一起变压器间隙保护动作情况的分析_王新瑞.pdf

电网技术GRID TECHNOLOGY一起变压器间隙保护动作情况的分析一起变压器间隙保护动作情况的分析一起变压器间隙保护动作情况的分析一起变压器间隙保护动作情况的分析一起变压器间隙保护动作情况的分析一起变压器间隙保护动作情况的分析一起变压器间隙保护动作情况的分析一起变压器间隙保护动作情况的分析一起变压器间隙保护动作情况的分析一起变压器间隙保护动作情况的分析一起变压器间隙保护动作情况的分析一起变压器间隙保护动作情况的分析一起变压器间隙保护动作情况的分析一起变压器间隙保护动作情况的分析一起变压器间隙保护动作情况的分析一起变压器间隙保护动作情况的分析一起变压器间隙保护动作情况的分析一起变压器间隙保护动作情况的分析一起变压器间隙保护动作情况的分析一起变压器间隙保护动作情况的分析一起变压器间隙保护动作情况的分析一起变压器间隙保护动作情况的分析一起变压器间隙保护动作情况的分析一起变压器间隙保护动作情况的分析一起变压器间隙保护动作情况的分析一起变压器间隙保护动作情况的分析一起变压器间隙保护动作情况的分析一起变压器间隙保护动作情况的分析一起变压器间隙保护动作情况的分析一起变压器间隙保护动作情况的分析一起变压器间隙保护动作情况的分析王新瑞，朱建东（国网山西省电力公司晋城供电公司，山西 晋城 048000）摘要：通过分析一起110 kV线路故障而引起主变间隙保护动作的典型案例，提出了针对性的改进措施，有利于提高继电保护整定计算及配置工作水平。关键词：线路故障；主变间隙保护；继电保护中图分类号：TM 41文献标志码：B文章编号：1006-348X（2023）03-0018-03收稿日期：2022-10-28作者简介：王新瑞（1983），男，工程师，现从事电力调度运行工作。0引言中性点直接接地系统中，为限制电网短路电流、按照系统稳定和继电保护整定配合等要求，会合理安排接地变压器的数目，部分主变采取不接地方式运行。对于中性点不接地变压器，一般设置由间隙零流和零序过压保护构成的间隙保护，作为主变和系统接地故障的后备保护。实际中，在系统发生接地故障时，主变间隙承受过电压过程中，零序过压和间隙零流可能交替出现1，因此，在整定过程中应综合考虑保护时限与保护逻辑的选择，确保继电保护装置和电力设备正常运行。1典型案例1.1变电站正常运行方式及保护配置110 kV 线路 1 主供甲站、备供丙站。乙站由110 kV 线路 4主供，线路2充电备供，B光伏电站、A水电站分别通过110 kV线路5、线路3在乙站并网。甲站主变低压侧分列运行，1号、2号主变中性点均不接地，详见图1。110 kV主变高压侧间隙零流、零序电压保护的整定原则2：变压器110 kV中性点放电间隙零序电流保护的一次电流定值一般可整定为40 A100 A，保护动作后可带0.3 s0.5 s延时跳变压器各侧断路器。为防止中性点放电间隙在瞬时暂态过电压下击穿，导致保护装置误动作，根据实际情况，动作时间也可以适当延长，按与线路接地后备保护保证全线有灵敏度段动作时间配合整定。图1甲站、乙站正常供电方式示意图中性点经放电间隙接地的110 kV变压器的零序电压保护一般接于本侧母线电压互感器开口三角绕组也可以接于本侧母线电压互感器的星形绕组，其定值一般整定为 150 V180 V（额定值为 300 V）或120 V（额定值为 173 V），保护动作后带 0.3 s0.5 s延时跳变压器各侧断路器。若零序电压保护和间隙零序电流保护共用延时出口，其动作时间根据设备耐受能力可适当延长，具体配置见表1。在实际整定计算中考虑到变压器制造质量参差不齐，主变零序电压保护作为保证变压器绕组发生过电压时避免造成绝缘损坏的保护措施，110 kV零序电压保护按整定规程推荐的下限 150 V整定。