附加電壓補(bǔ)償功能 補(bǔ)償變的勵(lì)磁線圈與調(diào) 壓線圈并聯(lián) 補(bǔ)償線圈與主變的低壓線圈串聯(lián) 特高壓有載調(diào)壓變采用此結(jié)構(gòu) 不僅方便變壓 器的運(yùn)輸 而且使得主變鐵芯磁路相對(duì)簡(jiǎn)單 變壓器 本體絕緣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化 運(yùn)行過程中如果調(diào)壓裝置發(fā)生 故障 更易檢修和更換 2 保護(hù)配置 由于調(diào)壓變和補(bǔ)償變的線圈匝數(shù)占整個(gè)變壓器 匝數(shù)的比例相對(duì)較小 在中國(guó)電力科學(xué)研究院組織 的特高壓變壓器保護(hù)動(dòng)模試驗(yàn)中 即使調(diào)壓變調(diào)壓 繞組發(fā)生 25 的匝間故障 補(bǔ)償變補(bǔ)償繞組發(fā)生 100 匝間故障 主變差動(dòng)保護(hù)仍然不能動(dòng)作 因 此 為了提高調(diào)壓變和補(bǔ)償變發(fā)生匝間故障時(shí)的靈 敏度 專門設(shè)置了調(diào)壓變和補(bǔ)償變縱差保護(hù) 因?yàn)?調(diào)壓變和補(bǔ)償變檢修和更換時(shí)不能影響主變的正常 運(yùn)行 所以調(diào)壓補(bǔ)償變保護(hù)與主變保護(hù)裝置由兩臺(tái) 獨(dú)立的保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn) 一臺(tái)裝置實(shí)現(xiàn)主變的保護(hù)功 能 另一臺(tái)裝置實(shí)現(xiàn)調(diào)壓變和補(bǔ)償變的保護(hù)功能 2 1 主變保護(hù)配置 特高壓變壓器主體采用的是不帶調(diào)壓的單相自 耦變壓器 其差動(dòng)保護(hù)的配置與 500 kV 變壓器的配 置相同 差動(dòng)保護(hù)配置了縱差保護(hù) 差動(dòng)速斷保護(hù) 增量差動(dòng)保護(hù) 突變量差動(dòng)保護(hù) 和分側(cè)差動(dòng)保護(hù) 主變后備保護(hù)包括高壓側(cè)后備保護(hù) 中壓側(cè)后備保 護(hù) 低壓 1 分支后備保護(hù) 低壓 2 分支后備保護(hù) 低 壓繞組后備保護(hù)和公共繞組后備保護(hù) 主變保護(hù)配 置如圖 3 所示 與 500 kV 變壓器相比 1 000 kV 變壓器高壓 側(cè) 中壓側(cè) 低壓側(cè)都有兩個(gè)分支 主變縱差保護(hù)由 高壓側(cè) 中壓側(cè) 低壓側(cè)六側(cè)電流構(gòu)成 主變分側(cè)差 動(dòng)由高壓側(cè) 中壓側(cè) 公共繞組五側(cè)電流構(gòu)成 低壓 側(cè)兩個(gè)分支都配置了各自的后備保護(hù) 低壓側(cè)過負(fù) 荷保護(hù)取低壓側(cè)兩個(gè)分支的和電流 另外 由于低 壓側(cè)母線配置了斷路器失靈保護(hù) 為了防止低壓側(cè) 區(qū)外故障時(shí)主變低壓側(cè)斷路器失靈 主變保護(hù)中增 加了低壓側(cè)斷路器失靈時(shí)聯(lián)跳主變各側(cè)功能 2 2 調(diào)壓變和補(bǔ)償變保護(hù)配置 配置調(diào)壓變和補(bǔ)償變保護(hù)的目的主要是用來提 高調(diào)壓變和補(bǔ)償變內(nèi)部匝間故障的靈敏度 因此 調(diào) 壓變和補(bǔ)償變只配置差動(dòng)保護(hù) 不再配置后備保護(hù) 此外 由于調(diào)壓變和補(bǔ)償變的容量比主變小得多 主 變空載合閘時(shí)調(diào)壓變和補(bǔ)償變中會(huì)出現(xiàn)很大的勵(lì)磁 涌流 而差動(dòng)速斷保護(hù)動(dòng)作電流定值通常按變壓器 額定電流的 6 8 倍整定 可能造成差動(dòng)速斷保護(hù)誤 動(dòng) 因此 調(diào)壓變和補(bǔ)償變也不配置差動(dòng)速斷保護(hù) 只配置縱差保護(hù)和增量差動(dòng)保護(hù) 調(diào)壓變和補(bǔ)償變 保護(hù)配置如圖 4 所示 調(diào)壓變縱差保護(hù)由電流互感器 TA5 TA6 TA7 三側(cè)電流構(gòu)成 補(bǔ)償變縱差保護(hù)由 TA6 TA8 兩側(cè)電 流構(gòu)成 為了減少電流二次回路接線錯(cuò)誤 