UR變壓器保護(hù)應(yīng)用問題研究

摘 要：UR變壓器保護(hù)跟傳統(tǒng)保護(hù)存在一些概念性的差異，文章簡(jiǎn)述了UR變壓器保護(hù)在實(shí)際應(yīng)用中容易產(chǎn)生人為混淆，引發(fā)保護(hù)誤動(dòng)的幾個(gè)因素，并對(duì)可能產(chǎn)生誤動(dòng)原因進(jìn)行了深入的分析研究，針對(duì)可能導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)的幾個(gè)因素提出了防范措施。

關(guān)鍵詞：變壓器；差動(dòng)保護(hù)；零序

1 UR變壓器繼電器概述

UR繼電器是GE公司推出的新一代通用型微機(jī)保護(hù)裝置，該系列的保護(hù)繼電器具有同樣外觀和插件，統(tǒng)一模塊化平臺(tái)，通過不同的組件可構(gòu)成不同的保護(hù)裝置。UR繼電器具有人性化的調(diào)試界面，可根據(jù)用戶需要編制相應(yīng)的邏輯、曲線，具備強(qiáng)大、快速的通信功能，能如實(shí)、可靠地反映主設(shè)備運(yùn)行工況，其中變壓器電氣量保護(hù)裝置T60、T30與非電量保護(hù)裝置C30已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各類大型發(fā)電廠與變電站。

2 調(diào)試、運(yùn)行中出現(xiàn)的問題分析

2.1 關(guān)于變壓器差動(dòng)保護(hù)零序分量問題

某百萬核電站220kV輔助變中性點(diǎn)為直接接地方式，2012年8月9日在系統(tǒng)外部發(fā)生接地故障時(shí)，輔助變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)，輔助變220kV開關(guān)跳閘。事后對(duì)一次設(shè)備、二次回路、保護(hù)進(jìn)行了全面檢查，發(fā)現(xiàn)跳閘時(shí)輔助變高壓側(cè)A＼B＼C三相中電流幅值一致、相位相同，保護(hù)裝置中零序分量為三相電流之和，而差動(dòng)保護(hù)沒有采取濾去零序模式，從而導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。

由于UR保護(hù)為微機(jī)保護(hù)，簡(jiǎn)化了CT二次接線方式，變壓器差動(dòng)保護(hù)將每側(cè)電流均直接采用星形方式接入，但是變壓器高/低壓側(cè)存在Y/？轉(zhuǎn)角接線，使得兩側(cè)零序電流分布不同，所以必須考慮外部接地對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響。

GE在T60保護(hù)中，設(shè)置一個(gè)可以選擇的選項(xiàng)，見下圖1，即開放了每側(cè)電流零序分量是否濾除。Y形側(cè)采用高阻接地或不接地時(shí)，必須將該側(cè)繞組的選項(xiàng)選擇為 Not within zone；Y形側(cè)接地時(shí)，必須將該側(cè)繞組的選項(xiàng)選擇為Within zone。在實(shí)際工程中，現(xiàn)場(chǎng)往往疏忽了這一點(diǎn)，導(dǎo)致外部電網(wǎng)發(fā)生接地或不對(duì)稱故障時(shí)，變壓器差動(dòng)保護(hù)會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)現(xiàn)象。

2.2 關(guān)于變壓器差動(dòng)保護(hù)基準(zhǔn)側(cè)選擇

發(fā)電廠主變大差的電流分別選自發(fā)電機(jī)側(cè)、主變高壓側(cè)、廠變高壓側(cè)，相當(dāng)于一個(gè)三繞組變壓器的差動(dòng)保護(hù)，由于三繞組變壓器的三側(cè)容量通常存在差異（高廠變分支的容量要偏?。谂渲米儔浩鞑顒?dòng)保護(hù)時(shí)就需要考慮選擇電流基準(zhǔn)側(cè)的問題。根據(jù)T60保護(hù)裝置的使用手冊(cè)，差動(dòng)保護(hù)基準(zhǔn)側(cè)選擇如下：

基準(zhǔn)繞組：CT 一次額定電流與繞組的一次額定電流的比值最小的一側(cè)為基準(zhǔn)繞組，也就是說在二次基準(zhǔn)（5A或1A）一樣時(shí)，要選擇二次電流最大的一側(cè)。

變壓器基準(zhǔn)側(cè)選擇非常重要，它不僅決定最小動(dòng)作電流（PKPMIN），而且拐點(diǎn)1（BREAK1）、拐點(diǎn)2（BREAK2）、差動(dòng)電流（Id）和制動(dòng)電流（Ir）也都是以基準(zhǔn)繞組的CT一次電流為基準(zhǔn)。基準(zhǔn)側(cè)的選擇可以人為指定，在沒有直接指定基本繞組時(shí)，程序會(huì)根據(jù)所輸入的參數(shù)自動(dòng)計(jì)算基準(zhǔn)繞組。