182023年 第3期 总第261期江西电力 2023JIANGXI DIANLI 2023表1110 kV线路1距离保护及甲站1号、2号主变间隙保护配置表设备名称110kV线路11号、2号主变保护类型接地距离段接地距离段间隙零序过压保护间隙过流保护整定值3.94 11.64 150 V100/1.25 A动作时限0 s0.6 s0.5 s跳各侧0.9 s跳各侧备注接地距离段按躲丙站侧接地故障整定（该段线路长度13.1 km），接地距离段因与110 kV线路2接地距离段（1.44，0 s）配合灵敏度不足（Klm=11.3不满足要求），改为与110 kV线路2接地距离段（8.32，0.3 s）配合，整定为（11.64，0.6 s）间隙零序过流保护的延时定值应考虑与出线接地后备保护时间（一般指全线灵敏段的段保护）配合，应躲过 110 kV出线全线灵敏段保护时间+（0.3 s）时间整定11.2甲站1号、2号主变间隙保护动作情况2021年 10月 17日 1124，110 kV线路 1因吊车碰线造成A相接地，线路接地距离段保护动作，测距14.66 km，同时，甲站1号、2号主变高压侧零序过压时限出口跳主变两侧开关。造成甲站全站失电。2原因分析2.1影响110 kV主变间隙零序保护动作的因素1）不同厂家的保护装置动作逻辑存在差异，直接影响保护的动作行为中性点经间隙接地运行时的主变间隙保护，一般会设置为一段两时限的间隙零序过流保护和一段两时限的零序过电压保护构成间隙保护。间隙零流、零序过压保护动作并展宽一定时间后计时。考虑到间隙击穿过程中，零序过流和零序过压可能交替出现1，不同的保护厂家可能采取不同的保护逻辑：如在南瑞继保RCS-978装置中，会设置“间隙保护方式”控制字，当控制字为“1”时，零序过压和零序过流元件动作后相互保持，这时，整定间隙保护的动作时间和跳闸控制字，都以间隙零流保护的整定值为准，一般情况下该控制字整定为“0”。另如四方的主变保护装置中，间隙零压和间隙零流各段设有可投退的软压板，共用一个间隙保护硬压板。间隙零序保护功能采用软压板进行投退。间隙零压和间隙零流也可并联输出（CSC-326G装置经“或”门启动间隙零序电流保护的时间元件、CSC-326FA装置经“或”门起动间隙保护的时间元件），间隙并联功能用“间隙并联”控制字投退，详见图2。各保护厂家关于主变110 kV间隙零序保护的逻辑及定值清单不尽相同，可能有的厂家的保护装置存在无相关的逻辑说明的情况，定值清单中也无使用方式控制字。这些动作逻辑上的差异会直接影响保护的动作行为，在实际整定中应加以区别对待。图2四方CSC-326G型主变间隙保护逻辑图2）线路长度、接地故障位置、变压器中性点接地情况对零序电压的影响发生单相接地时，母线零序电压受线路长度、接地故障位置、变压器中性点接地情况的影响：线路越长，接地故障越靠近线末，终端110 kV变电站主变以中性点不接地方式运行时，110 kV母线的零序电压越高，主变接地运行，则该110 kV母线的零序电压会出现明显降低的情况。对于本次110 kV线路1东沟站至甲站发生线路单相接地时，情况如表2所示。表2不同位置A相接地时甲站110 kV母线零序电压故障点距始端距离（km）51015.165主变中性点不接地时 值一次值（kV）79.0175.492.6176.499.6177.1二次值（V）1241461571号主变中性点接地时 值一次值（kV）55.0180.568.4180.679.0180.1二次值（V）87108124另外，本站有主变中性点接地或附近有主变中性点接地都会限制接地故障时母线零序电压升高。系统侧正序阻抗及零序阻抗的大小也会对终端站110 kV母线零序电压产生影响。如当运行方式为甲线主供乙站时（并网电厂B光伏电站、A水电站均为1号主变中性点接地），同样当110 kV线路1线末（甲站侧）发生A相接地，甲站 110 kV 母线零序电压为=81.3 kV177.9，二次值为128 V。