04国华盘山发电厂低压变压器失灵保护的应用

全国火电大机组（600MW级）竞赛第9届年会论文集电气272国华盘山发电厂低压变压器失灵保护的应用张春军张炳刚何文（国华盘山发电责任有限公司）摘要：阐述了俄供低压变压器的保护配置方式，低压变压器失灵保护的构成原理以及运行中应注意的问题，并建议低压变压器失灵保护在电力系统中应该得到推广与应用。关键词：变压器失灵保护原理应用天津国华盘山发电责任有限公司（以下简称盘电）共有低压变压器85台，其中共有79台低压变压器，配置了俄罗斯设计的低压变压器失灵保护，其设计宗旨在于：当低压变压器低压侧发生短路故障时，低压变压器高压侧开关拒动情况下，由低压变压器失灵保护，动作于拒动开关的上一级电源开关掉闸．既可避免低压变压器长时间受到故障电流的危害，又可以避免高压变压器掉闸，扩大停电范围．同时利用保护出口中间继电器的重动接点，经延时切断备用电源自投的合闸回路，闭锁了备用电源自投，防止备用电源向故障点送电，避免了备用变压器受到故障电流冲击。1盘电厂（公）用配电系统接线方式盘电发电机出口电压等级20kV,单元机组采用发电机－变压器组接线，出口５００kV系统采用3／2接线方式，机组厂（公）用系统电源，采用２０／６kV高压变压器由发电机出口直接接取的方式．盘电公司的85台变压器，按其负荷性质分别接于不同的6kV母线段．一次接线方式以１＃机组所接11低压厂用变压器为例（见图１.）2盘电厂用低压变压器保护配置及失灵保护的应用：2.1盘电厂用低压变压器的简介：盘电79台配置失灵保护的6／0.4kV厂用低压变压器，在投产初期，均采用俄供干式变压器，容量为1000KVA，一次侧额定电流为96.2A．在2000年，根据现场运行需要，将其中6台厂用低压变压器更换为上海富士电机厂生产的干式变压器，容量及各种电气参数保持不变．保护的保护配置方式、以及保护的附属设备不变．2.2盘电低压变压器的保护配置：盘电厂用低压变压器的保护配置包括：变压器过负荷、速断、过电流、6kV侧接地、变压器失灵、0.4kV侧接地，其中低压变压器的失灵保护，还能够作为0.4kV电缆远端出线发生相间短路的备用保护．保护配置如图２所示．全国火电大机组（600MW级）竞赛第9届年会论文集电气273图1（图2）2.2.1保护配置情况说明变压器过负荷保护：选用电流互感器为300／5，电流继电器KA6动作的一次电流值为120A、延时9秒.动作结果为向单元控制室发出＂过负荷＂信号，而不动作于开关掉闸；速断保护与过流保护共用一组电流互感器，互感器变比同样为300／5，速断保护动作的一次电流值为1500A，保护瞬时动作；过流保护动作的一次电流值为530A、延时3秒动作．动作结果均为跳开低压变压器高低压两侧开关；6kV接地保护与俄供接地变压器配合，接地变压器能够为接地电流提供通道，当一次侧接地电流值达到1A时，动作于变压器两侧开关掉闸，同时动作于接地变压器开关掉闸；低压变压测量KA4KA1KA8KA2KA5KA9KA3KA6KA7KA101#发电机11低厂备11低厂变1#高厂变1BT1#高公备OBT01全国火电大机组（600MW级）竞赛第9届年会论文集电气274器的0.4kV接地保护，采用1000／5电流互感器，当流过低压变压器中性点电流达到1760A时，经过0.3秒延时，保护动作于变压器两侧开关掉闸；低压变压器的备用保护，利用变压器低压侧故障时，功率方向的变化作为保护特征量，测量功率采用B相电流和AC相电压，其电流互感器变为1500／5，当厂用低压变压器低压侧的一次电流达到690A，同时功率判别继电器的反方向功率达到380W时，保护动作于变压器的两侧开关同时掉闸。上述几种保护的配置能够反映变压器的各种类型故障．在此我们重点对低压厂用变压器的失灵保护加以分析：干式低压变压器一般采用B级绝缘，绕组允许极限温度为125℃，在50%负荷、环境温度为30℃时，变压器绕组温度在70℃左右，当低压变压器发生故障，而且开关失灵时，因拒跳变压器的上级开关动作值较大，延时相对较长，因此，故障电流将致使低压变压器的温度在很短时间内升至150℃左右，严重影响低压变的使用寿命。在此种情况下，由于失灵保护的应用，不仅避免了故障电流对变压器的长时间冲击，同时，也避免了由于开关失灵导致高压变压器掉闸，造成了停电范围扩大的隐患。2.2.2.盘电厂用低压变压器保护动作原理：如图3.图32.2.3保护动作过程说明：在2.2.1中已经列出各保护动作数值，此处不再说明．当变压器速断保护KA1KA2KA3KA6KT1KT2KT1KL2R9KA3KA4KA1R4KL1KL14KL1KL2低压开关跳闸回路过负荷过流全国火电大机组（600MW级）竞赛第9届年会论文集电气275动作时，电流继电器KA4,KA5接点启动信号继电器KH4和中间继电器KL1；变压器6kV侧发生接地时，电流继电器KA7接点启动信号继电器KH2和中间继电器KL1；变压器的过流保护动作时，电流继电器KA1,KA2,KA3接点启动时间继电器KT1的两对接点，经延时后KT1一对接点启动中间继电器KL2，另一对接点启动中间继电器KL14；变压器的低压侧接地保护动作时，电流继电器KA10接点启动时间继电器KT11，经延时后启动中间继电器KL14；变压器的备用保护动作，经延时后启动中间继电器KL14．