微機變差保護在水電廠的應用

祖友華

摘要:繼電保護裝置是電力系統不可或缺的一部分,是電力系統安全運行的保證。微機綜合保護與常規保護相比較,具有很大的優越性,值得推廣應用。目前在東北大中型水電廠中已經全面的采用了微機保護,替代了傳統保護。文章以遼寧省一中型水力發電廠的一臺主變差動保護的改造為例說明微機變差保護的應用情況。

關鍵詞:變壓器保護;保護改造;具體應用

中圖分類號:TK730.41 文獻標識碼:A文章編號:1006-8937(2009)20-0051-02

和禹公司太平哨廠位于遼寧省東部渾江干流上,總裝機容量為17.2萬kW。電站承擔系統調峰、調頻及事故備用任務。其2號主變壓器差動保護裝置采用的是70年代的技術,由于當時的科技水平的局限性,設備防止誤動和拒動能力較低,影響變壓器的安全運行,給該廠的安全生產構成威脅。2005年,廠技術部門對其進行了改造,現以改造前后對比的形式對變壓器微機保護的具體應用情況加以簡單介紹,以此來說明微機保護的功能。

1晶體管保護的狀況

BCD-12型晶體管保護,是上個世紀70年代的技術。由于當時的科技水平的限制,設備質量非常差,存在著如設備功能少,自動監控回路不完善,分離元件質量差等許多缺陷。最為顯著的問題是保護的防誤動和拒動功能不完善,主變差動保護存在不正確動作隱患。1992年以來,在設備年檢中發現,2號主變的保護裝置內部元件出現3處開焊,接線端子松動、定值調節電阻磨損失效,經過多次試驗,結論為保護存在誤動或拒動隱患。嚴重影響了太平哨電廠的安全穩定運行水平。因此,迫切需要進行設備更新改造。為此,我們對原保護進行了更新改造,決定以微機差動保護替代原有的晶體管保護。結合2號主變參數及廠的實際情況,經過設備調研,重新設計了保護配置,決定采用DGT801型微機差動保護裝置。

2DGT801型保護裝置功能

下面,以DGT801型保護裝置為例,簡單說明一下微機變差保護的工作情況。簡單講,微機變差保護的原理就是比較主變兩側電流相位及數值大小,當主變正常運行時,高低壓側流入差動保護回路中的兩側電流大小近似相等,方向相反,差流為0。當保護范圍內發生故障時,流入差動保護回路中的兩側電流變為故障電流,方向相同,出現很大差流,差動保護動作。

保護反應的故障情況:一是套管引出線到主變處各種故障,二是主變內部線接地短路及相間短路或嚴重的匝間及層間短路。當差動保護動作時將主變的兩側開關跳開,主變退出運行。具體原理為:保護采用比率制動原理。動作邏輯為:任一相差動保護動作立即跳出口。為防止變壓器空載投入及其他異常情況時變壓器勵磁涌流導致的誤動,比較各相差流中二次諧波分量對基波分量比的大小,當其大于整定值時,閉鎖差動元件。在電流互感器斷線時瞬時閉鎖差動保護,且延時發出斷線信號。

微機變差保護具體原理對于專業人士來講都很清楚,文章以下只對BCD-12型晶體管變壓器差動保護和DGT801型微機保護裝置的優缺點進行簡單比較,說明微機保護的優勢。

2.1比率制動

晶體管保護不具備比率制動的功能。它是在以晶體管保護為代表的傳統保護原理在數字保護上的改進。DGT801型微機保護比率制動由兩部分組成:比率制動部分和無制動部分。比率制動式差動保護作為變壓器的主保護,能反映變壓器內部相間短路故障,高壓側單相接地短路及匝間層間短路故障。

2.2TA二次回路斷線監視

從事過水電廠繼電保護專業的人員都知道,差動保護當正常運行和外部短路時,流至差動繼電器中的電流為兩側互感器二次電流值之差,因兩側電流值基本相等,所以此值近似為0。當兩側互感器二次側至裝置處的連接電纜有一相發生斷線時,流到差動繼電器中的電流為一側電流值(因另一側近似為0),當水輪發電機負荷電流超過定值時,就會發生誤動。這在晶體管變差保護時代,是一個技術難題?，F今,DGT801型微機保護已經成功解決了這一問題。差動保護只在發生接地短路故障時才動作,TA斷線時,只經過一定時限發斷線提示信號,并不會誤動跳閘。

