特高壓變壓器對(duì)繼電保護(hù)的影響

賀路航，金明輝

（國網(wǎng)河南省電力公司 直流運(yùn)檢分公司，河南 鄭州 450000）

0 引 言

對(duì)于特高壓工程當(dāng)中所使用的變壓器，如果自身的結(jié)構(gòu)比較特殊，還采用了特殊結(jié)構(gòu)下的有載調(diào)壓，那么變壓器工作過程中繼電保護(hù)裝置的工作要求會(huì)更高，一般情況下要求具有更高的靈敏度，同時(shí)還需要擁有定制切換類功能，從而保證工作中繼電保護(hù)裝置可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)切換。因此，在當(dāng)前的特高壓輸電工作中，需要分析特高壓變壓器對(duì)繼電保護(hù)裝置所產(chǎn)生的影響，然后才能更好地為繼電保護(hù)工作提供幫助，促進(jìn)特高壓輸電工程的安全穩(wěn)定運(yùn)行[1-3]。

1 特高壓變壓器結(jié)構(gòu)類別

1.1 特高壓分體調(diào)壓式結(jié)構(gòu)

特高壓分體調(diào)壓式結(jié)構(gòu)比較特殊，其實(shí)際調(diào)壓中整體模式比較偏向于中性點(diǎn)調(diào)壓。分為兩個(gè)器身,分別為主體變壓器及調(diào)壓補(bǔ)償變壓器。其中主體變壓器為普通自耦變壓器，調(diào)壓變壓器的調(diào)壓繞組串接于主體變壓器的公共繞組實(shí)現(xiàn)調(diào)壓，調(diào)壓變壓器的勵(lì)磁繞組并聯(lián)于主體變壓器的低壓繞組。補(bǔ)償變壓器的勵(lì)磁繞組并聯(lián)于調(diào)壓變壓器的調(diào)壓繞組，補(bǔ)償繞組串聯(lián)于主體變壓器的低壓繞組側(cè)，實(shí)現(xiàn)調(diào)壓過程中對(duì)低壓側(cè)電壓的補(bǔ)償。

1.2 調(diào)壓以及補(bǔ)償變壓器結(jié)構(gòu)

調(diào)壓和補(bǔ)償變壓器圍繞勵(lì)磁繞組運(yùn)行，其中調(diào)壓器的某一邊大多數(shù)為以主變壓器為主的低壓繞組。調(diào)壓器的調(diào)壓軸通過并聯(lián)勵(lì)磁繞組的方式，利用管線線路直接將低壓繞組連接在一起構(gòu)成補(bǔ)償繞組。對(duì)調(diào)壓變壓器和補(bǔ)償變壓器來講，在具體的應(yīng)用中，變壓器保護(hù)裝置屬于調(diào)壓變壓器與補(bǔ)償變壓器的一部分，要在機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行中致使變壓器的中性點(diǎn)側(cè)互相連接在一起，共同形成繞組模式，使用戶在保護(hù)裝置定值以及整定工作中增加對(duì)設(shè)備運(yùn)行原理的認(rèn)知[4]。

2 特高壓變壓器保護(hù)配置

特高壓變壓器的結(jié)構(gòu)比較特殊，在繼電保護(hù)裝置中除了需要對(duì)主變壓器保護(hù)之外，還要在調(diào)壓變壓器和補(bǔ)償變壓器發(fā)生短路時(shí)，增強(qiáng)保護(hù)裝置的變壓器動(dòng)作靈敏性[5]。在特高壓變壓器保護(hù)配置中單獨(dú)增設(shè)差動(dòng)保護(hù)性裝置，可直接確保主變壓器的保護(hù)性動(dòng)作正常開展，滿足保護(hù)工作的基本需求點(diǎn)[6]。該過程中的差速段確定與調(diào)壓繞組之間有著明顯關(guān)系。由于變壓器的容量小，鐵芯磁密度高，故調(diào)壓繞組運(yùn)行結(jié)束以后，依舊需要確保直阻測量工作的正常開展，規(guī)避調(diào)壓以及補(bǔ)償變壓器過于飽和[7]。變壓器鐵芯結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

圖1 變壓器鐵芯結(jié)構(gòu)

