变压器中性点接小电阻对继电保护的影响研究

2014-12-11韩清波

中国科技纵横 2014年24期

关键词：厂用中性点零序

韩清波

(内蒙古电力(集团)有限责任公司鄂尔多斯电业局,内蒙古鄂尔多斯 017000)

变压器中性点接小电阻对继电保护的影响研究

韩清波

(内蒙古电力(集团)有限责任公司鄂尔多斯电业局,内蒙古鄂尔多斯 017000)

近几年来伴随着我国社会经济的快速发展,许多大型工厂变电站内的变压器普遍采用了中性点接小电阻的方式。本文对变压器中性点接小电阻对继电保护的影响做了分析,经过分析发现该方式能够有效的地抑制漏电流,并且对继电保护装置的影响比较小。

变压器中性点接小电阻继电保护

近年来我国经济取得了飞速发展,我国的工业取得了巨大的发展。现阶段工厂变电站内的变压器主要采用中性点接小电阻的方式。本文以厂用变电站中采用中性点接小电阻变压器作为研究对象,研究采用这种方式的变压器对继电保护的影响。

1 对相关线路保护的影响

1.1 接地距离保护所受的影响

接地距离保护的保护原理比较的简单,一般而言它的原理是利用故障电流和故障电压之间的关系计算出相应的线路阻抗,通过线路正序阻抗的大小除以单位距离的阻抗从而计算出故障距离检测仪器的距离。由此可知接地距离保护需要测量的是正序阻抗,而中性点接地电阻R0一般只是会影响零序电阻与正序电阻无关。另外,我们知道继电保护的接地距离保护为I段保护,只保护保护器前方整条线路的75%-85%,因此也对线路的I段保护没有什么影响。

1.2 对零序过电流保护的影响

变压器中性点接入一定的接小电阻R0,当线路中出现相应的接地故障时由于零序阻抗的增大将使相关的故障电流也随之减小,从而减小零序过电流保护的灵敏度。当变压器中性点接入电阻R0后,虽然R0的值一般也比较的小但是也会导致线路零序分配系数的改变,甚至会出现更多的零序电流。

2 对继电保护选相功能的影响

根据零序故障接地电流I0和A相负序电流电流的相位关系达到对故障相线路进行定位的目的,这就是继电保护选相功能的相关原理。具体的选择故障相的依据如图1所示:

选择A相的要求是—63．4°＜tan-1I0/I2a＜63．4°；

选择B相的要求是63．4°＜tan-1I0/I2a＜180°；

选择C相的要求是180°＜tan-1I0/I2a＜296．6°。

图1 故障相选择原理图

图2 短路零序电流保护的示意图

另外,当发生线路单相接地时,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。当发生两相短路接地时,是两相之间的相位差关系,具体的和单相接地相位差的关系差不多,可以类比地进行研究记忆。选相原理主要是要判断I2a和I0之间的相位关系,两者之间的相位差一般是在一定的区域内有限的变化,所以变压器中性点接小电阻对继电保护的选相保护没有什么影响。

3 对零序方向电流保护的影响

短路零序电流保护的示意图一般如图2所示。

一般的线路保护采用的是三段式保护,每一段的零序保护电流整定值的选择原则如下所示。

Ⅰ段线路保护值的整定公式:

(1)式中KK代表的是可靠系数,一般取1．2-1．5；

3I0max是指线路中流过继电保护装置中最大的零序短路电流

(2)式中KK代表的是可靠系数,一般取1．1-1．3；

I0btmax代表的是线路中流过短路器中的最大电流

在(1)式和(2)中一般会选择两者中最大的值作为继电保护的整定值,由于变压器中性点串电阻导致线路的电抗增加,进而导致3I0max随之减小,但是减小的幅度不是很大,因此不会导致Ⅰ段线路保护长度发生明显的变化。

线路Ⅱ保护的公式虽然和Ⅰ段线路保护整定公式不相同,但是相关的分析方法和Ⅰ段线路保护相似,经过计算发现变压器中性点串电阻也不会大幅地引起线路Ⅱ保护范围的变化。

从上面的分析可知:

一般厂用的10kV母线有多条的出线端,线路中的电流是由流过变压器中性点的电流和相关的其他支路电流的总和构成。因而流过变压器中性点的电流仅仅是总线路中电流的一部分而已。另外,由于接地小电阻的影响将导致线路中阻抗增加,因而会使接地故障处的接地电流变小,线路中总的电流也因此会减小。

4 对于继电保护震荡闭锁和非全相运行保护的影响

在继电保护的震荡闭锁保护部分,该部分是由四个不同的小部分组成,每一个部分的动作都会引起震荡闭锁。在这四个不同的小部分中,只有一个部分和线路的阻抗有关系(接地小电阻包含在线路总电抗中),即与I0相关。在电网系统正常运行时,I0等于零,继电保护的震荡闭锁功能不启动。只有当系统发生单相接地故障或者是双相接地故障时才会引起相应的震荡闭锁功能的启动。我们观察相关的动作判据:〡I0〡+〡I0〡〉m〡I1〡

经过分析可知,其中IK=I0+I1+I2,则IK=3 I0,所以我们可以发现接地的小电阻不会影响继电保护中震荡闭锁功能的正常运行。