電流互 感器二次電流極性均以母線側(cè) 變壓器外側(cè) 為正 極性端 且各側(cè)電流互感器二次繞組均采用星形接 線 特高壓有載調(diào)壓變擋位調(diào)節(jié)過程中 由于保護(hù) 裝置無法獲取當(dāng)前的擋位信息 隨著擋位的變化調(diào) 壓變差動(dòng)保護(hù)的平衡關(guān)系發(fā)生變化 差動(dòng)保護(hù)可能 誤動(dòng) 因此 特高壓有載調(diào)壓變的調(diào)壓變縱差保護(hù)需 要特殊處理 這也是有載調(diào)壓與中性點(diǎn)無勵(lì)磁調(diào)壓 的特高壓變壓器保護(hù)的差異 961 鄧茂軍 等 1 000 kV 特高壓變壓器保護(hù)方案 圖 3 主變保護(hù)配置圖 Fig 3 Main transformer protection configuration 3 保護(hù)原理 1 000 kV 主變差動(dòng)保護(hù)原理與 500 kV 變壓器 差動(dòng)保護(hù)基本相同 很多文獻(xiàn)中都有描述 本文不再 贅述 主要介紹調(diào)壓變和補(bǔ)償變縱差保護(hù)原理 調(diào)壓變和補(bǔ)償變縱差保護(hù)各側(cè)電流互感器二次 電流相位沒有差異 因此不需要進(jìn)行星角變換 調(diào) 壓變和補(bǔ)償變縱差保護(hù)除了需要考慮勵(lì)磁涌流問 題 5 還需要考慮調(diào)壓分接頭擋位調(diào)節(jié)對(duì)差動(dòng)保護(hù) 的影響 3 1 勵(lì)磁涌流識(shí)別 勵(lì)磁涌流是差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流 如果不采 取措施 往會(huì)引起變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng) 目前常 用的勵(lì)磁涌流識(shí)別判據(jù)有二次諧波原理和波形比較 原理 6 11 1 二次諧波原理 由于變壓器勵(lì)磁涌流中含有較大的諧波分量 其中以二次諧波含量為主 通常利用差流中的二次 諧波含量來識(shí)別勵(lì)磁涌流 閉鎖判據(jù)為 I d2 k xb2 I d1 I d1 I d set 1 式中 I d2 為差動(dòng)電流中的二次諧波電流 I d1 為差動(dòng) 電流中的基波電流 k xb2 為二次諧波制動(dòng)系數(shù) I d set 為裝置內(nèi)部設(shè)定門檻 二次諧波制動(dòng)原理通常采用三相 或 閉鎖 即 三相差流中任一一相電流中的二次諧波含量大于定 值時(shí)同時(shí)閉鎖三相差動(dòng)保護(hù) 2 波形比較原理 波形比較原理就是提取勵(lì)磁涌流的波形特征 將微分后差流波形的前半周和后半周進(jìn)行對(duì)稱性比 較 對(duì)于故障電流對(duì)稱性始終滿足 對(duì)于勵(lì)磁涌流 有 1 4 以上周期的點(diǎn)對(duì)稱性不滿足 這樣可以區(qū)分 故障和涌流 保護(hù)判據(jù)為 i k i k i k i k K 2 式中 i k 為差流波形前半周上某一點(diǎn)的值 i k 為后半周上對(duì)應(yīng)的值 K 為不對(duì)稱度定值 連續(xù)比較半個(gè)周期的采樣點(diǎn) 若式 2 均成立 定義為不對(duì)稱 識(shí)別差流波形為涌流波形并閉鎖本 相差動(dòng)保護(hù) 否則定義為對(duì)稱 識(shí)別差流波形為故障 波形并開放本相差動(dòng)保護(hù) 071 2015 39 10 研制與開發(fā) http www aeps info com 圖 4 調(diào)壓變和補(bǔ)償變保護(hù)配置圖 Fig 4 egulating transformer and compensating transformer configuration 通過對(duì)特高壓變壓器空投時(shí)的錄波數(shù)據(jù)進(jìn)行分 析 主變空投時(shí)調(diào)壓變可能出現(xiàn)很大的勵(lì)磁涌流 但 差流中的二次諧波含量可能出現(xiàn)很低的情況 主變 空投時(shí)調(diào)壓變差流波形分析如圖 5 圖 6 所示 圖 5 圖 6 分別對(duì)應(yīng)的調(diào)壓變各側(cè)原始電流波形如附錄 A 圖 A1 圖 A2 所示 圖 5 情況 1 下的調(diào)壓變差流波形分析 Fig 5 