3 調(diào)壓器以及補(bǔ)償變壓器運(yùn)行狀況

調(diào)壓器和補(bǔ)償變壓器本身額定容量在實(shí)際確定時(shí)會(huì)涉及到額定電流以及額定電壓，只有將其中的電流和電壓數(shù)據(jù)計(jì)算出來之后才能計(jì)算調(diào)壓變壓器的額定容量[8]。補(bǔ)償變壓器和低壓繞組之間是一個(gè)串聯(lián)電路，調(diào)壓過程下的額定電壓容量會(huì)發(fā)生明顯的更改，但額定電流、繞組的匝數(shù)以及定值都不會(huì)出現(xiàn)改變。對(duì)調(diào)壓變壓器來講，因?yàn)閷?shí)際上的調(diào)壓數(shù)出現(xiàn)了更改，所以調(diào)壓側(cè)的電流和額定電流也會(huì)出現(xiàn)變化。調(diào)壓側(cè)的匝數(shù)從零匝到滿匝，額定電流也會(huì)從零變化到額定最大值，電流的變化幅度會(huì)增大。如果調(diào)壓側(cè)的短路電流接近于0，此時(shí)電路的靈敏度非常高。一旦調(diào)壓器以及補(bǔ)償變壓器的匝數(shù)出現(xiàn)變化，數(shù)據(jù)誤差值也會(huì)增大。與此同時(shí)，額定電流和差動(dòng)電流定值的數(shù)據(jù)并不準(zhǔn)，電路的具體情況難以準(zhǔn)確探知[9]。

4 特高壓變壓器的繼電保護(hù)類別

4.1 瓦斯保護(hù)

對(duì)于特高壓變壓器的機(jī)電保護(hù)工作而言，主要分為主保護(hù)和后備保護(hù)兩種。其中，主保護(hù)中的瓦斯保護(hù)更是重中之重，其可反映油箱內(nèi)的所有信息，明確油箱內(nèi)部是否出現(xiàn)故障。一旦變壓器油箱內(nèi)部出現(xiàn)故障，那么變壓器的油與其他絕緣材料會(huì)在故障電流與電弧之間的作用下直接受熱，受熱過程中會(huì)直接產(chǎn)生氣體。一旦故障嚴(yán)重，會(huì)導(dǎo)致受熱中的氣體量過大，氣體流與油流會(huì)直接沖向油枕的上部。一旦壓強(qiáng)增大，繼電器內(nèi)部的油面會(huì)降低，則瓦斯保護(hù)會(huì)保持一個(gè)啟動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)瓦斯保護(hù)動(dòng)作開展時(shí)，可根據(jù)已經(jīng)觀察到的數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行分析，合理判斷是否發(fā)生故障，增強(qiáng)瓦斯保護(hù)的可靠性，但瓦斯保護(hù)動(dòng)作容易受到外界因素的干擾。

4.2 過電流保護(hù)

過電流保護(hù)是瓦斯保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)的后備保護(hù)，可直接反映外部短路情況下所引起的過電流。系統(tǒng)的短路電流可采用不同方式起動(dòng)過電流保護(hù)，根據(jù)實(shí)際情況分析是否要采用阻抗保護(hù)滿足系統(tǒng)運(yùn)行的靈敏性。

4.3 過勵(lì)磁保護(hù)

當(dāng)變壓器高壓側(cè)的電壓為50 kV時(shí)，該變壓器的端口額定磁密將處于飽和狀態(tài)。一般來說，頻率降低或電壓升高都會(huì)導(dǎo)致變壓器過勵(lì)磁。為有效減少由于變壓器過勵(lì)磁所引發(fā)的過電流，可做好一定的過勵(lì)磁保護(hù)工作，以此規(guī)避變壓器的老化，間接性地延長機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用期限。

4.4 后備過流保護(hù)

后備保護(hù)的裝設(shè)位置要根據(jù)變壓器的類型進(jìn)行定位。一般來說，雙繞組變壓器要安裝在主電源側(cè)，縮小故障影響范圍。后備保護(hù)要安裝在主電源側(cè)和主負(fù)荷側(cè)，確保三繞組變壓器和自耦變壓器實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)。

