主变复压过流保护与线路保护配合实例分析

杜婉玲

（广州环投从化环保能源有限公司，广东 广州510900）

2019 年4 月11 日20 点16 分26 秒,某电厂雷雨天气,外线电网远端发生故障,#2 主变低压侧复压过流二段、#2 发电机过电压I 段保护相继动作,导致#2 机组跳闸。事件发生后,经过讨论分析,事件过程中保护动作正确,外线故障原因主要为雷击所致。

1 事件发生前运行方式

事件发生前#1、#2 机组处于正常运行状态,110kV 甲线、乙线处于正常运行状态,110kV 母联开关100、10kV 母联开关500处于热备用状态。

2 事件经过

2019 年4 月11 日20 点16 分26 秒, 外线电网发生故障,约1.2 秒后某电厂#2 机组跳闸。检查厂内设备情况,无设备故障,线路侧A 相和C 相避雷器动作次数均从0 变为1。保护的动作情况如下表所示:

从2019 年4 月11 日20 点16 分波形看,电网远端先发生了A、C 相接地故障,然后发展成三相故障,乙线的电流较甲线大,故障点在电气距离上更靠近乙线, 其次,A、C 相接地故障持续了657ms,随后发展成的三相故障持续594ms。

3 保护动作情况

3.1 保护装置信息

3.2 保护动作情况分析

主变低压侧复压过流二段:

a.主变低压侧后备保护定值如下:

b.分析

实际保护装置显示动作值为3.37A,已超过复压闭锁过流II段定值1.1A,故障持续时间1251ms,超过定值1.2s,主变低压侧复压过流二段动作正确。

4 存在的主要问题

乙线线路保护为什么未动作?分析如下所示:

线路保护的定值如下表所示:

从定值上可以看出,#2 主变低压侧复压过流保护II 段定值在动作时间上考虑与线路距离保护II 段保护配合。

首先查看电网故障时接地距离阻抗值大小,通过录波文件的阻抗分析可以得到:在A、C 相短路时,接地阻抗值尚未达到II 段动作值19.61 欧姆,但在三相短路期间已达到II 段动作值,由于三相短路故障持续了594ms 后#2 主变低压侧后备动作, 因此,动作时间未达到。

其次查看相间距离保护, 通过录波文件的阻抗分析可以得到, 相间距离保护也只是在三相短路期间偶尔达到II 段动作值19.61 欧姆,但由于时间未到,因此保护未动作。

通过软件读出,电网故障时,阻抗值已达到线路保护III 段的动作值,但由于时间未到,因此保护未动作。

因此,乙线线路保护未动作,从而主变低压侧后备保护动作。

从定值上可以看出,#2 主变高低压侧复压过流保护II 段定值在动作时间上考虑与线路距离保护II 段保护配合, 且主变高低压侧复压过流保护均未带方向。

5 应对解决措施

5.1 为避免主变复压过流保护先于线路保护动作,提出以下两种定值配置策略:

5.1.1 可考虑主变复压过流保护与线路距离三段保护配合,具体的依据DLT584《3-110kV 电网继电保护装置运行整定规程》, 依据为:6.2.9.4 多侧电源变压器方向过电流保护宜指向本侧母线,各电源过电流保护作为总后备,其定值按下述原则整定:a.方向过电流保护作为本侧母线的后备保护,其电流定值按本侧母线有灵敏度整定,时间定值应与出线保护相应段配合,动作后,跳本侧断路器;在变压器并列运行时,也可以先跳本侧母联断路器,再跳本侧断路器。b.主电源侧的过电流保护作为变压器、其他侧母线、出线后备保护、电流定值按躲开本侧负荷电流整定,时间定值与出线保护最长动作时间配合,动作后,跳三侧断路器。

5.1.2 其次,或者考虑主变低压侧复压带方向,高压侧复压与线路距离保护三段配合,具体的依据为:6.2.9.1 与电网配合有关的变压器各侧的零序电流和相电流保护,其主要作用为变压器、母线、母线上的出线及其他元件的后备保护,在某些情况下,例如母线本身未配置专用的母线保护时,还想到主保护作用。整定计算的基本原则是: 各侧延时相电流保护的主要作用是本侧母线、母线的连接元件以及变压器的后备保护,对于两侧或者三侧电源的变压器,为简化配合关系,缩短动作时间,相电流保护可带方向,方向宜指向各侧母线,同时,在各电源侧以不带方向的长延时相电流保护作为总后备保护。由于线路三段保护的动作时间超过2 秒, 主变复压过流保护整定的动作时间超过2 秒的前提是:变压器外部短路故障,如短路电流大于任一侧绕组稳定电流时,变压器过电流保护的动作时间不应超过2S。

5.2 策略选择

综合考虑,最后选用以下配置方案:

5.2.1 主变低压侧:主变低压侧复压过流保护按躲开主变高压侧最大三相短路电流整定, 保护范围缩小至10kV 以内设备,因此若主变高压侧及线路发生故障时, 低压侧复压过流保护将不再动作,从定值上完成动作方向选择;

5.2.2 主变高压侧:由于线路距离三段动作时间整定为2.4s,若高压侧复压过流保护与距离三段动作时间配合, 则高压侧复压过流动作时间将大于2s, 超过主变短路情况下切除故障安全时间(见铭牌),由于本厂主变主保护设计为单套装置,后备保护压力较大。因此在定值配合上,仍需要确保主保护拒动情况下,高压侧后备保护能够在2s 内动作切除故障,因此高压侧复压闭锁过流保护动作时间未能与线路距离III 段配合(距离III 段动作时间为2.4s)。因此仍采用高压侧复压过流保护仍与110kV 线路距离二段保护配合的整定策略。

5.2.3 最终高低压侧复压过流保护定值变更如下:

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6 结论

本次雷击事件,主变低压侧复压过流保护先于线路侧保护动作的原因是主变后备保护及线路保护定值配置不合理导致,定值复核后,低压侧复压过流保护从定值上完成动作方向选择,线路故障时, 将不再出出现主变低压侧开关保护先于线路侧开关保护动作的情况。