0引言

隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)的快速發(fā)展,供電可靠性成為企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營的重要保障。線變組接線方式憑借其結(jié)構(gòu)簡潔、投資成本低、操作便捷及運(yùn)行可靠等優(yōu)勢,已成為新建35 kv變電站的主流設(shè)計方案。然而,在實(shí)際工程應(yīng)用中,由于施工技術(shù)把控不足或設(shè)備參數(shù)設(shè)置偏差等因素,各類保護(hù)異常現(xiàn)象頻發(fā)。本文以某35 kv變電站改造項 目中出現(xiàn)的差動保護(hù)異常案例為切入點(diǎn),通過理論分析與現(xiàn)場驗證相結(jié)合的方式,深入剖析故障機(jī)理,并提出系統(tǒng)性解決方案。

1線變組供電系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)

線路—變壓器組接線(簡稱“線變組”)是一種將輸電線路與變壓器直接連接的簡化接線模式,相對于傳統(tǒng)接線方式(圖1),其核心特征是在變壓器高壓側(cè)不設(shè)置獨(dú)立斷路器,接線更簡潔高效(圖2)。該設(shè)計具有以下顯著優(yōu)勢:

1)設(shè)備配置精簡:減少高壓開關(guān)柜數(shù)量,節(jié)省土建及設(shè)備投資;

2)運(yùn)維便捷:故障隔離僅需操作線路側(cè)斷路器,顯著縮短了倒閘操作時間;

3)可靠性高:可配置差動保護(hù)做快速保護(hù),保護(hù)可靠性高。

2差動保護(hù)工作原理

電流差動保護(hù)原理是建立在基爾霍夫電流定律的基礎(chǔ)之上,具有良好的選擇性,能快速切除保護(hù)區(qū)間內(nèi)的故障,被廣泛應(yīng)用于能夠方便地取得被保護(hù)元件兩端電流的發(fā)電機(jī)保護(hù)、變壓器保護(hù)、大型電動機(jī)保護(hù)中[1]。線路—變壓器組的縱聯(lián)電流差動保護(hù)就是該原理應(yīng)用的一個典型案例,線變組保護(hù)裝置通過實(shí)時比較變壓器高、低壓側(cè)電流矢量和實(shí)現(xiàn)故障判斷(圖3)。其技術(shù)要點(diǎn)包括:

1)保護(hù)范圍:精確覆蓋兩端CT之間的變壓器本體及連接線路;

2)平衡條件:正常運(yùn)行時差動電流理論值為零;

3)微機(jī)綜保補(bǔ)償機(jī)制:通過軟件算法自動完成相位校正(y/△轉(zhuǎn)換)及幅值補(bǔ)償(CT變比匹配)。

在實(shí)際應(yīng)用中,由于變壓器的接線方式、各側(cè)電壓等級及CT變比的不同,變壓器正常運(yùn)行時各側(cè)二次電流的幅值及相位也不相同,因此在構(gòu)成差動保護(hù)前必須消除這些影響[2]。微機(jī)綜保裝置采集本側(cè)電流并接收由光纖傳來的對側(cè)電流,再根據(jù)現(xiàn)場變壓器繞組接線方式的不同進(jìn)行軟件上的角度調(diào)整(y/△變換),而后形成差動電流和制動電流。微機(jī)綜保裝置有相關(guān)定值進(jìn)行變壓器接線方式和CT變比設(shè)定。

3 故障情況

某企業(yè)35 kv供電系統(tǒng)優(yōu)化項目施工,將35 kv主變壓器改為線路—變壓器組接線方式,并配置線變組光纖差動保護(hù)。項目于某年7月6日下午一次送電成功,空載運(yùn)行,7月8日變壓器開始帶負(fù)荷,在帶載過程中發(fā)現(xiàn)隨著負(fù)荷增加,保護(hù)裝置三相差流也不斷增加,隨即將負(fù)荷清空,進(jìn)行問題處理。

4 問題分析與根源驗證

一般線變組保護(hù)正常運(yùn)行時出現(xiàn)差流的原因,多為變壓器高、低壓側(cè)CT極性配合問題,CT變比設(shè)置錯誤,變壓器連接組別設(shè)置錯誤等。但隨著問題的深入分析以及不斷試驗,上述原因被一一排除。在問題查找過程中發(fā)現(xiàn)有兩種方法可以消除差流:第一種,將微機(jī)綜保里面的變壓器連接組別參數(shù)由yd11改為yd1;第二種,將變壓器高、低壓側(cè)兩臺微機(jī)綜保的保護(hù)電流A、C相同時互換。下面通過相量分析,論述這兩種辦法可以消除差流的原因。