egulating transformer differential current waveform analysis in case 1 圖 6 情況 2 下的調(diào)壓變差流波形分析 Fig 6 egulating transformer differential current waveform analysis in case 2 從圖 5 可以看出 只有 C 相差流大于調(diào)壓變差 動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)電流門檻 但 C 相差流中的二次諧波含 量小于定值 采用三相二次諧波 或 閉鎖原理不能 閉鎖差動(dòng)保護(hù) 從圖 6 可以看出 C 相差流呈現(xiàn)波形 對(duì)稱的特征 采用波形比較原理也會(huì)開放差動(dòng)保護(hù) 因此 單獨(dú)采用二次諧波原理或波形比較原理都不 能可靠閉鎖差動(dòng)保護(hù) 必須對(duì)調(diào)壓變和補(bǔ)償變的勵(lì) 磁涌流識(shí)別判據(jù)進(jìn)行改進(jìn) 實(shí)際工程中調(diào)壓變和補(bǔ) 償變的勵(lì)磁涌流識(shí)別判據(jù)采用了一種綜合制動(dòng)方 案 閉鎖判據(jù)為 I d2 k xb2 I d1 I d1 I d set i k i k i k i k K 3 綜合制動(dòng)方案采用二次諧波原理和波形比較原 理相 或 后閉鎖差動(dòng)保護(hù) 當(dāng)任一一相差流中的二 次諧波含量大于定值或本相差流波形不對(duì)稱時(shí)都閉 鎖本相差動(dòng)保護(hù) 采用這種方式后 對(duì)于圖 5 和圖 6 中波形都能可靠閉鎖差動(dòng)保護(hù) 大大提高了變壓器 空投時(shí)調(diào)壓變和補(bǔ)償變縱差保護(hù)的可靠性 3 2 調(diào)壓變縱差保護(hù)的整定 調(diào)壓分接頭在不同擋位時(shí) 調(diào)壓變和補(bǔ)償變各 繞組的額定參數(shù)也會(huì)發(fā)生變化 因此 實(shí)際運(yùn)行時(shí)必 須根據(jù)調(diào)壓分接頭的實(shí)際擋位來選擇相應(yīng)的定值 無載調(diào)壓變有 9 個(gè)擋位 保護(hù)裝置需要設(shè)置 9 個(gè)定 值區(qū) 有載調(diào)壓變有 21 個(gè)擋位 保護(hù)裝置需要設(shè)置 21 個(gè)定值區(qū) 由于無載調(diào)壓變擋位調(diào)節(jié)時(shí)變壓器 需要停運(yùn) 變壓器投運(yùn)前只需將定值區(qū)切換到對(duì)應(yīng) 擋位 運(yùn)行過程中定值區(qū)跟實(shí)際擋位是一致的 而有 載調(diào)壓變擋位調(diào)節(jié)時(shí)變壓器不停運(yùn) 擋位調(diào)節(jié)后在 定值區(qū)沒有切換之前定值區(qū)跟實(shí)際擋位不一致 因 171 鄧茂軍 等 1 000 kV 特高壓變壓器保護(hù)方案 此需要考慮擋位調(diào)節(jié)過程中的影響 調(diào)壓變和補(bǔ)償變縱差保護(hù)定值中設(shè)有 星側(cè)一 次額定電流 角側(cè)一次額定電流 星側(cè)指與主變 公共繞組相連的繞組 角側(cè)指與主變低壓繞組相連 的繞組 這兩項(xiàng)定值確定了調(diào)壓變和補(bǔ)償變的變 比及差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)電流定值 但由于調(diào)壓變調(diào)壓側(cè) 的匝數(shù)可以從零匝到滿匝 對(duì)應(yīng)的一次額定電流從 零到最大值 調(diào)壓分接頭在 11 擋時(shí) 調(diào)壓變角側(cè)和 星側(cè)一次額定電流都為零 根據(jù)一次額定電流計(jì)算 的差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)電流定值也為零 調(diào)壓變縱差保護(hù) 無法使用 對(duì)于調(diào)壓變一次額定電流的整定有兩種方式 一種是每個(gè)擋位按照額定參數(shù)表中對(duì)應(yīng)的實(shí)際一次 額定電流進(jìn)行整定 不同擋位看做是一臺(tái)獨(dú)立的變 壓器 另一種與普通的變壓器一樣 調(diào)壓變的額定容 量在出廠時(shí)已經(jīng)固定 