220千伏電爐干式變壓器差動保護動作原因分析及

【摘要】通過對電流互感器及其特性的分析，以及暫態(tài)過程中非周期元件對電流互感器的影響，找出了220千伏主變壓器差動保護跳閘的原因，并提出了解決辦法。[關鍵詞]電流互感器及其特性暫態(tài)非周期分量差動保護1。前言八鋼220千伏電爐變電站配有一臺220千伏/33千伏、70000千伏安主變壓器，向一臺鋼包精煉爐干式變壓器(33千伏、13000千伏安)和另一臺冶煉電爐干式變壓器(33千伏、60000千伏安)供電。自1999年11月70t電爐廠投產以來，冶煉電爐變壓器合閘時220千伏主變壓器差動保護多次跳閘，給220千伏主變壓器的安全運行和電爐廠的生產帶來很大影響。為了徹底解決這一問題，對220千伏主變壓器差動保護頻繁動作進行了分析。2.220千伏主變壓器差動保護動作原因探討干式變壓器差動保護是一種基于干式變壓器兩側電流矢量比較原理的繼電保護裝置。原理接線如圖1所示。流經差動保護裝置的不平衡電流為IBP=I21-I22。不平衡電流(流經差動保護裝置的電流)IBP=(IL1-IL2)/nL，本質上是220KV主變壓器兩側電流互感器勵磁電流的差值。因此，導致勵磁電流增大或兩臺電流互感器勵磁特性不同的各種因素是不平衡電流增大的主要原因。如果220千伏主變壓器兩側電流互感器的勵磁特性基本相同，電流互感器和差動保護裝置的二次接線正確，IBP=0。通過現(xiàn)場檢查，確認二次接線正確，但兩側電流互感器型號和廠家不同。冶煉電爐正常冶煉時，測得差動保護裝置回路不平衡電流為零；熔煉爐關閉時，從微機差動保護報告中可以發(fā)現(xiàn)，差動保護回路不平衡電流有時很大，達到保護動作電流，有時達不到保護動作電流，與實際情況相符。事實上，有時冶煉電爐變壓器的合閘會引起主變壓器差動保護動作，但有時不會。通過檢查、測量和分析，認為主變壓器差動保護誤動可能是冶煉電爐變壓器勵磁涌流對主變壓器差動變壓器的影響造成的。分析了干式變壓器的開關涌流、電流互感器的勵磁特性和電流互感器的二次負載。2.1干式變壓器合閘涌流的特點干式變壓器投入空載運行時，可能會產生較大的涌流，較多可達干式變壓器額定電流的6-8倍。對于三相干式變壓器，不管在任何時刻接通，至少兩個相具有不同程度的涌入電流。涌流的特點是：(1)涌流含有較大的非周期分量，使涌流波形偏向時間軸的一側(如圖3)；(2)勵磁涌流含有大量高次諧波，主要是二次諧波；(3)浪涌電流波形之間出現(xiàn)不連續(xù)性。從錄波分析可以發(fā)現(xiàn)，冶煉電爐勵磁涌流大，衰減時間長。當冶煉電爐接通時，其涌流相當于220千伏主變壓器及其兩側差動變壓器的暫態(tài)過渡過程，尤其是涌流的非周期分量對主變壓器差動變壓器的影響更大。2.2過渡過程中非周期分量對電流互感器的影響電流互感器的鐵芯具有非線性特性。當鐵心被電流互感器一次側的大電流飽和時，其勵磁電流大大增加。尤其是當初級側電流包含 #p#分頁標題#e#

當兩個差動電流互感器的勵磁特性不同時，電流互感器的飽和時間曲線也不同，如圖4所示，所以兩個差動電流互感器的飽和時間不同， 以及由此產生的流入差動保護裝置的不平衡電流(即兩個差動電流互感器的勵磁電流之差)2.3電流互感器的二次負載對電流互感器特性的影響在穩(wěn)態(tài)運行中，只要電流互感器的實際二次負載小于10誤差曲線允許的負載和電流，電流互感器的二次負載就應滿足10誤差曲線的要求。 二次負載越大，電流互感器的鐵芯越容易飽和。為了減少不平衡電流，差動保護裝置應盡可能減少電流互感器的二次負荷。在有一定保護裝置的情況下，增加電流互感器二次側連接線的截面積，是降低二次側負載阻抗的有效方法。220KV主變差動電流互感器二次側負載阻抗計算如下：(1)1.220KV側電流互感器二次負載阻抗R1R1=RB RD RS公式，計算RB——微機保護裝置的電路電流，RB=0.04RD—二次線電阻，計算RD=1.62 RS——接觸電阻。RS=0.1，因此R1=Rb rd RS=1.76。根據(jù)銘牌上給出的參數(shù)，計算出二次允許負載阻抗R=1.6 (2)電流互感器2.35 kV側二次負載阻抗R2:計算出的二次實際負載阻抗R1=1.02。根據(jù)銘牌上給出的參數(shù)，計算二次允許負載阻抗R=0.8。由以上計算可知，220KV主變壓器兩側二次側的實際負荷。(3)為了降低電流互感器二次側的實際負載阻抗，將220千伏側的電流互感器二次導體更換為6mm2，將35KV側的電流互感器二次導體更換為4mm2。電流互感器的實際負載阻抗(略)小于允許值。電流互感器二次側的實際負載阻抗降低，滿足10條誤差曲線的要求，降低了鐵芯的飽和，使兩個差動電流互感器的飽和曲線接近。事實上，在增加電流互感器二次側導體的橫截面積后，主變壓器差動保護沒有再次跳閘。但微機差動電流報告還是出現(xiàn)了，說明減小電流互感器二次負載阻抗可以減小不平衡差動電流，但并沒有從根本上改變暫態(tài)下電流互感器鐵芯的飽和狀態(tài)。由于主變壓器兩側差動電流互感器的型號、規(guī)格和廠家不同，電流互感器鐵芯的飽和特性也有很大差異。通過分析微機差動跳閘報告和差動電流報告，還可以發(fā)現(xiàn)兩側差動電流互感器的飽和是不規(guī)則的。此外，鐵芯剩磁的影響有時會加劇鐵芯飽和。3解決辦法是較終消除不平衡差動電流，保證主變壓器

安全運行，提出兩種解決方案：（1）.更換35KV側差動電流互感器，使其鐵心飽和特性盡可能和220KV側差動電流互感器相同。（2）.采用具有快速飽和特性的中間變流器（BLH）接入差動回路。BLH的鐵心極易飽和，非周期分量不易通過BLH變換到二次側，可以成功的消除不平衡電流中非周期分量的影響。參考文獻：1.《電力系統(tǒng)繼電保護原理》.賀家李.水利電力出版社，19912.《鋼鐵企業(yè)電力設計手冊》冶金工業(yè)出版社，1996 來源：中自動化網#p#分頁標題#e#