1)將微機(jī)綜保變壓器連接組別定值由yd11改為yd1能消除差流的原因。

發(fā)現(xiàn)改變連接組別可以消除差流后,技術(shù)人員隨即對現(xiàn)場變壓器進(jìn)行檢查,并詢問相關(guān)施工人員有關(guān)施工過程,發(fā)現(xiàn)了問題所在——施工時,施工接線人員為施工方便,在變壓器高、低壓側(cè)一次回路接線時將A、C相序同時調(diào)換了,其一次接線圖如圖4所示。

正常情況下,黃/綠/紅應(yīng)分別接變壓器A/B/C、a/b/c,而本次黃相接到了變壓器C、c,紅相接到了變壓器A、a,人為將變壓器高壓側(cè)A/C、低壓側(cè)a/c互換了,下面分析由此產(chǎn)生的影響。

電力變壓器的連接組別,是指變壓器一、二次繞組因采取不同的連接方式而形成變壓器一、二次側(cè)對應(yīng)的線電壓之間不同的相位關(guān)系[3]。本變壓器銘牌標(biāo)注變壓器連接組別為yd11,其相量圖如圖5所示。

如圖5所示,低壓側(cè)uab等于—ub,而—ub與—uB同相,故高壓側(cè)uAB與低壓側(cè)uab夾角為30O,也就是高壓側(cè)uAB滯后低壓側(cè)uab30O,鐘點(diǎn)數(shù)為11點(diǎn),故連接組別為yd11。

而當(dāng)變壓器高、低壓側(cè)A/C、a/c互換后相量圖如圖6所示。

如圖6所示,低壓側(cè)uab等于ua,而ua與uA同相,故高壓側(cè)uAB與低壓側(cè)uab夾角也為30O,但卻是高壓側(cè)uAB超前低壓側(cè)uab30O,鐘點(diǎn)數(shù)為1點(diǎn),故變壓器連接組別由yd11變?yōu)榱藋d1。這就解釋了為什么將微機(jī)綜保里面的連接組別參數(shù)由yd11改為yd1,就能消除差流,即接線的改變導(dǎo)致變壓器連接組別由yd11改為yd1了。

2)將變壓器高、低壓側(cè)兩臺微機(jī)綜保的保護(hù)電流A、C相同時互換能消除差流的原因。

下面分析保護(hù)電流A、C相同時互換后的相量圖,由于電流相位和電壓相位是一一對應(yīng)的,可以用電壓相量圖代替電流相量圖來進(jìn)行分析,其相量圖如圖7所示。

高、低壓側(cè)綜保A、C相同時互換后,變壓器連接組別重新變成了yd11,差流消失。

5解決方案比選

通過上述深入分析可知,問題的本質(zhì)在于變壓器一次回路的相序錯接導(dǎo)致變壓器實(shí)際連接組別發(fā)生變化,與保護(hù)裝置設(shè)置的連接組別參數(shù)不符。針對該問題,現(xiàn)場可采取三種處理方案:

1)參數(shù)修正法:維持現(xiàn)有接線方式,將保護(hù)裝置中的變壓器連接組別參數(shù)永久修改為yd1。此方案操作簡便,但存在以下隱患:(1)與變壓器銘牌參數(shù)不符,違反電力設(shè)備管理規(guī)范;(2)可能誤導(dǎo)后續(xù)運(yùn)維人員的故障判斷;(3)在系統(tǒng)擴(kuò)建時易引發(fā)新的配合問題。

2)二次回路調(diào)整法:通過互換高、低壓側(cè)保護(hù)裝置的A、C相電流輸入端子實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。該方法雖能消除差流,但會導(dǎo)致二次回路與一次系統(tǒng)不對應(yīng),增加繼電保護(hù)系統(tǒng)的復(fù)雜性,不符合《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)反事故措施要點(diǎn)》中“保持回路一致性”的要求。

3)一次系統(tǒng)整改法:嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙恢復(fù)變壓器一、二次側(cè)正確相序連接。經(jīng)現(xiàn)場測算,該方案需停電8 h進(jìn)行相序調(diào)整,主要難點(diǎn)是變壓器低壓側(cè)母排需重新制作調(diào)整,工程量較大,但能徹底消除設(shè)備隱患。

6結(jié)論

通過以上分析可知,變壓器一次回路電纜、母線的交叉連接,會導(dǎo)致變壓器連接組別發(fā)生改變,這時通過保護(hù)定值修改和CT二次回路調(diào)整兩種方法都可以消除差流,但從施工的規(guī)范性和繼電保護(hù)的嚴(yán)謹(jǐn)性考慮,應(yīng)將變壓器一、二次側(cè)接線進(jìn)行調(diào)整,恢復(fù)正常相序,以免給后期運(yùn)行維護(hù)帶來隱患。同時,應(yīng)加強(qiáng)竣工驗收階段的相序驗證測試,建立“一次設(shè)備相序-保護(hù)裝置參數(shù)”的雙重核對機(jī)制,從根本上杜絕類似問題發(fā)生。

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《機(jī)電信息》第21期第4篇