變壓器中性點(diǎn)接小電阻對(duì)繼電保護(hù)的影響研究

韓清波

(內(nèi)蒙古電力(集團(tuán))有限責(zé)任公司鄂爾多斯電業(yè)局,內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017000)

變壓器中性點(diǎn)接小電阻對(duì)繼電保護(hù)的影響研究

韓清波

(內(nèi)蒙古電力(集團(tuán))有限責(zé)任公司鄂爾多斯電業(yè)局,內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017000)

近幾年來伴隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,許多大型工廠變電站內(nèi)的變壓器普遍采用了中性點(diǎn)接小電阻的方式。本文對(duì)變壓器中性點(diǎn)接小電阻對(duì)繼電保護(hù)的影響做了分析,經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)該方式能夠有效的地抑制漏電流,并且對(duì)繼電保護(hù)裝置的影響比較小。

變壓器 中性點(diǎn)接小電阻 繼電保護(hù)

近年來我國(guó)經(jīng)濟(jì)取得了飛速發(fā)展,我國(guó)的工業(yè)取得了巨大的發(fā)展。現(xiàn)階段工廠變電站內(nèi)的變壓器主要采用中性點(diǎn)接小電阻的方式。本文以廠用變電站中采用中性點(diǎn)接小電阻變壓器作為研究對(duì)象,研究采用這種方式的變壓器對(duì)繼電保護(hù)的影響。

1 對(duì)相關(guān)線路保護(hù)的影響

1.1 接地距離保護(hù)所受的影響

接地距離保護(hù)的保護(hù)原理比較的簡(jiǎn)單,一般而言它的原理是利用故障電流和故障電壓之間的關(guān)系計(jì)算出相應(yīng)的線路阻抗,通過線路正序阻抗的大小除以單位距離的阻抗從而計(jì)算出故障距離檢測(cè)儀器的距離。由此可知接地距離保護(hù)需要測(cè)量的是正序阻抗,而中性點(diǎn)接地電阻R0一般只是會(huì)影響零序電阻與正序電阻無(wú)關(guān)。另外,我們知道繼電保護(hù)的接地距離保護(hù)為I段保護(hù),只保護(hù)保護(hù)器前方整條線路的75%-85%,因此也對(duì)線路的I段保護(hù)沒有什么影響。

1.2 對(duì)零序過電流保護(hù)的影響

變壓器中性點(diǎn)接入一定的接小電阻R0,當(dāng)線路中出現(xiàn)相應(yīng)的接地故障時(shí)由于零序阻抗的增大將使相關(guān)的故障電流也隨之減小,從而減小零序過電流保護(hù)的靈敏度。當(dāng)變壓器中性點(diǎn)接入電阻R0后,雖然R0的值一般也比較的小但是也會(huì)導(dǎo)致線路零序分配系數(shù)的改變,甚至?xí)霈F(xiàn)更多的零序電流。

2 對(duì)繼電保護(hù)選相功能的影響

根據(jù)零序故障接地電流I0和A相負(fù)序電流電流的相位關(guān)系達(dá)到對(duì)故障相線路進(jìn)行定位的目的,這就是繼電保護(hù)選相功能的相關(guān)原理。具體的選擇故障相的依據(jù)如圖1所示:

選擇A相的要求是—63．4°＜tan-1I0/I2a＜63．4°；

選擇B相的要求是63．4°＜tan-1I0/I2a＜180°；

選擇C相的要求是180°＜tan-1I0/I2a＜296．6°。

圖1 故障相選擇原理圖

圖2 短路零序電流保護(hù)的示意圖

另外,當(dāng)發(fā)生線路單相接地時(shí),A相的I和I是同相位的,B相的2a0I2a和I0同相位差是120度,C相的I2a和I0是相位差是-120度。當(dāng)發(fā)生兩相短路接地時(shí),是兩相之間的相位差關(guān)系,具體的和單相接地相位差的關(guān)系差不多,可以類比地進(jìn)行研究記憶。選相原理主要是要判斷I2a和I0之間的相位關(guān)系,兩者之間的相位差一般是在一定的區(qū)域內(nèi)有限的變化,所以變壓器中性點(diǎn)接小電阻對(duì)繼電保護(hù)的選相保護(hù)沒有什么影響。

