考慮變壓器勵(lì)磁涌流影響的保護(hù)整定
2.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
(1)勵(lì)磁涌流波形是間斷的,且間斷角很大,一般大于150°,由于波形間斷,使其在一個(gè)周期內(nèi)正半波與負(fù)半波不對稱,所以采用波形識(shí)別的方法進(jìn)行閉鎖差動(dòng)保護(hù)能很好地防止變壓器沖擊過程中差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng);
(2)勵(lì)磁涌流中含有很大的二次諧波分量,用諧波分析儀進(jìn)行測量分析,不同時(shí)刻涌流中二次諧波分量與基波分量的百分比大于30%,有的達(dá)40%,甚至更大,但是二次諧波衰減很快,部分情況下,基波還沒有衰減到差動(dòng)啟動(dòng)值的情況下,B相的二次諧波含量已經(jīng)達(dá)到15%以下;
(3)勵(lì)磁涌流最大出現(xiàn)在第四次沖擊時(shí)的C相,超過差動(dòng)保護(hù)的啟動(dòng)值,二次諧波占基波比值最大的出現(xiàn)在第五次沖擊時(shí)的B相,最大達(dá)到39%;
(4)勵(lì)磁涌流衰減的最長時(shí)間為8 015 ms。
3 變壓器沖擊過程中的保護(hù)定值整定的探討
3.1 變壓器差動(dòng)保護(hù)諧波制動(dòng)
變壓器沖擊過程中,由于勵(lì)磁涌流的存在,會(huì)導(dǎo)致變壓器差流超過啟動(dòng)值,差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)。為了在變壓器空投或故障切除后恢復(fù)供電時(shí)保護(hù)不誤動(dòng),現(xiàn)在的保護(hù)裝置中常采用“或”門方式閉鎖,選取三相電流中最大二次諧波含量閉鎖差動(dòng)保護(hù)。制動(dòng)關(guān)系如下:
式中:I1A,I1B,I1C為A,B,C三相差流;I2A,I2B,I2C為A,B,C三相差流中二次諧波的含量。在現(xiàn)場所下的變壓器差動(dòng)保護(hù)諧波制動(dòng)定值當(dāng)中,很多情況下給出的制動(dòng)定值是經(jīng)驗(yàn)值20%。結(jié)合多個(gè)大型變壓器的空投試驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),很多情況下二次諧波成分并不是很高,尤其是在勵(lì)磁涌流的衰減過程中,存在基波沒有衰減到差動(dòng)保護(hù)定值以下,而二次諧波含量已經(jīng)小于20%的情況,這種情況下制動(dòng)不起作用,差動(dòng)保護(hù)會(huì)誤動(dòng)作。結(jié)合現(xiàn)場的經(jīng)驗(yàn),認(rèn)為二次諧波制動(dòng)的定值升壓變采用16%比較好,降壓變采用15%較好,最好結(jié)合空投時(shí)實(shí)際的錄波波形再整定。整定的原則是:諧波制動(dòng)的定值整定時(shí)要結(jié)合主變的沖擊波形,保證主變差流在主變差動(dòng)動(dòng)作定值的范圍內(nèi)時(shí),二次諧波的值必須要超過諧波制動(dòng)的定值。
3.2 變壓器差動(dòng)保護(hù)中的差動(dòng)速斷定值
變壓器差動(dòng)速斷定值,一般按照變壓器額定電流的5~8倍整定,通常只考慮躲過變壓器區(qū)外最大短路故障不平衡電流。并且在現(xiàn)場所下的差動(dòng)保護(hù)高定值中,通常為了提高靈敏度,計(jì)算所得的定值偏小,而在實(shí)際過程中往往沖擊時(shí)勵(lì)磁涌流電流達(dá)到或者接近改定值,容易造成誤動(dòng)作。例如北方某電站,在變壓器沖擊過程中,保護(hù)跳閘,后經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn),是差動(dòng)速斷動(dòng)作。開始懷疑是變壓器內(nèi)部存在故障,后經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)變壓器本體及外部接線無放電痕跡,油樣檢查無異常,內(nèi)部也無放電現(xiàn)象,這個(gè)可能性也被排除。之后通過分析變壓器沖擊時(shí)錄波文件發(fā)現(xiàn)分析原因,沖擊電流錄波顯示最大值達(dá)到12.786 A,而原中調(diào)下的差動(dòng)速斷定值為12 A,沖擊過程中的勵(lì)磁涌流超過差動(dòng)速斷定值,導(dǎo)致變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。