5 有載調(diào)壓下調(diào)壓變壓器保護(hù)不足之處以及保護(hù)方案

在有載調(diào)壓下調(diào)壓變壓器保護(hù)過程中，對(duì)調(diào)壓變壓器產(chǎn)生的影響非常大，本文主要從以下幾個(gè)層面進(jìn)行簡要分析。

5.1 有載調(diào)壓問題

對(duì)有載調(diào)壓來講，調(diào)壓過程中出現(xiàn)的問題頗多，有載調(diào)壓數(shù)值可被直接限定在某一個(gè)定值上。在有載調(diào)壓數(shù)據(jù)值變化過程中，若不對(duì)定值進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，會(huì)導(dǎo)致調(diào)壓匝數(shù)變化出現(xiàn)一些差異值，使保護(hù)裝置出現(xiàn)誤動(dòng)作，影響到有載調(diào)壓保護(hù)效果。對(duì)于一般情況下的有載調(diào)壓變壓器來講，調(diào)壓插頭更改或者匝數(shù)的變化情況對(duì)總匝數(shù)最終的數(shù)值影響不大，因此要在保護(hù)裝置中放大不平衡系數(shù)，以便解決有載調(diào)壓問題。

5.2 調(diào)壓變壓器保護(hù)方案

5.2.1 調(diào)壓過程中退出調(diào)壓變壓器保護(hù)

在調(diào)壓保護(hù)的過程中，無論選擇任何方法都需要降低調(diào)壓變壓器的保護(hù)靈敏度，故采取對(duì)調(diào)壓變壓器的保護(hù)配置是補(bǔ)充調(diào)壓變壓器小和匝間短路靈敏度不足的重要措施。如果該補(bǔ)償失效，則要退出調(diào)壓變壓器保護(hù)，此時(shí)變壓器保護(hù)存在與否都不會(huì)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性影響。但是退出并不意味著不進(jìn)行保護(hù)，而可采用非電量的瓦斯保護(hù)作為主保護(hù)措施，以避免出現(xiàn)短路故障。

5.2.2 不輕易退出調(diào)壓變壓器保護(hù)

在調(diào)壓過程中，如果調(diào)壓變壓器出現(xiàn)匝間短路故障，可以不退出調(diào)壓變壓器保護(hù)。調(diào)壓變壓器的保護(hù)舉措應(yīng)當(dāng)針對(duì)性地保留，其中的差動(dòng)保護(hù)舉措必須要保留下來[10]。一般來說，通過降低靈敏度，使得匝數(shù)比變化過程中所產(chǎn)生的誤動(dòng)問題得到有效解決。在具體應(yīng)用過程中，將調(diào)壓變壓器變?yōu)閮蓚€(gè)不同檔位。如果在調(diào)壓變壓器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，調(diào)壓的幅度過大，此時(shí)可退出差動(dòng)保護(hù)。如果是調(diào)壓變壓器變動(dòng)浮動(dòng)小，該種情況下勢必要自動(dòng)做好降低差的準(zhǔn)備，降低差動(dòng)作保護(hù)的靈敏度，使匝數(shù)和平衡系數(shù)匹配化。采取了措施之后的調(diào)壓變壓器在調(diào)壓前以及調(diào)壓后的匝數(shù)比是已知的，需要選擇調(diào)壓前與調(diào)壓后的匝數(shù)平均值。除此之外，應(yīng)適當(dāng)通過抬高動(dòng)作的方式，降低保護(hù)誤動(dòng)作出現(xiàn)的概率，有效防止誤動(dòng)作對(duì)保護(hù)措施產(chǎn)生不良影響。

6 結(jié) 論

特高壓變壓器由于結(jié)構(gòu)的特殊性，在使用過程中時(shí)常會(huì)遇到許多問題。本文展開了對(duì)特高壓變壓器繼電保護(hù)工作基本情況的論述，旨在提高繼電保護(hù)裝置的實(shí)際應(yīng)用效果。基于繼電保護(hù)裝置對(duì)特高壓變壓器的使用進(jìn)行安全保障，以便促進(jìn)該項(xiàng)研究的持續(xù)性進(jìn)步與發(fā)展。