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摘要:本文针对一起变压器差动保护在区外故障时发生的误动,对其误动原因进行深入分析,找出造成变压器差动保护误动的真正原因,采取措施给予解决,保证了设备的正常运行。
关键词:变压器 差动保护 误动 接线错误 相角转换
1 前言
桥头铝电股份有限公司脱硫2号低压变作为2号脱硫系统380 V电源,接带2号脱硫系统所有辅助设备。变压器配备差动、速断、过流等常规保护。其差动保护选用MPW-2.1C微机差动保护装置。2013年9月6日18:07,脱硫380 V所带的罗茨风机发生三相短路故障,脱硫2号低压变“差动保护”误动作,造成2号脱硫系统380 V 全部失电,致使2号脱硫系统停运。
2 故障查找
差动保护是变压器主保护,主保护误动,无论对变压器本身还是对其所带的380 V系统都构成极大威胁。本次差动保护误动后,迅速对变压器差动保护误动原因进行查找。
2.1 故障数据采样
脱硫2号低压变差动保护定值
差动差流定值:3.7 A
差动速断定值:6.5 A
差动时间定值:0.04 S
表1 差动保护动作时电流数据
名称 编号 电流值/ A
高压侧A相 IaH 12.33
低压侧A相 IaL 10.13
高压侧B相 IbH 0.02
低压侧B相 IbL 0.03
高压侧C相 IcH 12.32
续表:
名称 编号 电流值/A
低压侧C相 IcL 9.95
A相差流 Iad 4.21
B相差流 Ibd 4.61
C相差流 Icd 7.76
从以上的数据中可以看到,差动保护装置采到A相差流4.21 A,B相差流4.61 A,C相差流7.76 A,差动电流大于整定值。但在正常情况下,本次三相短路是变压器外部故障,此时的故障电流属于穿越性电流,差动保护装置中不应该采样到差流。于是,进一步查找差流存在的原因成为分析本次差动保护误动的重点。
2.2 对差流的查找
在检查中发现变压器的接线方式為Δ/Y0 -11,只在A、C两相安装了电流互感器,互感器二次接线采用两相不完全星形接线方式。更改前二次接线如图1所示
图1 更改前二次接线
模拟变压器差动保护在负荷电流下采用图1接线方式,观察变压器差动保护采样电流。脱硫2号低压变高压侧基准电流ISH:2.85 A,低压侧基准电流ISL:3.60 A,折算系数: 0.792。
在装置A、C相高、低压侧分别加入0.55 A和0.7 A,高压侧超前低压侧150°(因变压器高、低压侧电流相差30°),装置采样数据如下:
?aH=0.55, ?aL=0.7; ?bH=0.0,?bL=0.0;?cH=0.55, ?cL=0.7;?ad=0.01, ?bd=0.32,?cd=0.24
以上数据表明变压器差动保护采用图1接线方式,在正常运行时B、C相就存在差电流,但因为负荷电流较小,达不到差动保护定值,保护不会出口,但本次外部发生三相短路故障时,电流突然增大,差流达到保护定值,差动保护动作。
3 保护误动原因分析
经对保护装置的仔细研究,发现在MPW-2.1C微机差动保护装置中选择变压器接线组别为Δ/Y0 -11时,差流计算公式为:(注:微机变压器差动保护都有具有接线组别的选择功能,且不同的接线组别有不同的计算公式)
?ad=(?aL-?cL)KHL /K+?aH
?bd=(?bL-?aL)KHL /K+?bH
?cd=(?cL-?bL)KHL /K+?cH
式中,?aH、?bH 、?cH分别表示变压器高压侧A、B、C三相电流;?aL 、?bL、 ?cL分别表示变压器低压侧A、B、C三相电流;?ad、 ?bd 、?cd分别表示A、B、C三相差动回路差电流;K是补偿系数1.732
KHL是折算系数= ISH/ISL。
