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变压器差动保护跳闸的分析与处理

信息来源:gkong.biz  时间:2010-04-21  浏览次数:134

  作者:莱钢股份有限公司热电厂 李传纪 关彦华 魏庆伟单位:
  关键字
  变压器 差动保护 跳闸
  概述:
  本文主要是论述变压器由于差动保护接线错误和综保装置参数的设置的不恰当引起误动作原因分析和处理。
  1、故障现象 我厂银山前区35kV变电站共有2台容量为31.5MVA主变压器,担负着该区域三个厂矿的电力供应,整个系统于2005年6月10号建成投运。2005年9月13号下午4点27分,35kV变电站主控制室突然发出声光报警显示2#主变因比例差动保护动作跳闸(差流动作电流:1.3 A),当时所带负荷为3000KW。检修人员立即赶到现场,首先对2#主变本体及其附属设备进行检查发现:油枕油位正常,无渗油迹象;变压器油温油色及外观正常;高低压侧绕组绝缘电阻合格;变压器高低压侧绕组做直流电阻测试数据合格; 变压器高低压侧避雷装置耐压试验合格;变压器的瓦斯保护既无报警也未伴随差动保护同时动作,根据以上情况初步判断变压器本体并没有任何问题,而是一次保护的误动作。
  2、原因分析及处理 既然初步确定变压器本体没有异常,那么造成变压器差动保护的动作原因是什么呢?我们在对外供用户进行检查的时候发现:我们的外供10kV用户在启动大功率电动机的时间与2#主变跳闸的时间一致,而且综合保护装置显示流经差动继电器的电流(以下简称差流)瞬间的突然升高,根据这一现象我们对变压器当时的数据进行认真地分析:
  根据变压器差动保护的基本原理,按环流法接线构成的差动保护,如果电流互感器具有理想的特性的话,则在正常和外部故障时,差动继电器中是没有电流的。考虑电流互感器励磁特性不完全相同实际情况,差流也应该很小并接近零,并且是一个基本稳定的不随负荷的改变而改变的数值。但是从综合自动化装置所采集到的数值看却是:在变压器跳闸以前变压有功负荷为3000kw ,10kV侧互感器二次电流为0.38A.。差流为1.15A并且随着负荷的增大而增大,在外部启动功率约400kW的电动机时差流数值超过了1.3A (设计院给定定值:比例差动门槛值:1.3A),从而引发了2#主变因比例差动保护动作跳闸造成事故。
  根据这一思路我们首先怀疑电流互感器及其二次回路极性是否存在问题。通过检查测试,在线路检查中发现电流互感器接线方式确实出现了错误,主要是由于施工单位和厂家缺乏交流,综保设备要求电流互感器二次电流方向指向变压器侧,而施工单位在接线时把10kv 的互感器极性接反,把极性进行修改后2#主变投入运行。2#主变压器在带3000kw 负荷后,差流为0.42 A左右 明显比修改以前减小,但当变压器负荷升高时,差流仍然是随负荷的增大而增大,并不是稳定而接近零的的数值,也就是说我们第一次修改工作做的并不彻底。
  于是我们对综保设备的说明书进行了详细研究,发现综保设备对二次电流互感器的接线方式都有对应软件补偿(软件补偿:变压器各侧电流互感器二次电流相位补偿可以由软件进行补偿,即使接线方式为Y/△的变压器各侧电流互感器二次均可采用星形接线,相位由综保本身软件进行补偿。如果Y/△的变压器各侧电流互感器二次侧采用△/Y接法,软件补偿的相位就要选择0。其二次电流直接接入装置,各侧电流互感器均为减极性,都以母线侧为极性端)。
  检查综保设备设置的参数时,发现数值是设定为“1”。代表接线方式为Y/△的变压器没有进行相位补偿时可以使用该数值。而我厂的2#主变二次侧电流互感器在接线时已经进行了电流相位补偿(相位差300),即主变器接线方式:Y/△ 电流互感器接线方式:△/Y。这样根据综保设备的要求,因为我们进行了补偿,所以不用再进行软件补偿。把综保内部接线的参数选择有Y/△改为Y/Y,数值改为“0”这样就解除了综保自身的软件补偿。
  附:综保说明书提供变压器接线方式选择整定对应位意义
  D7位为“1”表示为3卷变,为“0”表示为2卷变,该位不同导致和流计算方法不同。
  就在我们认为已经把所有的缺陷处理完的时候,再次投入2#变压器却使我们大失所望,差流虽然明显比前两次修改以前又有所减小,但仍然是随负荷的增大而增大,并不是稳定而接近零的的数值,于是我们开始对保护定值进行研究。
  差动保护定值为: 差动速断:26A
  比例差动:门槛值:1.3A
  拐点电流:3.25A
  高压侧平衡系数:1.0
  低压侧平衡系数:0.893
  比例制动系数:0.5
  谐波制动系数:0.15
  我们根据设备提供的说明书进行定值的重新核算,发现低压侧平衡系数值得商榷,低压侧平衡系数:Kphl=0.893,我们的计算结果:Kphl=1.55。计算过程如下:
  主变压器相关参数:
  Se=31500KVA Ule=35KV I1e=519.6A N11=800/5
  U2e=10KV I2e=1818.6A N21=2500/5
  主变器接线方式:Y-△ 电流互感器接线方式:△-Y
  高压侧二次电流:In1=KJX*IN/KLH=√3×519.6A/160=5.63A
  低压侧二次电流:In2=KJX*IN/KLH=1×1818.6/500=3.64A
  低压侧平衡系数:Kphl =InH//InL=In1/In2=5.63/3.64=1.55
  将低压侧平衡系数修改,带上负荷后,差动继电器流过的差流接近0,且不随着负荷增加而增大,达到了对差动保护的技术要求,变压器运行稳定可靠。。
  综上所述导致变压器比例差动跳闸的原因基本找到:
  3.1、电流互感器极性接反,是导致流过差动继电器的电流增大第一个原因。
  3.2、综保软件补偿的选择上出现错误,是导致流过差动继电器的电流增大第一个原因。。
  3.3、保护定值,低压侧不平衡系数错误的计算错误是第三个原因。
  3、总结和建议
  1.由于目前莱钢建设发展迅速,设计施工非常紧张,设备的安装调试也是在短时间内结束并投入运行,有时候很可能达不到安全生产的需要。为此建议电气主变压器安装投运前要对每个环节进行全面的检查。
  2由于目前莱钢电气的保护系统在由传统的电磁式继电器向综合保护器过渡,这就要求我们必须对综保产品系统学习,对设备运行参数了解,以减少设备事故的发生,使生产更加稳定顺行。

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