论变压器相间后备保护方向元件与过流元件不同组合方式的合理性.doc

论变压器相间后备保护方向元件与过流元件不同组合方式的合理性 陈红兵 （四川圣达水电开发有限公司，四川乐山614900） 摘要：针对某次某电厂主变压器复压方向过流保护因220kV母线全部出线缺相运行而导致的不正确动作情况，就当时的各参数、动作结果进行了定性分析，就变压器复压方向过流保护条件组合的合理性进行了论述，并提出了解决方案。 关键词：非全相运行；变压器；90接线；方向元件；不正确动作 0引言 变压器复压方向过流保护在变压器或者相邻元件发生相间短路时，经过一定时限以切除故障。因此，复压方向过流用做主保护（即差动保护）的后备保护，同时亦作为相邻元件的后备保护。然而，由于电力系统结构不同、设备类型多种、设备数量不等及运行方式变化等原因，加之在故障类型不定、故障发生位置等因素的作用下，事故时的电气量往往复杂而不可预计，因此给保护的基本四性带来了严峻的考验，尤其是采用多种不同类型电气量条件的复杂组合来判别故障的保护，如复压方向过流。本文就将针对某次某电厂一台主变复压方向过流保护因为全部出线在非全相运行状态而非主变事故时误动作导致的主变全停事故，对该保护的逻辑组合的合理性进行论述。 1事故经过 该电厂采用220kV单母线结构，共有两回出线、两回进线，主接线如图1所示。 1.1事故发生过程 线路双套保护一套采用光纤差动保护，另一套采用闭锁式高频距离保护。在事故发生前，261、262、201、202断路器均在合位，1号主变1B中性点接地运行，全厂负荷接近满载。事故发生时刻，出线2E的C相由于发生单相接地故障，其保护将其跳闸；相邻出线1E高频保护虽然判定为区外故障并发闭锁信号，但由于在发信过程中出现大概80ms的中断时间，导致该线路纵联零序保护动作，其C相也跳闸。因此，220kV系统在两回出线各自的C相重合之前维持了A、B两相约1s的非全相运行。而在出线1E的C相跳闸后，即进入非全相运行状态后约0.5s（复压方向过流保护段动作时间整定值），主变1B复压方向过流保护动作，1B各侧开关跳闸。 1.2事故概述 在分析220kV母线电压及各支路电流时均以指向母线为参考正方向。依据保护动作时刻相关数据记录绘制了220kV母线各支路电流向量关系图及220kV母线电压与主变1B三相电流向量关系图，如图2、图3所示。 在保护动作之前，220kV母线两回出线跳闸并进入非全相运行状态后各支路电流相量关系发生了变化，稳定并维持至主变1B复压方向过流保护动作。由图2可知，主变1B复压方向过流保护动作时，出线1E、2EC相无电流；主变1B的A、B两相幅值基本相等而相差90，其所产生的零序电流无法提供两回出线全部所需，主变2B的C相经主变1B的C相向主变1B提供剩余零序电流；主变1B的C相与主变2B的C相幅值相等、方向相反，主变1B的C相电流向主变方向反供。由图3可知，220kV母线电压各相间、各相电压与各正常相电流之间向量关系维持大致不变。 2方向、过流分析 主变复压方向过流保护的方向元件采用90接线。复压方向过流保护一般动作条件如式（1）、（2）、（3）所示，三个条件为“与”关系。 PA（PB）（PC）0（1） IA（IB）（IC）Ig（2） U2U2g（或UCA 注：PA、PB、PC为各相的90接线功率。 根据事故发生时的数据记录，IA、IB、PC、U2达到动作值，并经过整定时限保护动作。由于全部出线在非全相运行，因此220kV母线三相电压非对称运行状态必然产生非对称分量，负序电压达到动作值没有疑问。以下仅讨论90功率方向及过流。 2.190接线功率方向倒向分析 主变1B方向元件灵敏角整定为30并且方向指向主变，因此方向元件动作区为： 60argUAB/IC.1B120（4） 依据保护动作时刻录波装置记录的数据，主变1B的C相电流滞后220kV母线线电压UAB约70。由于参考正方向为指向220kV母线，因此对于主变而言必须将电流反向，即指向主变时，主变1B的C相电流为超前220kV母线线电压UAB约110，即方向元件进入动作区，并由此而绘制出主变1B的C相方向元件相应动作区，如图4所示。 2.2过流动作分析 复压方向过流保护的过流整定式为： Ig=Krel/KreIe（5） 根据整定规则，Krel一般取1.21.3，Kre一般取0.95。根据事故时所记录的动作数据来看，在全部出线进入非全相运行状态后，正常相电流一直呈上升趋势，直到保护启动时，过流动作值已超过整定值，并且继续增长至保护动作。 2.3复压方向过流保护实际动作逻辑 由上述分析可知其动作条件为：复合电压条件，任一相过流，及任一相功率方向为正，保护即经时限出口。据此，该保护动作逻辑如图5所示。 3逻辑组合合理性分析及解决方案 复压方向过流保护整定为指向变压器，因此其应作为主变及其低压侧的后备保护，在出线非对称运行时或区外故障时，应当按照选择性的要求可靠不动；并且在故障类型为非相间故障时保证其可靠制动。在该电厂220kV母线两回出线非全相运行时，尽管正常相电流在保护动作时最大达到1.5Ie，确超过过流动作整定值，但毕竟实际功率方向仍是流向220kV母线的，即故障在区外。非全相运行状态是由两回出线故障造成的，其所产生的故障或非正常运行状态也应当先由线路保护装置去反应，从而防止扩大事故。作为非全相运行时产生的零序电流，虽然经过主变1B的C相产生了部分指向主变的电流，在主变保护段也应该由接地保护去反应；而且对于相间后备保护也未达到过流动作值。因此，目前保护动作时的过流与方向元件逻辑的组合确不合理。由于90接线方式是以各相电流与另外两相相间电压为功率接线，故在复合电压满足条件的前提下，应当某相功率方向指向主变，并且该相电流亦达到动作值，三者同时达到动作条件才是更为合理的逻辑组合。最后该电厂主变复压方向过流保护逻辑亦如此更改。该逻辑如图6所示。 4结语 复压方向过流保护广泛用做变压器主保护（差动保护）的后备保护，应当反应区内相间故障或者作为相邻元件的后备。其依靠的电气量（复合电压、90功率方向、过流）的组合，应当对区内、区外故障或异常状态做出选择，同时对于故障类型的反应也应当准确、可靠，这是对继电保护装置的基本要求。 参考文献 1郭光