接线方式为Δ/Y0 -11变压器,其高、低压侧电流存在30度的相位差,为保证差动回路的准确性,对因变压器接线组别引起的高、低压侧电流进行相位补偿。通用做法是在变压器高、低压侧A、B、C三相上都安装CT,进行相位补偿。但本次在进行图纸设计时考虑不周,采用图1接线方式,只接入A、C相电流,B相电流回路断开,无法利用CT完成变压器高、低压侧电流相位补偿,造成差流存在。接线错误,B相电流的缺失是造成本次保护误动的根本原因。
4 解决措施
由于变压器已经投运,所有一次设备安装完毕,再增加CT安装已不具备条件,于是摸索利用二次设备消除差流。为了在不增加一次设备投入的基础上,保证差动保护能正常运行,选择对差动二次接线进行改正。具体接法是将高、低压侧A、C相合成电流作为-B相电流反极性接入保护装置的B相中,这样解决了由于B相电流缺失而造成无法进行相位补偿的问题,保证差动回路正常运行。更改后二次接线如图2所示
图2 更改后二次接线
5 效果检查
2013年9月7日对变压器差动回路接线更改完毕,变压器投入运行,观察变压器正常运行后差动保护装置的采样值如下:?aH=0.68,?aL=0.89;
?bH=0.66,?bL=0.88;?cH=0.70, ?cL=0.89;?ad=0.02,?bd=0.03,?cd=0.02。从以上的数据中可以看出,差流消失,差动回路运行正常。自2013年9月7日至2014年6月,保护装置一直运行正常。期间经过两次外部短路故障,均未出现差动保护误动问题,说明该缺陷已被完全消除。
6 结语
通过对脱硫2号低压变差动保护误动原因的分析,找到因电流相位不能补偿而造成差动保护误动的原因,并在不增加一次设备投资的基础上,通过二次回路的更改,实现了对Δ/ Y0 -11接线变压器差动回路的相位补偿,保证变压器差动保护的正确性和可靠性。此问题的解决对采用Δ/ Y0 -11接线变压器如何在只安装了两相CT的情况下实现高、低压侧的电流相位补偿,保证差动回路正常运行提供了很好的范例。
参考文献:
〔1〕 MPW—2.1C微机差动保护装置说明书
作者简介:
连亚丽 (1975),女,高级技师,从事继电保护检修工作。青海益和检修安装有限公司。810100,E-mail:13897677030@139.com
关键词:变压器 差动保护 误动 接线错误 相角转换
1 前言
桥头铝电股份有限公司脱硫2号低压变作为2号脱硫系统380 V电源,接带2号脱硫系统所有辅助设备。变压器配备差动、速断、过流等常规保护。其差动保护选用MPW-2.1C微机差动保护装置。2013年9月6日18:07,脱硫380 V所带的罗茨风机发生三相短路故障,脱硫2号低压变“差动保护”误动作,造成2号脱硫系统380 V 全部失电,致使2号脱硫系统停运。
2 故障查找
差动保护是变压器主保护,主保护误动,无论对变压器本身还是对其所带的380 V系统都构成极大威胁。本次差动保护误动后,迅速对变压器差动保护误动原因进行查找。
2.1 故障数据采样
脱硫2号低压变差动保护定值
差动差流定值:3.7 A
差动速断定值:6.5 A
差动时间定值:0.04 S
表1 差动保护动作时电流数据
名称 编号 电流值/ A
高压侧A相 IaH 12.33
低压侧A相 IaL 10.13
高压侧B相 IbH 0.02
低压侧B相 IbL 0.03
高压侧C相 IcH 12.32
续表:
名称 编号 电流值/A
低压侧C相 IcL 9.95
A相差流 Iad 4.21
B相差流 Ibd 4.61
C相差流 Icd 7.76
从以上的数据中可以看到,差动保护装置采到A相差流4.21 A,B相差流4.61 A,C相差流7.76 A,差动电流大于整定值。但在正常情况下,本次三相短路是变压器外部故障,此时的故障电流属于穿越性电流,差动保护装置中不应该采样到差流。于是,进一步查找差流存在的原因成为分析本次差动保护误动的重点。
2.2 对差流的查找
在检查中发现变压器的接线方式為Δ/Y0 -11,只在A、C两相安装了电流互感器,互感器二次接线采用两相不完全星形接线方式。更改前二次接线如图1所示