3 對(duì)零序方向電流保護(hù)的影響

短路零序電流保護(hù)的示意圖一般如圖2所示。

一般的線路保護(hù)采用的是三段式保護(hù),每一段的零序保護(hù)電流整定值的選擇原則如下所示。

Ⅰ段線路保護(hù)值的整定公式:

(1)式中KK代 表的是可靠系數(shù),一般取1．2-1．5；

3I0max是指線路中流過繼電保護(hù)裝置中最大的零序短路電流

(2)式中KK代表的是可靠系數(shù),一般取1．1-1．3；

I0btmax代表的是線路中流過短路器中的最大電流

在(1)式和(2)中一般會(huì)選擇兩者中最大的值作為繼電保護(hù)的整定值,由于變壓器中性點(diǎn)串電阻導(dǎo)致線路的電抗增加,進(jìn)而導(dǎo)致3I0max隨之減小,但是減小的幅度不是很大,因此不會(huì)導(dǎo)致Ⅰ段線路保護(hù)長(zhǎng)度發(fā)生明顯的變化。

線路Ⅱ保護(hù)的公式雖然和Ⅰ段線路保護(hù)整定公式不相同,但是相關(guān)的分析方法和Ⅰ段線路保護(hù)相似,經(jīng)過計(jì)算發(fā)現(xiàn)變壓器中性點(diǎn)串電阻也不會(huì)大幅地引起線路Ⅱ保護(hù)范圍的變化。

從上面的分析可知:

一般廠用的10kV母線有多條的出線端,線路中的電流是由流過變壓器中性點(diǎn)的電流和相關(guān)的其他支路電流的總和構(gòu)成。因而流過變壓器中性點(diǎn)的電流僅僅是總線路中電流的一部分而已。另外,由于接地小電阻的影響將導(dǎo)致線路中阻抗增加,因而會(huì)使接地故障處的接地電流變小,線路中總的電流也因此會(huì)減小。

4 對(duì)于繼電保護(hù)震蕩閉鎖和非全相運(yùn)行保護(hù)的影響

在繼電保護(hù)的震蕩閉鎖保護(hù)部分,該部分是由四個(gè)不同的小部分組成,每一個(gè)部分的動(dòng)作都會(huì)引起震蕩閉鎖。在這四個(gè)不同的小部分中,只有一個(gè)部分和線路的阻抗有關(guān)系(接地小電阻包含在線路總電抗中),即與I0相關(guān)。在電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),I0等于零,繼電保護(hù)的震蕩閉鎖功能不啟動(dòng)。只有當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障或者是雙相接地故障時(shí)才會(huì)引起相應(yīng)的震蕩閉鎖功能的啟動(dòng)。我們觀察相關(guān)的動(dòng)作判據(jù):〡I0〡+〡I0〡〉m〡I1〡

經(jīng)過分析可知,其中IK=I0+I1+I2,則IK=3 I0,所以我們可以發(fā)現(xiàn)接地的小電阻不會(huì)影響繼電保護(hù)中震蕩閉鎖功能的正常運(yùn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)廠用中性點(diǎn)接小電阻變壓器發(fā)生接地故障時(shí)線路出現(xiàn)的零序主保護(hù)、零序電流過保護(hù)和變壓器差動(dòng)保護(hù)進(jìn)行了分析,同時(shí)通過相應(yīng)的分析發(fā)現(xiàn)廠用變壓器中性點(diǎn)接小電后電網(wǎng)中繼電保護(hù)參數(shù)能夠滿足相應(yīng)的整定要求。

[1]李曉華,楊歡歡,張波,邱健.500kV自耦變壓器中性點(diǎn)接小電抗對(duì)繼電保護(hù)裝置的影響[J].廣東電力,2012年4月.

[2]曾平,施以,劉海洋.變壓器中性點(diǎn)接小電阻對(duì)繼電保護(hù)的影響研究[J].華東電力,2013年1月.

[3]潘繼強(qiáng).小電阻接地系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)的影響分析[J].科技信息,2010(12).