后經(jīng)與中調(diào)聯(lián)系,將定值改為15 A,再進(jìn)行主變沖擊試驗(yàn)未發(fā)生保護(hù)誤動(dòng),送電成功,但已經(jīng)超過預(yù)定的送電時(shí)間8小時(shí),造成了不小的經(jīng)濟(jì)損失。變壓器的差動(dòng)速斷保護(hù)定值整定不僅僅要考慮躲過變壓器區(qū)外最大短路故障不平衡電流,而且要考慮躲過變壓器空載合閘時(shí)的最大勵(lì)磁涌流。不同的變壓器差別比較大,大型發(fā)變組(360~1 200 MVA)通常采用3~4倍的額定電流,25 MVA高壓啟動(dòng)/備用變壓器6~7倍的額定電流。但也不能一概而論,可以根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況適當(dāng)提高一點(diǎn)。
3.3 變壓器沖擊過程中復(fù)壓過流保護(hù)的整定
復(fù)壓過流的過流定值通常按照躲過變壓器高壓側(cè)額定電流整定,負(fù)序電壓的定值通常按躲過正常運(yùn)行時(shí)的最大不平衡電壓整定,時(shí)間通常按照大于相鄰后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限,而沒有考慮到勵(lì)磁涌流的影響和沖擊時(shí)不平衡電壓的影響。變壓器復(fù)壓過流保護(hù)整定中,由于存在負(fù)序電壓和低電壓的閉鎖條件,通常過流的定值取得較小,復(fù)壓過流保護(hù)的靈敏度較高。
在現(xiàn)場,變壓器復(fù)壓過流保護(hù)的閉鎖電壓通常取自變壓器高壓側(cè)電壓,而廠變和起備變通常取變壓器的低壓側(cè)電壓作為復(fù)壓過流保護(hù)的閉鎖電壓。由于變壓器復(fù)壓過流保護(hù)的電壓取自低壓側(cè)系統(tǒng)的進(jìn)線TV,即變壓器次級側(cè)電壓,因此在變壓器空載沖擊合閘時(shí)由于三相磁通密度的不一致,再加上變壓器三相剩磁的影響,使得變壓器三相的勵(lì)磁涌流飽和程度不一樣。因而造成變壓器次級側(cè)的空載電壓在沖擊后的一段時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)不平衡電壓,即在變壓器空載合閘的暫態(tài)過程中出現(xiàn)了負(fù)序電壓。負(fù)序電壓存在的時(shí)間取決于變壓器暫態(tài)過程的持續(xù)時(shí)間,由上述變壓器沖擊過程數(shù)據(jù)分析可知,勵(lì)磁涌流的最長衰減時(shí)間達(dá)到了6s。
內(nèi)蒙某電廠在起備變送電過程中共進(jìn)行了三次沖擊,前兩次沖擊發(fā)生了保護(hù)未見異常,而第三次發(fā)生了復(fù)壓過流保護(hù)動(dòng)作。從故障時(shí)的錄波文件如圖3所示,通過專用軟件分析可知,當(dāng)變壓器沖擊時(shí),變壓器的三相電壓并不平衡,電壓UA的最大值是75 V,衰減0.5 s后的最大值是65 V,負(fù)序電壓在0.5 s后才衰減到5 V以下,而此時(shí)勵(lì)磁涌流為0.7 A,還大于復(fù)壓過流的電流定值0.7 A。起備變的復(fù)壓過流的定值為按常規(guī)計(jì)算的負(fù)序電壓4.6 V,電流定值為0.6 A,延時(shí)為0.4 s。因此造成了起備變跳閘。
沖擊過程中負(fù)序電壓和勵(lì)磁涌流的存在,衰減時(shí)間還比較長,與變壓器本身的設(shè)計(jì)特性與制造工藝有關(guān),并不能說明該變壓器存在故障點(diǎn)。為保證啟備變的安全運(yùn)行,后又將變壓器的后備保護(hù)復(fù)壓過流延時(shí)定值由0.4 s改為0.6 s,后對變壓器又進(jìn)行3次沖擊合閘,均正常。所以在變壓器復(fù)壓過流定值的整定過程中,除了考慮到常規(guī)因素,還要考慮勵(lì)磁涌流和負(fù)序電壓的存在,以及衰減的時(shí)間的影響,負(fù)序電壓整定大一點(diǎn),時(shí)間適當(dāng)?shù)拈L一些,還是有必要的。
4 結(jié)語
在變壓器沖擊過程中,變壓器保護(hù)的定值整定應(yīng)該能可靠地對變壓器起到保護(hù)作用,但也要保證在正常沖擊過程中,存在勵(lì)磁涌流和負(fù)序電壓的情況下,保護(hù)不誤動(dòng)。因此在定值的整定過程中要考慮勵(lì)磁涌流的幅值,諧波含量和衰減時(shí)間以及負(fù)序電壓的幅值和衰減時(shí)間。變壓器定值的整定計(jì)算過程中,不僅要遵循理論計(jì)算和經(jīng)驗(yàn),也要結(jié)合現(xiàn)場一次設(shè)備的具體情況,這樣次級保護(hù)裝置才能有效的保護(hù)一次設(shè)備的正常運(yùn)行。
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