每個(gè)擋位的額定容量都按最 大額定容量進(jìn)行整定 不同擋位對(duì)應(yīng)的額定容量看 做是調(diào)壓變?cè)诓煌呢?fù)載下運(yùn)行 有載調(diào)壓變額定電流參數(shù)如附錄 A 表 A1 所 示 如果每個(gè)擋位按照額定參數(shù)中對(duì)應(yīng)的實(shí)際一次 額定電流為基準(zhǔn)值進(jìn)行整定 在 1 擋或 21 擋附近 由于相鄰擋位變比變化小 調(diào)擋后引起的差流相對(duì) 較小 以 1 擋為例 1 擋角側(cè)一次額定電流為 327 8 A 星側(cè)一次額定電流為 1 212 86 A 變比為 3 7 2 擋角側(cè)一次額定電流為 297 17 A 星側(cè)一次 額定電流為 1 221 71 A 變比為 4 11 1 擋 2 擋 調(diào)節(jié)時(shí) 保護(hù)裝置當(dāng)前運(yùn)行的定值區(qū)是 1 擋 擋位調(diào) 節(jié)后調(diào)壓變的實(shí)際變比變?yōu)?2 擋 但在定值區(qū)未切 換之前 差流計(jì)算仍采用當(dāng)前定值區(qū) 1 擋的變比 只 有定值區(qū)切換到 2 擋后才采用 2 擋的變比 以調(diào)壓 變角側(cè)電流為基準(zhǔn) 在定值區(qū)沒有切換之前 1 擋 2 擋調(diào)節(jié)時(shí)差流約為 10 基準(zhǔn)值 即 1 221 71 A 3 7 297 17 A 327 8 A 0 1 2 擋 1 擋調(diào)節(jié)時(shí) 差流約為 11 基準(zhǔn)值 即 327 8 A 1 212 86 A 4 11 297 17 A 0 11 但在中間附近擋位向其他 擋位調(diào)節(jié)時(shí) 由于調(diào)壓變變比變化大 擋位調(diào)節(jié)后引 起的差流相對(duì)較大 如 9 擋角側(cè)一次額定電流為 69 49 A 星側(cè)一次額定電流為 1 285 60 A 變比為 18 5 10 擋角側(cè)一次額定電流為 35 A 星側(cè)一次額 定電流為 1 295 02 A 變比為 37 10 擋 9 擋調(diào)節(jié) 時(shí)差流約為 1 倍基準(zhǔn)值 即 69 49 A 1 285 6 A 37 35 A 1 假設(shè)差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)電流定值按 50 基準(zhǔn)值整定 調(diào)壓變滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí) 擋位調(diào)節(jié)可能造 成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng) 另外 由于調(diào)壓變角側(cè) TA7 變比 為 1 000 在中間擋位附近時(shí) 調(diào)壓變角側(cè)二次額定 電流基準(zhǔn)值很小 以 10 擋為例 角側(cè)一次額定電流 為 35 A 折算后的角側(cè)二次額定電流基準(zhǔn)值為 0 035 A 差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)電流定值按 50 基準(zhǔn)值整 定時(shí)為 0 018 5 A 調(diào)壓變縱差保護(hù)因啟動(dòng)電流過小 而無法使用 如果以最大額定電流為基準(zhǔn)值進(jìn)行整定 相鄰 擋位調(diào)節(jié)后引起的差流大致為 10 基準(zhǔn)值 不會(huì)引 起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng) 同樣 以最大額定電流為基準(zhǔn)值 進(jìn)行整定 調(diào)壓變縱差保護(hù)也不存在因啟動(dòng)電流過 小而無法使用的問題 調(diào)壓分接頭在中間擋位附近 時(shí) 從角側(cè)看調(diào)壓變處于空載或輕載運(yùn)行 調(diào)壓變發(fā) 生匝間短路時(shí) 由于主變?nèi)萘窟h(yuǎn)大于調(diào)壓變 可等效 于調(diào)壓變角側(cè)接無窮大電源時(shí)發(fā)生匝間短路 差動(dòng) 保護(hù)靈敏度很高 且調(diào)壓變中間擋位的一次額定電 流為 0 中間擋位的一次額定電流通常按最大額定 電流進(jìn)行整定 