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浅谈风力发电升压站电流互感器接线问题

2014-12-25范卫国王金祥

城市建设理论研究 2014年37期
关键词:极性电流互感器保护

范卫国 王金祥

摘要:风力发电系统升压站内的独立电流互感器和开关、母线的相对位置,有不同的安装方式。电流互感器极性及接线不正确,造成保护装置误动和拒动。本文从现场工作角度提出可行性预防建议,以期引起电力系统各相关一、二次专业的重视。

关键词:风力发电系统升压站、电流互感器、保护、极性

中图分类号:F407文献标识码: A

引言

电流互感器是风力发电系统中非常重要的高压设备。应用在继电保护、电能计量、远方测控、故障录波、同步相量测量、电能质量监测等方面。然而,由于电流互感器接线及极性不正确,造成保护装置误动和拒动,由此而引起的停电事故时有发生,给风电企业带来巨大的损失,因此,正确判断电流互感器的极性及接线的正确性是非常重要的。

1 电流互感器接线

国内大多风电场升压站采用绝缘油电流互感器,且均为减极性,供给二次回路的电流方向和一次的相同。一般油绝缘电流互感器的一次P1(L1)端子与上铁帽是绝缘的。而P2(L2)与上铁帽相连,见图1。若CT上铁帽发生接地(外绝缘闪络)。相当于CT的P2(L2)端子发生接地。由于P1(L1)端子CT外露面积很小,而P2(L2)端子和整个铗帽连通,在CT发生外绝缘故障基本都呈现为CT的P2(L2)端故障。

1)单(或双)母线接线方式,CT装在开关线路侧时,P1(L1)应指向母线侧(本开关侧),详见图2。当CT发生外部绝缘故障时,由于P2(L2)端子故障几率高,也就是说大多数的CT故障呈现为线路故障,线路保护动作,只切线路开关,避免了扩大为母线事故,见图2。

图2

2)单(或双)母线接线方式,CT装在开关的母线侧,P1(L1)端子应指向线路侧(本开关侧),详见图3。CT安装在此处,母差保护有死区。为了缩小母差保护的死区范围,CT发生故障时,故障几率高的P2(L2)端子故障,都呈现为母线故障。母差保护可迅速动作切除故障。

图3

4)主变三侧CT,高、中压侧在开关的主变压器侧,低压侧在开关母线侧。由于低压侧(35kV或10kV)为浇注式电流互感器不存在P1、P2端子故障率的差异,可不考虑P1(L1)与P2(L2)端子指向。但是,高、中压侧P1(L1)均应指向母线侧(本开关侧),详见图4。

图4

2 电流互感器的极性

2.1 风电场升压站电流互感器极性反接对计量回路的影响

在电力系统中,CT 必须服从减极性原则从一次绕组极性端通入交流电流时,在二次侧感应电流从同极性端流出。电能表接线实际操作中,在电压接线正确情况下,CT 二次侧电流须接入电能表极性端子,从非极性端流出。

2.1.1 送电侧计量回路二次接线

如图5所示,CT一次电流I1由母线流向线路,即由P1(L1)流向P2(L2),由减极性原则可知二次电流I2从CT同名端S1(K1)流出,接入电能表极性端I,再经非极性端I流出,回到费同名端S2(K2),构成回路。风电场升压站送电回路如站用变、接地变、无功补偿等回路。

图5

2.1.2 受电侧计量回路二次接线

如图6所示,CT一次电流I1由母线流向线路,即由P2(L2)流向P1(L1),由减极性原则可知二次电流I2从CT非同名端S2(K2)流出,经由电能表回到CT同名端S1(K1)。值得注意的是此时应将从非同名端K2 流出的电流接入电能表极性端I,再经非极性端I' 流入CT 同名端K1,构成回路。否则,根据公式P=U×(-I ) cosφ= -UI cosφ  (1)

造成该相受电侧电能表有功计量完全相反的后果,该相无功计量同理亦错。然而在实际工作中往往由于一次、二次设计失误或一次、二次安装错误难免造成CT 极性反接的情况,应该杜绝。风电场升压站受电回路为集电线路等回路。

图6

2.2 风电场升压站电流互感器极性反接对保护回路的影响

2.2.1送电侧保护回路二次接线

如图7所示,CT一次电流I1由母线流向线路,即由P1(L1)流向P2(L2),由减极性原则可知二次电流I2从CT同名端S1(K1)流出,接入保护装置极性端I,再经非极性端I流出,回到费同名端S2(K2),构成回路。

2.2.2 受电侧保护回路二次接线

由于风电场升压站故障电流主要是电网侧提供,所以送电侧回路二次接线应与送电侧回路二次接线一致,详见图7。

图7

2.3 预防措施

保护、计量工作人员应在现场验收时做好每一组计量用CT 的极性实验,并判断实际一次运行设备中电流的流向;根据实际电流流向区分送电端及受电端计量,逐一检查新装CT 一次极性端是否符合相应的极性安装要求,否则在现场CT 一次侧安装极性倒置的前提下即使极性实验正确,实际二次电流已反相接入电能表;当现场发现一次或二次极性反接现象,应会同一、二次安装、验收人员研究讨论做出一次安装更改或进行二次回路极性调整;若设计图纸发生错误,须及时通知设计人员,订正并备案,以免再次发生类似设计错误。

3 可行性

实际生产中,保护、测量、计量用CT 本体为一只CT,仅根据不同的绕组级别接入各自回路,对CT 的选型与各种试验又由设计、保护、高压试验、自动化、计量等不同专业分别进行,专业分工的割裂性往往造成彼此对电流互感器二次回路理解程度的不同,无意中变更二次电流回路,造成CT极性反接错误或忽视磁饱和特性对保护或计量回路的影响,都会产生不可低估的后果。本文就此两方面进行分析,并提出可行性预防措施,希望有关各专业人员在工作中学习其他相关专业的知识,重视大二次的交流与协作,确保继保动作可靠性、选择性及计量的准确性。

4结束语

综上所述,我们应充分认识电流互感器极性及接线的重要性,并应注意理论知识的学习,熟悉各种保护的动作原理,做到精心设计。

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