10kV线路故障导致主变保护误动分析

2019-07-14

探索科学(学术版) 2019年10期

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引言

10kV线路产生故障,很有可能导致变压器某些部位发生大电流短路,通过变压器的电流将超过系统额定电流。由于变压器在运行过程中短路电流值比较大,会对变压器的正常运行产生不利影响[1]。这需要对相关问题进行分析。主要性能是变压器的负荷消耗随内部电流的增加呈指数增长,运行状态稳定。在变压器装置中,负载损耗较大,大量电能转化为热能,导致主变压器误动。此时如果增加到主变压器压器保护的设定值,使得保护装置的功能得以发挥,则变压器保护发挥作用。

一、主变压器保护误动的基本介绍

某超高压供电局主变压器电站投入使用。2017年,在变电站主变压器运行期间,3个断路器不充电,2个主变压器运行不稳定,断路器跳闸,变压器保护屏无“保护启动”。经现场检查,发现二次设备没有出现异常现象。

在排查故障的过程中,试送该线路,发现还有一处故障没有排除,试送线路过流I段保护误动,主变高低压侧断路器跳闸导致主变失压。对356线路保护装置和2号主变保护装置进行检查,之后检查后台信号,发现保护装置“跳闸”、“重合闸”灯亮,2号主变保护“跳闸”灯亮,查看动作记录,发现是差动速断保护动作。2号主变本体油枕油位和套管的油位正常,没有出现渗油的问题。

通过对主变压器保护误动情况进行分析,发现当故障产生的时候,2号主变高压侧A,B,C三相电流均严重偏向时间轴的一侧,这就意味着故障开始的时候,直流分量是相对较大的,A,C相电流幅值要超过B相。这是由于故障发生在A相和C相之间。2号主变低压侧A相和C相在第一周波的前半个周波已严重偏离时间轴的一侧,这就意味着直流分量是相对较大的。故障电流在第一个周波内产生的磁通没有使TA饱和。

二、主变压器压器误动处理

当主变压器跳闸时,值班人员应立即向调度员报告,主变压器应由维修人员当场检查,并等待维修人员进一步检查,根据车辆检查结果提出处理建议。现场维修人员收集各种信息,包括保护文件、故障记录器波形文件等,两套差动保护由于具有锁定功能,此时保护动作正确。根据图纸检查保护设定值,检查二次回路气体保护[2]。从图中可以看出,在驱动主变压器A相气体继电器后,没有发现任何差异。通过比较监视消息,可以清楚地看到逻辑与保护动作是一致的。主变压器A相试验的现场检查主要包括直流电阻试验、壳绕组介电损耗试验、壳绕组绝缘电阻试验、电容试验、短路阻抗试验等,试验结果的验证也应按进行。

三、主变压器压器误动的分析

(一)误动的技术分析。受到线路故障的影响,主变压器动作在一定程度上可以反映变压器内部一定压力的短期形成。从现场试验结果看,主变压器的直流电阻、短路阻抗测试均合格,就可以做出明确判断,主变压器保护误动不是由于变压器放电造成的。

通过对电流波形和电压波形的分析,得出在整个励磁涌流过程中,电压波形处于正常状态。高压侧电流等于普通绕组电流,但方向相反[3]。当电流通过的过程中,保护跳闸系统失效。2个主变压器功率比较大,三相电流衰减时间较长。通过分析可知,截止时刻最大涌流对应的磁通量极性决定了剩余磁通量。当主变压器通过的电流较大的时候,会产生铁芯振动,发生主变压器动作。

(二)励磁涌流的分析。冲击电流的大小决定了闭合瞬间施加电压的初始相位角,包括磁芯内剩磁的方向以及大小都会不同程度地受到影响,同时,冲击电流也关乎到磁芯的饱和程度[4]。单相自炊变压器的三相合闸瞬间施加电压,此时,初相角就会有所不同,事故变压器相合闸瞬间施加电压的初相角使得励磁涌流得到满足[5]。A相本体重量的气体保护动作是符合要求的,另外两项保护动作与规定的要求不符合,所以,另外两项是不会动作的。外电压初始相角与合闸瞬间励磁涌流之间是存在一定关联性的。

(三)采用具备抗饱和能力的保护装置。10kV线路故障对主变压器产生一定的影响,有些主变压器保护装置启动之后主要的目的是为了避免运行中产生故障,已经采用TA饱和判据,避免引发差动保护误动作。通常在主变压器保护误动的起始阶段和一次电流过零点的附近会有一个线性传变区,这个区域的差动电流波形有间断的问题,这样就可以判断变压器区外故障,如果是差动电流间断的问题,就要采用闭锁差动保护措施。使用虚拟制动量的TA饱和识别技术,可以降低保护误动的发生率[5]。对于常规差动问题采用的保护措施是使用半波积分法将差流计算出来,将工频量差动速断保护提出来。这种保护措施是对变压器各侧电流的基波分量求差得到差流,直流分量不会对其产生影响。