動(dòng)模試驗(yàn)結(jié)果表明差動(dòng)保護(hù)的靈敏 度能滿足要求 因此調(diào)壓變縱差保護(hù)推薦以最大額 定電流為基準(zhǔn)值進(jìn)行整定 3 3 調(diào)壓分接頭擋位的處理 由于電流互感器二次電流極性均以母線側(cè) 變 壓器外側(cè) 為正極性端 正常運(yùn)行時(shí)調(diào)壓變縱差保 護(hù)采用的 TA5 和 TA6 需要反極性 以有載調(diào)壓變 為例 隨著調(diào)壓裝置極性開關(guān)的切換 流過 TA5 和 TA6 的一次電流也會(huì)發(fā)生變化 為了簡(jiǎn)化 此時(shí)將 TA7 極性進(jìn)行調(diào)整 1 11 擋為正極性 12 21 擋為 負(fù)極性 調(diào)壓分接頭在 11 擋時(shí) 調(diào)壓變縱差保護(hù)中 TA5 TA6 的電流固定不參與差動(dòng)保護(hù)計(jì)算 只計(jì)算 TA7 的電流 此時(shí)調(diào)壓變縱差保護(hù)相當(dāng)于一個(gè)過流 保護(hù) 擋位調(diào)節(jié)對(duì)補(bǔ)償變縱差保護(hù)的 TA 極性沒有 影響 調(diào)壓變差動(dòng)保護(hù) TA 極性如表 1 所示 表 1 調(diào)壓變差動(dòng)保護(hù) TA 極性 Table 1 egulating transformer differential protection TA polarity 擋位 TA5 極性 TA6 極性 TA7 極性 1 11 擋 負(fù)極性 負(fù)極性 正極性 12 21 擋 負(fù)極性 負(fù)極性 負(fù)極性 對(duì)于有載調(diào)壓變 調(diào)壓變縱差保護(hù)以各個(gè)擋位 的最大額定電流 379 48 A 為基準(zhǔn)值整定時(shí) 相鄰擋 位調(diào)節(jié)后引起的差流大致都為 10 基準(zhǔn)值 但在極 端情況下 如整定擋位為 11 實(shí)際擋位為 21 時(shí) 21 擋角側(cè)一次額定電流為 379 48 A 星側(cè)一次額定 電流為 1 404 08 A 由于中間擋位 11 檔星側(cè)電流不 參與差動(dòng)保護(hù)計(jì)算 差 流 為 1 倍 基 準(zhǔn) 值 即 379 48 A 1 404 08 A 0 379 48 A 1 差動(dòng)保 護(hù)仍可能誤動(dòng) 因此對(duì)于特高壓有載調(diào)壓變 調(diào)壓變 縱差保護(hù)增加以下改進(jìn)措施 1 增加不靈敏段差動(dòng)保護(hù)及調(diào)壓硬壓板 不靈 敏段差動(dòng)保護(hù)定值按 1 2 倍基準(zhǔn)值整定 擋位調(diào)節(jié) 時(shí)調(diào)壓硬壓板投入 投入不靈敏段差動(dòng)保護(hù) 退出靈 敏段差動(dòng)保護(hù) 正常運(yùn)行時(shí)調(diào)壓硬壓板退出 投入靈 敏段差動(dòng)保護(hù) 退出不靈敏段差動(dòng)保護(hù) 271 2015 39 10 研制與開發(fā) http www aeps info com 2 極性開關(guān)變位時(shí)退出調(diào)壓變差動(dòng)保護(hù) 由于不靈敏段差動(dòng)保護(hù)定值按 1 2 倍基準(zhǔn)值整 定 擋位調(diào)節(jié)范圍大時(shí)也能躲過調(diào)壓過程中的最大 不平衡電流 另外 極性開關(guān)變位時(shí)退出調(diào)壓變差 動(dòng)保護(hù) 可防止正 負(fù)擋位切換時(shí)不平衡電流過大造 成不靈敏段差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng) 因此 以最大額定電流 為基準(zhǔn)值整定適用于所有擋位的調(diào)節(jié) 4 結(jié)語(yǔ) 本文對(duì) 1 000 kV 特高壓變壓器的一次結(jié)構(gòu)進(jìn) 行了分析 提出了適合特高壓變壓器的保護(hù)配置方 案 為了解決變壓器空投時(shí)調(diào)壓變壓器差動(dòng)電流中 二次諧波含量低可能造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的問題 調(diào) 壓變和補(bǔ)償變差動(dòng)保護(hù)采用綜合制動(dòng)方案識(shí)別變壓 