2.2甲站1号、2号主变间隙保护动作分析用整定计算软件对故障进行模拟，110 kV线路1长度15.165 km，按实际故障位置（T接点至甲站线路92%处）设定线路A相接地，110 kV线路1的143开关接地距离A相测量阻抗为6.03 71.5，线路保护应为接地距离段动作，线路保护动作正确，甲站110 kV母线零序电压为99.1 kV177，主变零序电压保护接于110 kV母线PT开口三角，变比为（110/3kV/19电网技术GRID TECHNOLOGY100 V），PT开口三角形为156 V，甲站主变110 kV零序过压保护可以启动，0.5 s先于东沟站143接地距离段（0.6 s）动作出口。故障时主变110 kV零序电压3U0=151 V保护启动，考虑理论与实际存在阻抗精度、互感器特性等误差，实际情况基本与软件计算吻合。3改进措施3.1针对线路故障引起110 kV主变间隙保护动作的问题，可以采取以下措施：3.1.1优化110 kV线路保护整定配合方案，缩短全线有灵敏度段的动作时限1）针对长线路的接地距离保护段，在与下一级短线路接地距离I段配合不满足灵敏度要求时，分析考虑其不满足灵敏度要求的情况，若出现在概率很低的检修方式，则整定配合时不予考虑，或将下一级接地距离I段保护范围延长，使本级接地距离段满足灵敏度要求，时限整定为0.3 s，当出现未考虑的检修方式时按特殊方式调整定值，对于无法兼顾“四性”要求，存在误动可能的情况，应在年度整定方案中写明。2）针对电源并网线路及 110 kV 短线路（小于10 km）要求配置光差保护。配有光差保护的线路能够实现线路故障全线速动，变压器的零序电压保护不会误动。3.1.2优化电网结构及110 kV系统主变中性点分布1）对于110 kV变电站，中、低压侧有小电源并网的情况，要求110 kV变电站中一台主变中性点接地，同时考虑低压侧有大型电动机时，为防止大型电动机反电动势对主变间隙保护的影响，可增加主变中性点接地。2）对于110 kV 长线路的末端110 kV变电站，可考虑增加主变接地的运行方式。3）优化电网结构，尽量避免110 kV线路远距离供电，减少多级串供的运行方式，减少110 kV 线路T接线供电方式，适当集中小电源的并网点，优化电网运行方式，尽可能在正常运行方式下主变中性点接地点合理分布。3.1.3结合电网实际确定110 kV主变间隙零序后备保护整定方案1）为了避免出现中性点放电间隙在瞬时过电压时误击穿的情况，导致保护装置误动作，根据实际情况，动作时间可适当延长，应按与线路保护全线有灵敏度段动作时间配合整定。2）排查各110 kV变电站主变零序电压保护，排查110 kV线路末端发生接地故障时是否会造成主变零序电压保护先于线路保护跳闸，若零序电压 高于95 kV（二次值150 V），考虑在规程允许的范围内，将间隙零序过电压 的定值调整为 108 kV（二次值170 V）。3.2整改措施针对甲站特殊供电方式，暂不考虑新增该站主变中性点接地。实际中，将甲站的1号、2号主变零序电压保护定值调整为170 V（对应的 一次值为108 kV），经校验，110 kV线路1线路末端接地短路时，主变中性点零序电压为157 V，主变零序电压保护定值满足要求，线路末端接地故障不会再引起主变间隙保护动作。4结语大电流接地系统中，设置主变间隙保护作为主变和系统接地故障的后备保护，在其保护装置整定与实际运行过程中应综合考虑变压器耐受过电压能力、不同厂家保护装置的不同逻辑、系统运行方式等多种因素，确保满足继电保护“四性”要求。参考文献：1 朱维钧，欧阳帆，王优优，等.间隙保护整定要求与运行现状问题分析J.湖南电力，2017（S2）60-64.2 国家能源局.3 kV-110 kV电网继电保护装置运行整定规程：DL/T 5842017S.北京：中国标准出版社，2017.20