中间继电器KL1,KL2,KL14的两对接点，一对启动变压器高压侧开关的跳闸回路，而另一对接点启动变压器低压侧开关的跳闸回路．2.3失灵保护的动作过程：2.3.1由以上分析不难看出，厂用低压变压器所有保护出口均是通过中间继电器KL1、KL2、KL14来实现变压器两侧开关掉闸的．俄供失灵保护回路巧妙的应用了这一点（如图4）．在保护的控制回路里加入了失灵小母线ER1,ER2，失灵保护母线电源＋EF1、-EF1，接于低压变压器高压侧开关控制电源下口，随控制电源的合断而投退。在失灵保护回路里，以或的逻辑同时引入KL1、KL2、KL14的第三对接点，在三对接点前引入了电流判别量，所用的互感器与速断、过流共用一组，采用电流继电器KA8、KA9的接点，以或逻辑作为失灵保护动作的一个先决条件，接点闭合的动作电流为一次电流值达到132A，躲过了过负荷保护的动作值；为了在厂用低压变压器检修、二次回路检查时，失灵保护投退的方便，在失灵保护回路中加装了＂失灵保护投退＂压板SAC2．图42.3.2如图4，在＂失灵保护投退＂压板投入的前提下，当厂用低压变压器的速断、过流、6kV接地、0.4kV接地，或是0.4kV发生远端相间短路故障，备用保护动作时．中间继电器KL1、KL2、KL14动作，若此时，低压变压器高压侧开关跳开，则KA8、KA9接点不在闭合状态，切断了低压变压器的失灵保护回路，不会启动6kV母线进线电源开关的掉闸回路；而在低压变压器的中间出口继电器动作，除了相应保护动作信号发出，此时若高压侧开关未跳开，此时故障变压器的一次电流值达到了132A，则低压变压器的失灵保护动作，过程如下：变压器高压侧开关的控制电源（变压器的保护电源）正极电源，经ER1至01端子，经KA8(KA9)至033端子，经KL1或KL14或是KL2延时后至035端子，经失灵压板（SAC2）至027端子，经ER2启动KT6至负极母线。KT6两侧电压220V，时间继电器KT6励磁，保护动作经延时0.6秒后，动作于6kV母线工作电源进线开关掉闸．并且启动一对接点切断6kV备用电源开关自投的合闸回路，实现备用电源自投的闭锁功效．此外，对于在0.4kV备用保护和过流保护动作时，同样闭锁0.4kV备用电源自投．ER101KA8KA9033KL11KL22KL14SAC2ER2035KT6+EF1-EF1027全国火电大机组（600MW级）竞赛第9届年会论文集电气2763运行中需要注意的事项：3.1在盘电＂保护压板投退的暂行规定＂（以下简称＂规定＂）中规定：为了防止表计表档错误或直流接地时造成保护误动，在保护压板的投入前只测量压板断口间压差，禁止测量压板各口对地电压值．＂规定＂是在500kV保护压板投入时，曾经造成保护误动的背景下制定的，况且，＂规定＂内明确指出，保护投入前，应检查保护装置电源的正常与否，通过观察保护装置面板灯光显示来判断．针对有保护面板的保护，自然是行之有效．但是，对于厂用低压变压器的失灵保护的投入有一定的隐患。由图4可知：正常时负极电压应经时间继电器线圈KT6加到SAC2的027端子处（属于悬浮电位），此时，因为所有继电器接点均没有闭合，所以，无论ER2的电压是否正常，测量压板断口两端都不会有压差值．若按规定投入压板，不能确切保证失灵保护的正确投入．3.2盘电厂用低压变压器失灵保护的二次回路实际接线中，中转端子较多，而且，端子的压接方法均为俄供柱式橡胶棒螺旋压接，运行时间稍长，或是经过几次旋出、旋入后，柱式橡胶棒和底座的螺纹扣，磨损严重不能达到稳固压接的要求．例如：从-EF1的负极电源至SAC2的027端子处之前，经过4处端子中转压接，若任何一处端子松动，负极电压就不能加在027端子处；从＋EF1至SAC2的035端子经过9处端子中转压接，若任何一处端子松动，则各继电器接点的动作都不能有效执行．以上两种情况的结果都是致使失灵保护不能正确动作．3.3针对存在问题，盘电采取的措施：3.3.1在盘电现场引入了UT20、UT21型保护压板投入测量专用表计，从根本上避免了频繁切换表计档位、以及切换错误带来的危害．3.3.2修改了＂规定＂中关于保护压板投入前禁止测量两断口对地电压的规定，明确指出：低压变压器的失灵保护压板，投入前必须测量035端子对地无电压，027端子对地电压为负220ｖ．或是用验电笔验明所带电压正确．3.3.3将现场低压变压器失灵保护回路的压接端子进行了更换，将俄供柱式橡胶棒用国产、带铜质螺纹扣的绝缘压接棒代替，并减少不必要的中转压接端子．使低压变压器失灵保护的运行可靠性大幅度提高．4结论通过对俄供低压变压器失灵保护回路的分析，经过对盘电低压变压器国产化改造、俄供6kV电磁开关的国产化改造、以及对失灵保护回路的完善效果观察，证明低压变压器失灵保护同样能够科学正确的适用于国产变压器和开关，由此看来低压变压器的失灵保护在国内电力市场的应用，有着远阔的前景，应该得到广泛的推广和应用。