器的勵(lì)磁涌流 按照改進(jìn)方案研制的特高壓變壓器 保護(hù)裝置通過了中國(guó)電力科學(xué)研究院組織的動(dòng)模試 驗(yàn) 并于 2013 年 9 月在皖電東送特高壓交流工程中 成功投入運(yùn)行 目前運(yùn)行良好 附錄見本刊網(wǎng)絡(luò)版 http www aeps info com aeps ch index aspx 參 考 文 獻(xiàn) 1 劉宇 特高壓變壓器主保護(hù)及工程應(yīng)用研究 D 北京 華北電 力大學(xué) 2009 2 文繼鋒 程驍 張曉宇 等 特高壓變壓器差動(dòng)保護(hù)研究 J 中 國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào) 2009 29 22 58 62 WEN Jifeng CHENG Xiao ZHANG Xiaoyu et al Study on differential protection of UHV transformer J Proceedings of the CSEE 2009 29 22 58 62 3 鄭濤 張婕 高旭 一起特高壓變壓器的差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)分析及防 范措施 J 電力系統(tǒng)自動(dòng)化 2011 35 18 92 97 ZHENG Tao ZHANG Jie GAO Xu Analysis on a mal operation of differential protection for ultra high voltage transformer and its countermeasure J Automation of Electric Power Systems 2011 35 18 92 97 4 郭慧浩 付錫年 特高壓變壓器調(diào)壓方式的探討 J 高電壓技 術(shù) 2006 32 12 112 114 GUO Huihao FU Xinian Inquire into voltage regulating method for UHV transformer J High Voltage Engineering 2006 32 12 112 114 5 王維儉 電氣主設(shè)備繼電保護(hù)原理與應(yīng)用 M 北京 中國(guó)電力 出版社 2002 6 王祖光 任杰 仇新宏 等 變壓器諧波閉鎖差動(dòng)保護(hù)新判據(jù) J 電力系統(tǒng)自動(dòng)化 2006 30 14 50 53 WANG Zuguang EN Jie QIU Xinhong et al New criteria for harmonic blocking differential protection of transformers J Automation of Electric Power Systems 2006 30 14 50 53 7 鄧茂軍 姚東曉 倪傳坤 等 基于電子式互感器的變壓器勵(lì)磁涌 流識(shí)別方法 J 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制 2013 41 18 149 153 DENG Maojun YAO Dongxiao NI Chuankun et al Inrush current recognition in power transformer based on electronic transformer J Power System Protection and Control 2013 41 18 149 153 8 王祖光 間斷角原理變壓器差動(dòng)保護(hù) J 電力系統(tǒng)自動(dòng)化 1979 3 1 18 30 9 潘書燕 鄭玉平 吳崇昊 等 變壓器新型勵(lì)磁涌流識(shí)別元件 J 電力系統(tǒng)自動(dòng)化 2011 35 19 63 67 PAN Shuyan ZHENG Yuping WU Chonghao et al A new identification component for inrush current of power transformer J Automation of Electric Power Systems 2011 35 19 63 67 10 黃少鋒 基于能量信息的變壓器勵(lì)磁涌流識(shí)別方法 J 電力 系統(tǒng)自動(dòng)化 