微机变差保护在水电厂的应用

祖友华

摘要:继电保护装置是电力系统不可或缺的一部分,是电力系统安全运行的保证。微机综合保护与常规保护相比较,具有很大的优越性,值得推广应用。目前在东北大中型水电厂中已经全面的采用了微机保护,替代了传统保护。文章以辽宁省一中型水力发电厂的一台主变差动保护的改造为例说明微机变差保护的应用情况。

关键词:变压器保护;保护改造;具体应用

中图分类号:TK730.41 文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)20-0051-02

和禹公司太平哨厂位于辽宁省东部浑江干流上,总装机容量为17.2万kW。电站承担系统调峰、调频及事故备用任务。其2号主变压器差动保护装置采用的是70年代的技术,由于当时的科技水平的局限性,设备防止误动和拒动能力较低,影响变压器的安全运行,给该厂的安全生产构成威胁。2005年,厂技术部门对其进行了改造,现以改造前后对比的形式对变压器微机保护的具体应用情况加以简单介绍,以此来说明微机保护的功能。

1晶体管保护的状况

BCD-12型晶体管保护,是上个世纪70年代的技术。由于当时的科技水平的限制,设备质量非常差,存在着如设备功能少,自动监控回路不完善,分离元件质量差等许多缺陷。最为显著的问题是保护的防误动和拒动功能不完善,主变差动保护存在不正确动作隐患。1992年以来,在设备年检中发现,2号主变的保护装置内部元件出现3处开焊,接线端子松动、定值调节电阻磨损失效,经过多次试验,结论为保护存在误动或拒动隐患。严重影响了太平哨电厂的安全稳定运行水平。因此,迫切需要进行设备更新改造。为此,我们对原保护进行了更新改造,决定以微机差动保护替代原有的晶体管保护。结合2号主变参数及厂的实际情况,经过设备调研,重新设计了保护配置,决定采用DGT801型微机差动保护装置。

2DGT801型保护装置功能

下面,以DGT801型保护装置为例,简单说明一下微机变差保护的工作情况。简单讲,微机变差保护的原理就是比较主变两侧电流相位及数值大小,当主变正常运行时,高低压侧流入差动保护回路中的两侧电流大小近似相等,方向相反,差流为0。当保护范围内发生故障时,流入差动保护回路中的两侧电流变为故障电流,方向相同,出现很大差流,差动保护动作。

保护反应的故障情况:一是套管引出线到主变处各种故障,二是主变内部线接地短路及相间短路或严重的匝间及层间短路。当差动保护动作时将主变的两侧开关跳开,主变退出运行。具体原理为:保护采用比率制动原理。动作逻辑为:任一相差动保护动作立即跳出口。为防止变压器空载投入及其他异常情况时变压器励磁涌流导致的误动,比较各相差流中二次谐波分量对基波分量比的大小,当其大于整定值时,闭锁差动元件。在电流互感器断线时瞬时闭锁差动保护,且延时发出断线信号。

微机变差保护具体原理对于专业人士来讲都很清楚,文章以下只对BCD-12型晶体管变压器差动保护和DGT801型微机保护装置的优缺点进行简单比较,说明微机保护的优势。

2.1比率制动

晶体管保护不具备比率制动的功能。它是在以晶体管保护为代表的传统保护原理在数字保护上的改进。DGT801型微机保护比率制动由两部分组成:比率制动部分和无制动部分。比率制动式差动保护作为变压器的主保护,能反映变压器内部相间短路故障,高压侧单相接地短路及匝间层间短路故障。

2.2TA二次回路断线监视

从事过水电厂继电保护专业的人员都知道,差动保护当正常运行和外部短路时,流至差动继电器中的电流为两侧互感器二次电流值之差,因两侧电流值基本相等,所以此值近似为0。当两侧互感器二次侧至装置处的连接电缆有一相发生断线时,流到差动继电器中的电流为一侧电流值(因另一侧近似为0),当水轮发电机负荷电流超过定值时,就会发生误动。这在晶体管变差保护时代,是一个技术难题。现今,DGT801型微机保护已经成功解决了这一问题。差动保护只在发生接地短路故障时才动作,TA断线时,只经过一定时限发断线提示信号,并不会误动跳闸。

