主變復壓過流保護與線路保護配合實例分析

杜婉玲

（廣州環投從化環保能源有限公司，廣東 廣州510900）

2019 年4 月11 日20 點16 分26 秒,某電廠雷雨天氣,外線電網遠端發生故障,#2 主變低壓側復壓過流二段、#2 發電機過電壓I 段保護相繼動作,導致#2 機組跳閘。事件發生后,經過討論分析,事件過程中保護動作正確,外線故障原因主要為雷擊所致。

1 事件發生前運行方式

事件發生前#1、#2 機組處于正常運行狀態,110kV 甲線、乙線處于正常運行狀態,110kV 母聯開關100、10kV 母聯開關500處于熱備用狀態。

2 事件經過

2019 年4 月11 日20 點16 分26 秒, 外線電網發生故障,約1.2 秒后某電廠#2 機組跳閘。檢查廠內設備情況,無設備故障,線路側A 相和C 相避雷器動作次數均從0 變為1。保護的動作情況如下表所示:

從2019 年4 月11 日20 點16 分波形看,電網遠端先發生了A、C 相接地故障,然后發展成三相故障,乙線的電流較甲線大,故障點在電氣距離上更靠近乙線, 其次,A、C 相接地故障持續了657ms,隨后發展成的三相故障持續594ms。

3 保護動作情況

3.1 保護裝置信息

3.2 保護動作情況分析

主變低壓側復壓過流二段:

a.主變低壓側后備保護定值如下:

b.分析

實際保護裝置顯示動作值為3.37A,已超過復壓閉鎖過流II段定值1.1A,故障持續時間1251ms,超過定值1.2s,主變低壓側復壓過流二段動作正確。

4 存在的主要問題

乙線線路保護為什么未動作?分析如下所示:

線路保護的定值如下表所示:

從定值上可以看出,#2 主變低壓側復壓過流保護II 段定值在動作時間上考慮與線路距離保護II 段保護配合。

首先查看電網故障時接地距離阻抗值大小,通過錄波文件的阻抗分析可以得到:在A、C 相短路時,接地阻抗值尚未達到II 段動作值19.61 歐姆,但在三相短路期間已達到II 段動作值,由于三相短路故障持續了594ms 后#2 主變低壓側后備動作, 因此,動作時間未達到。

其次查看相間距離保護, 通過錄波文件的阻抗分析可以得到, 相間距離保護也只是在三相短路期間偶爾達到II 段動作值19.61 歐姆,但由于時間未到,因此保護未動作。

通過軟件讀出,電網故障時,阻抗值已達到線路保護III 段的動作值,但由于時間未到,因此保護未動作。

因此,乙線線路保護未動作,從而主變低壓側后備保護動作。

從定值上可以看出,#2 主變高低壓側復壓過流保護II 段定值在動作時間上考慮與線路距離保護II 段保護配合, 且主變高低壓側復壓過流保護均未帶方向。

5 應對解決措施

5.1 為避免主變復壓過流保護先于線路保護動作,提出以下兩種定值配置策略:

5.1.1 可考慮主變復壓過流保護與線路距離三段保護配合,具體的依據DLT584《3-110kV 電網繼電保護裝置運行整定規程》, 依據為:6.2.9.4 多側電源變壓器方向過電流保護宜指向本側母線,各電源過電流保護作為總后備,其定值按下述原則整定:a.方向過電流保護作為本側母線的后備保護,其電流定值按本側母線有靈敏度整定,時間定值應與出線保護相應段配合,動作后,跳本側斷路器;在變壓器并列運行時,也可以先跳本側母聯斷路器,再跳本側斷路器。b.主電源側的過電流保護作為變壓器、其他側母線、出線后備保護、電流定值按躲開本側負荷電流整定,時間定值與出線保護最長動作時間配合,動作后,跳三側斷路器。

5.1.2 其次,或者考慮主變低壓側復壓帶方向,高壓側復壓與線路距離保護三段配合,具體的依據為:6.2.9.1 與電網配合有關的變壓器各側的零序電流和相電流保護,其主要作用為變壓器、母線、母線上的出線及其他元件的后備保護,在某些情況下,例如母線本身未配置專用的母線保護時,還想到主保護作用。整定計算的基本原則是: 各側延時相電流保護的主要作用是本側母線、母線的連接元件以及變壓器的后備保護,對于兩側或者三側電源的變壓器,為簡化配合關系,縮短動作時間,相電流保護可帶方向,方向宜指向各側母線,同時,在各電源側以不帶方向的長延時相電流保護作為總后備保護。由于線路三段保護的動作時間超過2 秒, 主變復壓過流保護整定的動作時間超過2 秒的前提是:變壓器外部短路故障,如短路電流大于任一側繞組穩定電流時,變壓器過電流保護的動作時間不應超過2S。

5.2 策略選擇

綜合考慮,最后選用以下配置方案:

5.2.1 主變低壓側:主變低壓側復壓過流保護按躲開主變高壓側最大三相短路電流整定, 保護范圍縮小至10kV 以內設備,因此若主變高壓側及線路發生故障時, 低壓側復壓過流保護將不再動作,從定值上完成動作方向選擇;

5.2.2 主變高壓側:由于線路距離三段動作時間整定為2.4s,若高壓側復壓過流保護與距離三段動作時間配合, 則高壓側復壓過流動作時間將大于2s, 超過主變短路情況下切除故障安全時間(見銘牌),由于本廠主變主保護設計為單套裝置,后備保護壓力較大。因此在定值配合上,仍需要確保主保護拒動情況下,高壓側后備保護能夠在2s 內動作切除故障,因此高壓側復壓閉鎖過流保護動作時間未能與線路距離III 段配合(距離III 段動作時間為2.4s)。因此仍采用高壓側復壓過流保護仍與110kV 線路距離二段保護配合的整定策略。

5.2.3 最終高低壓側復壓過流保護定值變更如下:

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6 結論

本次雷擊事件,主變低壓側復壓過流保護先于線路側保護動作的原因是主變后備保護及線路保護定值配置不合理導致,定值復核后,低壓側復壓過流保護從定值上完成動作方向選擇,線路故障時, 將不再出出現主變低壓側開關保護先于線路側開關保護動作的情況。