2014 38 18 110 113 HUANG Shaofeng A novel identification criterion for inrush current based on energy information J Automation of Electric Power Systems 2014 38 18 110 113 11 李貞 張明珠 倪傳坤 等 變壓器勵(lì)磁涌流的自適應(yīng)二次諧波 分相制動(dòng)方案 J 電力系統(tǒng)自動(dòng)化 2013 37 6 121 124 LI Zhen ZHANG Mingzhu NI Chuankun et al An adaptive secondary harmonic split phase restrained scheme for magnetizing inrush current in transformers J Automation of Electric Power Systems 2013 37 6 121 124 鄧茂軍 1975 男 通信作者 碩士 高級(jí)工程師 主 要研究方向 繼電保護(hù) E mail maojund xjgc com 孫振文 1972 男 工程師 主要研究方向 電力系統(tǒng) 自動(dòng)化 馬和科 1981 男 工程師 主要研究方向 繼電保 護(hù) 編輯 鄭穎 Protection Scheme for 1 000 kV UHV Transformer DENG Maojun 1 SUN Zhenwen 2 MA Heke 1 YAO Dongxiao 1 NI Chuankun 1 1 XJ Electric Co Ltd Xuchang 461000 China 2 State Grid Jilin Baishan Power Supply Company Baishan 134300 China Abstract With a high voltage level and large capacity the main wiring and voltage regulation mode of the 1 000 kV transformer are markedly different from those of a 500 kV transformer Thus the protection configured for an ultra high voltage UHV transformer differs from traditional transformer protection Based on an analysis of the UHV transformer primary structure this paper presents a protection scheme suitable for the UHV transformer In order to solve the problem of differential protection malfunction presumably due to the low secondary harmonic content in the regulating transformer s differential current during the main transformer no load closing process the inrush current identification scheme is optimized for the compensation transformer and the regulating transformer The correctness and validity of the UHV transformer protection configuration and the improved solution for inrush current are proved by dynamic simulation and field operation Key words ultra high voltage UHV transformer on load regulating transformer compensating transformer integrated restraint differential protection inrush current 371 鄧茂軍 等 1 000 kV 特高壓變壓器保護(hù)方案