图1 更改前二次接线
模拟变压器差动保护在负荷电流下采用图1接线方式,观察变压器差动保护采样电流。脱硫2号低压变高压侧基准电流ISH:2.85 A,低压侧基准电流ISL:3.60 A,折算系数: 0.792。
在装置A、C相高、低压侧分别加入0.55 A和0.7 A,高压侧超前低压侧150°(因变压器高、低压侧电流相差30°),装置采样数据如下:
?aH=0.55, ?aL=0.7; ?bH=0.0,?bL=0.0;?cH=0.55, ?cL=0.7;?ad=0.01, ?bd=0.32,?cd=0.24
以上数据表明变压器差动保护采用图1接线方式,在正常运行时B、C相就存在差电流,但因为负荷电流较小,达不到差动保护定值,保护不会出口,但本次外部发生三相短路故障时,电流突然增大,差流达到保护定值,差动保护动作。
3 保护误动原因分析
经对保护装置的仔细研究,发现在MPW-2.1C微机差动保护装置中选择变压器接线组别为Δ/Y0 -11时,差流计算公式为:(注:微机变压器差动保护都有具有接线组别的选择功能,且不同的接线组别有不同的计算公式)
?ad=(?aL-?cL)KHL /K+?aH
?bd=(?bL-?aL)KHL /K+?bH
?cd=(?cL-?bL)KHL /K+?cH
式中,?aH、?bH 、?cH分别表示变压器高压侧A、B、C三相电流;?aL 、?bL、 ?cL分别表示变压器低压侧A、B、C三相电流;?ad、 ?bd 、?cd分别表示A、B、C三相差动回路差电流;K是补偿系数1.732
KHL是折算系数= ISH/ISL。
接线方式为Δ/Y0 -11变压器,其高、低压侧电流存在30度的相位差,为保证差动回路的准确性,对因变压器接线组别引起的高、低压侧电流进行相位补偿。通用做法是在变压器高、低压侧A、B、C三相上都安装CT,进行相位补偿。但本次在进行图纸设计时考虑不周,采用图1接线方式,只接入A、C相电流,B相电流回路断开,无法利用CT完成变压器高、低压侧电流相位补偿,造成差流存在。接线错误,B相电流的缺失是造成本次保护误动的根本原因。
4 解决措施
由于变压器已经投运,所有一次设备安装完毕,再增加CT安装已不具备条件,于是摸索利用二次设备消除差流。为了在不增加一次设备投入的基础上,保证差动保护能正常运行,选择对差动二次接线进行改正。具体接法是将高、低压侧A、C相合成电流作为-B相电流反极性接入保护装置的B相中,这样解决了由于B相电流缺失而造成无法进行相位补偿的问题,保证差动回路正常运行。更改后二次接线如图2所示
图2 更改后二次接线
5 效果检查
2013年9月7日对变压器差动回路接线更改完毕,变压器投入运行,观察变压器正常运行后差动保护装置的采样值如下:?aH=0.68,?aL=0.89;
?bH=0.66,?bL=0.88;?cH=0.70, ?cL=0.89;?ad=0.02,?bd=0.03,?cd=0.02。从以上的数据中可以看出,差流消失,差动回路运行正常。自2013年9月7日至2014年6月,保护装置一直运行正常。期间经过两次外部短路故障,均未出现差动保护误动问题,说明该缺陷已被完全消除。
6 结语
通过对脱硫2号低压变差动保护误动原因的分析,找到因电流相位不能补偿而造成差动保护误动的原因,并在不增加一次设备投资的基础上,通过二次回路的更改,实现了对Δ/ Y0 -11接线变压器差动回路的相位补偿,保证变压器差动保护的正确性和可靠性。此问题的解决对采用Δ/ Y0 -11接线变压器如何在只安装了两相CT的情况下实现高、低压侧的电流相位补偿,保证差动回路正常运行提供了很好的范例。
参考文献:
〔1〕 MPW—2.1C微机差动保护装置说明书
作者简介:
连亚丽 (1975),女,高级技师,从事继电保护检修工作。青海益和检修安装有限公司。810100,E-mail:13897677030@139.com