2.3精度和可靠性

通過現場技術人員的長期跟蹤試驗,通過積累的數據比較,我們可以看出兩種類型保護的測量精確度存在巨大的差異。DGT-801保護,內部對數據進行模數變換數據處理后,不但提高了精確度,而且提高了裝置動作靈敏度。而BCH-12型晶體管保護的精確度是遠不能令用戶滿意的,尤其是在晶體管保護投運一段時間以后更明顯。我們在東北的幾個水電廠進行了現場測試,通過計算差動保護的離散值,發現微機保護的精度要遠遠高于晶體管繼電保護裝置。

2.4變壓器相位補償

傳統的保護,對于星/角接線的變壓器,都用互感器二次接線來進行相位校正,如對于Yd-11接線的雙繞組變壓器,BCH-12型保護高壓側TA二次側必須接成角型,而低壓側TA二次側必須接成星型,接線方式受限制。而數字化微機保護,可由軟件實現校正,也可以由接線進行校正,靈活性強。對于Yd-11接線的雙繞組變壓器高壓側TA可直接接成Y/Y型,投入控制字Y/d即可,由軟件進行補償,即將二次相電流變換成了線電流,簡化接線。當然了,如現場需要,也可以選擇傳統的接線方式進行校正。

2.5其他方面優勢

與傳統的晶體管保護相比較,微機保護在安全性和可靠性方面還有著更多的優勢。例如,DGT-801保護設置差電流二次諧波閉鎖差動保護的功能,防止了變壓器的勵磁涌流導致差動保護誤動作。DGT-801保護設置差流過大告警功能,當TA極性接錯或TA斷線時,第一時間給運行和檢修人員提醒。DGT-801保護還設置了差動速斷保護,提高了變壓器內部嚴重故障時保護動作的可靠性和速度。DGT-801保護還設置了突變量啟動故障錄波功能,通過記錄故障時刻前8周波,后56周波的采樣值,為分析故障提供出第一手的現場數據資料。DGT-801保護采用數字運算,使保護定值計算簡單,帶負荷后,對保護可以不作六角圖。DGT-801保護對啟動回路加裝總閉鎖功能,提高了防誤動能力。DGT-801保護有自檢查功能,如有器件損壞,即使報警。這些功能的增加,不但提高了裝置的可靠性能,也給現場設備的維護、檢修、運行、管理提供了極大的方便。

3安裝調試說明

①安裝裝置前工作成員應熟悉現場檢修規程,具備有關資料、定值單、出廠試驗報告及有關圖紙。新裝置的原理圖和端子接線,如果施工中需要改動,須經企業主管部門批準,并及時修改。

②保護裝置在現場安裝調試工作,應對裝置作通電前檢查、通電檢查、保護性能測試等工作,發現問題由廠家及時處理。在實際調試中,發現過插件接觸不良,芯片損壞,錯誤接線等情況。保護裝置投入前應對TA作變比、極性、伏安特性試驗,應檢查二次接線的正確性。通過伏安特性等試驗,可以確認互感器的狀態。在實際工作中曾發生過因接線錯誤使斷路器不能跳閘。

③裝置投運前,必須進行保護調試和模擬實驗。檢驗應嚴格執行《繼電保護及電網安全自動裝置檢驗條例》。進行定值效驗時,在端子排里側通入電氣量,按照最新定值單進行檢驗,誤差應小于規定值,如定值變化較大,應查清原因。保護盤上相應保護信號燈應正確顯示。在做定值檢驗的同時,應觀察中控微機相應的信號是否正確。中央音響聲音正確。

④新裝置安裝之前應該進行許多準備工作。例如差動保護二次電纜的標記清楚準確,千萬不得將相序接反或接錯,否則差動保護會誤動作。同時還要對電流二次回路和保護裝置內部進行全面的絕緣檢查,符合標準,方可考慮投入進行下步工作。

⑤試運行,用負荷電流檢查新裝置的工作狀態。帶電后液晶顯示與儀表盤比較應一致。帶負荷后電流顯示三相相同,差電流三相一致且應小于說明書的規定。電流回路應無打火現象。重點檢查差動保護兩側的電流差值,此數值不應太大,檢查兩側電流的相位,可用測量相位或做六角圖的方法,保證在滿負荷狀態下差動保護不應動作及誤發信號。

4結 語

實踐證明,以DGT-801型變壓器差動保護為代表的微機差動保護,具有運行方便、安全可靠、設計簡潔,回路清晰,調試方便的特點,現已在許多東北大中型水電廠中得到了廣泛應用。文章希望通過對兩種保護優缺點的簡單對比,積累一些實際的應用經驗,為學習了解同類型保護獻上一份資料。

參考文獻:

[1] 楊奇遜.微型機繼電保護基礎[M].北京:水利電力出版社,1988.

[2] 王梅義.電網繼電保護應用[M].北京:中國電力出版社,1999.