2.3精度和可靠性

通过现场技术人员的长期跟踪试验,通过积累的数据比较,我们可以看出两种类型保护的测量精确度存在巨大的差异。DGT-801保护,内部对数据进行模数变换数据处理后,不但提高了精确度,而且提高了装置动作灵敏度。而BCH-12型晶体管保护的精确度是远不能令用户满意的,尤其是在晶体管保护投运一段时间以后更明显。我们在东北的几个水电厂进行了现场测试,通过计算差动保护的离散值,发现微机保护的精度要远远高于晶体管继电保护装置。

2.4变压器相位补偿

传统的保护,对于星/角接线的变压器,都用互感器二次接线来进行相位校正,如对于Yd-11接线的双绕组变压器,BCH-12型保护高压侧TA二次侧必须接成角型,而低压侧TA二次侧必须接成星型,接线方式受限制。而数字化微机保护,可由软件实现校正,也可以由接线进行校正,灵活性强。对于Yd-11接线的双绕组变压器高压侧TA可直接接成Y/Y型,投入控制字Y/d即可,由软件进行补偿,即将二次相电流变换成了线电流,简化接线。当然了,如现场需要,也可以选择传统的接线方式进行校正。

2.5其他方面优势

与传统的晶体管保护相比较,微机保护在安全性和可靠性方面还有着更多的优势。例如,DGT-801保护设置差电流二次谐波闭锁差动保护的功能,防止了变压器的励磁涌流导致差动保护误动作。DGT-801保护设置差流过大告警功能,当TA极性接错或TA断线时,第一时间给运行和检修人员提醒。DGT-801保护还设置了差动速断保护,提高了变压器内部严重故障时保护动作的可靠性和速度。DGT-801保护还设置了突变量启动故障录波功能,通过记录故障时刻前8周波,后56周波的采样值,为分析故障提供出第一手的现场数据资料。DGT-801保护采用数字运算,使保护定值计算简单,带负荷后,对保护可以不作六角图。DGT-801保护对启动回路加装总闭锁功能,提高了防误动能力。DGT-801保护有自检查功能,如有器件损坏,即使报警。这些功能的增加,不但提高了装置的可靠性能,也给现场设备的维护、检修、运行、管理提供了极大的方便。

3安装调试说明

①安装装置前工作成员应熟悉现场检修规程,具备有关资料、定值单、出厂试验报告及有关图纸。新装置的原理图和端子接线,如果施工中需要改动,须经企业主管部门批准,并及时修改。

②保护装置在现场安装调试工作,应对装置作通电前检查、通电检查、保护性能测试等工作,发现问题由厂家及时处理。在实际调试中,发现过插件接触不良,芯片损坏,错误接线等情况。保护装置投入前应对TA作变比、极性、伏安特性试验,应检查二次接线的正确性。通过伏安特性等试验,可以确认互感器的状态。在实际工作中曾发生过因接线错误使断路器不能跳闸。

③装置投运前,必须进行保护调试和模拟实验。检验应严格执行《继电保护及电网安全自动装置检验条例》。进行定值效验时,在端子排里侧通入电气量,按照最新定值单进行检验,误差应小于规定值,如定值变化较大,应查清原因。保护盘上相应保护信号灯应正确显示。在做定值检验的同时,应观察中控微机相应的信号是否正确。中央音响声音正确。

④新装置安装之前应该进行许多准备工作。例如差动保护二次电缆的标记清楚准确,千万不得将相序接反或接错,否则差动保护会误动作。同时还要对电流二次回路和保护装置内部进行全面的绝缘检查,符合标准,方可考虑投入进行下步工作。

⑤试运行,用负荷电流检查新装置的工作状态。带电后液晶显示与仪表盘比较应一致。带负荷后电流显示三相相同,差电流三相一致且应小于说明书的规定。电流回路应无打火现象。重点检查差动保护两侧的电流差值,此数值不应太大,检查两侧电流的相位,可用测量相位或做六角图的方法,保证在满负荷状态下差动保护不应动作及误发信号。

4结 语

实践证明,以DGT-801型变压器差动保护为代表的微机差动保护,具有运行方便、安全可靠、设计简洁,回路清晰,调试方便的特点,现已在许多东北大中型水电厂中得到了广泛应用。文章希望通过对两种保护优缺点的简单对比,积累一些实际的应用经验,为学习了解同类型保护献上一份资料。

参考文献:

[1] 杨奇逊.微型机继电保护基础[M].北京:水利电力出版社,1988.

[2] 王梅义.电网继电保护应用[M].北京:中国电力出版社,1999.