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信平电子变压器:220kV变压器后备保护整定详解

2018-09-11 13:01:22 德州信平电子有限公司 阅读

变压器后备保护包括相间短路的后备保护和接地短路的后备保护,后备保护可作为变压器本体差动保护的后备。也可对变压器外部故障引起的过电流起到保护作用,作为变压器各侧母线以及部分出线的远后备保护。

对外部接地短路故障,采用零序过电流保护或零序电压保护,根据保护选择性要求,确定是否采用零序功率方向元件。对外部相间短路故障,可采用过电流保护,但纯过电流保护仅仅适用于容量较小的单侧电源变压器。对于大容量变压器,过电流保护往往灵敏度不足,这时可装设带复合电压闭锁的过电流保护,以提高保护动作的灵敏性。

复合电压闭锁的过流保护虽然提高了保护动作的灵敏性,但牺牲了变压器后备保护的部分可靠性。

1 主变压器过负荷整定的原因

如图1 所示,配备常规保护的220 kV 主变在变电站重负荷情况下并列运行,若全站负荷大于最小变压器容量1.3倍时发生另一台变压器跳闸,由于负荷转移可能引起运行主变严重过载而造成主变受损或烧毁。故从方式安排的角度考虑,在重负荷情况下将主变的中压侧母线分列运行(低压侧一般也分列运行),2 台主变各自承担一部分负荷,这样就保证在任一主变跳闸后直接甩掉一段母线,从而避免负荷转移威胁另一台主变安全运行。

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上述分列运行方式虽然解决了主变过载可能受损的问题,但存在如下弊端。

因负荷分配难以合理、准确安排,在重负荷时,导致某一时段分列运行的2台主变之间负载率相差较大,一台轻载,而另一台又几乎满载甚至过载,不能充分发挥2台主变的有效容量;在轻负荷时,分列运行造成变电站供电可靠性降低。

造成电网结构变化,方式较多,使保护定值的整定计算复杂化。

使该片电网方式倒换变得复杂。

为此,根据当前保护配置的实际情况,将2 台并列运行的220 kV 主变中压侧后备保护增设一段二时限纯过流保护(先后跳开中压侧母联和主变中压侧开关),这样在一台主变跳闸后,运行主变若因负荷转移而过载,这时运行主变的纯过流保护动作就会长延时跳开母联甩掉故障主变所连的母线,若母联跳闸失灵,则跳开运行主变中压侧开关,甩掉全部中压侧负荷,确保运行主变的安全。

2 整定方案

2.1 按整定规程确定的原则

DL/T 584—2007《3 kV ~ 110 kV 电网继电保护装置运行整定规程》、DL/T 559—2007《220 kV ~ 750 kV 电网继电保护装置运行整定规程》中关于变压器保护有以下描述[4-5]。

变压器过电流保护按Idz = K k/K f×IFH.max 原则整定,其中K k 为可靠系数,取1.2~ 1.3,K f 为返回系数,电磁型取0.85,微机型取0.95,IFH.max 为最大负荷电流,复合电压闭锁的过电流保护,只考虑变压器的额定电流,无复合电压闭锁的过电流保护,最大负荷电流应适当考虑电动机的自启动系数。

取K k = 1.2 ,K f = 0.95 ,因动作时间长不考虑电动机的自启动系数,IFH.max 取1.1倍变压器的额定电流,得到Idz = 1.39 In(In 变压器中压侧额定电流,计算时额定电压取115 kV)。

2.2 按变压器运行规程确定的原则

DL/T 572—2010《电力变压器运行规程》中,关于各类负载状态下负载电流和温度的最大限值如表1 所示(当制造厂有关超额定电流运行的明确规定时,应遵守制造厂的规定)。

表1 变压器负载电流和温度的最大限值表

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中型变压器:三相额定容量不超过100 MVA ,单相最大容量为33.3 MVA 的电力变压器。大型变压器:超过中型变压器规定容量限值的电力变压器。

2.3 按湖北省公司文件规定

《湖北省电力公司关于印发变压器过负载运行指导性意见(试行)》中,关于变压器短期急救负载有以下表述。由于系统中发生事故,使变压器严重超额定负载运行,绕组热点温度可能达到危险的程度,并有可能导致暂时的绝缘强度下降,应尽量避免这种运行方式的发生。

短期急救负载运行方式,不应超过0.5 h,负载电流不应超过额定电流的1.3倍,变压器顶层油温不超过105 ℃。

2.4 整定计算方案结论

考虑到主变低压侧有功负荷一般不会超过主变容量的10% ,本方案拟在220 kV 主变中后备保护中增设一段纯过流保护,取动作电流Idz = 1.3 In(In 变压器中压侧额定电流),分别以T1 - 2 s跳分段(母联)开关、T1 跳变压器110 kV 本侧开关(T1 为保护装置可整定最长时间)。

由于220 kV 变电站低压侧通常有无功反送(电容补偿器产生的),故主变中后备纯过流保护在Idz = 1.3 In 动作时,主变高压侧负载约在主变容量的1.3~ 1.4倍之间。

2.5 整定计算实例

220 kV 某变电站的2 台主变参数如下:#1、#2 主变额定电压为230 +(1±8×1.25%)/121/38.5 kV ,额定电流为602.45/1145.16/1799.53, A额定容量为240/240/120 MVA,中压后备电流互感器变比为1600/1。

在主变压器中后备增设一段纯过流保护,计算#1、#2 主变中后备限时速断电流定值Idz(110kV 侧,长延时纯过流段):

Idz = 1.3×1145.16/1600 = 0.93 A/18 。s/20 s

18 s时限为延时跳110 kV 母联(分段)开关,20 s时限为延时跳#1、#2 主变中压侧开关,20 s为保护装置可整定最长时间。主变保护装置是PCS —978GE —D 型变压器成套保护装置。

2.6 实施方案及注意事项

只对电网中运行最大负荷超过最小主变容量1.3倍的重负荷变电站实施。

方式安排应注意中压侧两段母线负荷均匀分配,确保在一台主变跳闸时,纯过流保护所切除负荷合适。

应注意下级负荷站的备自投方式,不能在主变纯过流保护动作切除负荷后,备自投动作又恢复被切除的部分负荷对运行主变造成冲击跳闸。

当低压侧负荷发生较大变化时,须校核该定值。对重要用户,须考虑及时恢复供电预案。

3 结束语

变压器后备保护对变压器、电网的安全稳定运行以及供电可靠性有着不可或缺的作用,本文提出了在220 kV 变压器后备保护增设一段过负荷保护整定方案,解决了具有多台主变的变电站在大负荷情况下运行方式安排难、保护定值整定计算复杂等问题,具有很好的实用意义。


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