某大型發(fā)電站#1主變?nèi)萘繛?20MVA，廠用電由兩臺(tái)34 MVA的高壓廠變提供。在調(diào)試運(yùn)行期間由于考慮不周，沒有指定基準(zhǔn)繞組，同時(shí)將第3繞組容量取為兩個(gè)高廠變?nèi)萘亢停ㄈ?8MW）見圖2，程序計(jì)算后自動(dòng)把第3繞組定為基準(zhǔn)繞組，使得第2繞組（發(fā)電機(jī)側(cè)）的歸算動(dòng)作值非常小。在#1機(jī)組負(fù)荷升到額定功率期間，500kV線路側(cè)發(fā)生短路故障，故障產(chǎn)生的不平衡電流大于主變大差的啟動(dòng)值，而制動(dòng)電流沒有進(jìn)行有效抑制，導(dǎo)致#1主變大差動(dòng)作，機(jī)組跳閘停機(jī)。

因此，當(dāng)采用自動(dòng)選擇基準(zhǔn)繞組，且有第3側(cè)虛擬繞組（如高廠變分支）時(shí)，基準(zhǔn)參數(shù)選擇的正確性將決定主設(shè)備的安全運(yùn)行。

2.3 變壓器非電量保護(hù)的改進(jìn)

某4×600MW大型發(fā)電站#1主變非電量保護(hù)采用C30裝置。在工程初期由于對(duì)裝置缺乏了解，就地變壓器非電量（瓦斯、溫度、壓力釋放等）信號(hào)經(jīng)長電纜直接接入裝置的開關(guān)量輸入單元，沒有采取相應(yīng)的措施，運(yùn)行中發(fā)生由于直流系統(tǒng)擾動(dòng)使得非電量保護(hù)誤動(dòng)情況。

誤動(dòng)前直流系統(tǒng)發(fā)生接地（環(huán)網(wǎng)）干擾，使得圖中開關(guān)量輸入被觸發(fā)（持續(xù)6ms），主要原因由于非電量接點(diǎn)到保護(hù)屏距離遠(yuǎn)、連線長、電纜分布電容大造成誤觸發(fā)，此類問題在繼電保護(hù)反措中已有比較明確的要求。

事后對(duì)UR系列裝置輸入光耦隔離元件進(jìn)行了如下測(cè)試：

（1）光耦隔離元件動(dòng)作電壓測(cè)試，光耦隔離元件在70V（額定控制電壓110V）左右開關(guān)量動(dòng)作，但動(dòng)作電流非常小幾個(gè)毫安，可以確定其動(dòng)作功率非常小。

（2）按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際接線，模擬焊接時(shí)的干擾量，測(cè)得光耦隔離元件之間電壓有一個(gè)突變，干擾電壓的脈沖寬度為10ms，最高幅值達(dá)到70V左右見圖3。

通過分析，我們可以看出直接接入U(xiǎn)R裝置時(shí)，外部直流系統(tǒng)異常將有可能導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)。

UR裝置有關(guān)開關(guān)量輸入的設(shè)置，裝置提供兩個(gè)選擇項(xiàng)：一個(gè)是關(guān)于開關(guān)量電壓選擇（有四個(gè)選擇），另一個(gè)是關(guān)于開關(guān)量躲顫時(shí)間（范圍為0～16ms）。根據(jù)前面分析，避免誤動(dòng)的措施主要有以下幾點(diǎn)：

（1）提高光隔裝置的動(dòng)作值（50～70%）。

（2）利用躲顫時(shí)間增加小延時(shí)，躲干擾，要適當(dāng)犧牲保護(hù)的快速性。

（3）增加動(dòng)作功率，外加快速中間繼電器。

建議現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行綜合考慮，合理設(shè)置開關(guān)量的參數(shù)，同時(shí)對(duì)非電量保護(hù)輸入增加一快速中間繼電器，動(dòng)作功率3～5W。

3 結(jié)束語

UR系列保護(hù)突破傳統(tǒng)保護(hù)的概念，功能非常強(qiáng)大，調(diào)試人員可以根據(jù)需要自己編制邏輯、定義保護(hù)出口，但是同時(shí)對(duì)保護(hù)調(diào)試人員的要求也相應(yīng)提高，不但要求調(diào)試人員熟悉保護(hù)裝置內(nèi)的各個(gè)保護(hù)原理，而且要熟悉各個(gè)保護(hù)的邏輯組成與出口方式。調(diào)試過程中一定要對(duì)裝置的性能有充分的了解，熟悉各個(gè)設(shè)置的含義，才能確保主設(shè)備的安全投運(yùn)。

作者簡(jiǎn)介：高鵬羽（1966-），男，本科，電氣工程師，主要從事發(fā)電廠維護(hù)檢修管理。