基于電磁場理論的主變保護差動保護潛在誤動分析

0rcs978e主變保護側(cè)壓的主保護體系可以快速、靈活、可靠地消除內(nèi)部故障?，F(xiàn)在，在一些重要的樞紐和設(shè)備中，還配置了兩種側(cè)壓保護。帶比率制動的主變保護其主要特點是區(qū)外故障時可靠不動作,區(qū)內(nèi)故障時能靈敏動作,是目前國內(nèi)應(yīng)用很廣泛的一種主變保護。RCS978E主變保護擁有穩(wěn)態(tài)比率差動、工頻變化量比率差動、零序比率差動和差動速斷保護,根據(jù)實際情況來決定以上各種保護的投退。本文針對CT一次壓接錯誤造成一次附加回路的情況下,得到RCS-978主變保護穩(wěn)態(tài)比率差動存在誤動可能性,并提出了避免此類事故的措施,這將有助于提高主變保護的運行穩(wěn)定性。1主變a柜c相有差流山東某220kV變電站主變?yōu)槿ψ兘泳€方式,一次接線圖如圖1所示。當時工作為主變停電,110kV側(cè)電流互感器CT2更換。工作完畢送電后發(fā)現(xiàn)主變A柜C相有差流,以為是零漂造成,但是發(fā)現(xiàn)主變A柜來自CT2的C相電流比A相和B相要小10%,于是帶負荷測六角圖,結(jié)果還是一樣,在保護屏的端子排上封CT,發(fā)現(xiàn)C相差流消失,這樣可以肯定不是保護裝置本身的問題。決定從CT接線盒測量,結(jié)果還是少了10%,這樣可以排除不是二次的問題,經(jīng)過檢查很明顯地發(fā)現(xiàn)是一次壓接螺栓有誤造成C相有差流。2次附加回路的電磁分析由主接線圖可以看出,主變兩套保護A柜和B柜用CT分別取自變壓器高中低三側(cè)斷路器CT和主變套管CT,因此對于B柜分相差動來說沒有任何影響,但是對于A柜,由于一次的錯誤接線會造成保護誤動,停電更換的CT2一次接線圖如圖2所示。C1與C2經(jīng)外殼連接,P1-C2為圓管,P1與外殼絕緣,C2不絕緣;C1-P2為P1-C2內(nèi)嵌管(細)。P1—C2連接時,CT變比為1200/5,正常取此連接方式;P1-P2連接時,CT變比為600/5。原理圖如圖3所示。經(jīng)過現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn),C相C2引線壓接螺栓裝反,觸及P2造成一次附加回路(如圖4所示),送電時,發(fā)現(xiàn)A、B相二次電流為1.392A,C相二次電流為1.253A,少了0.139A,為10%左右。由圖4可以明顯看到,P1到C2的一次回路上,形成了C1-P2-C2-C1附加回路,產(chǎn)生環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流,其作用過程是:假設(shè)主回路某一時刻電流即負荷電流為ip(方向指向如圖4所示),ip在C1-V-P2-C2-C1環(huán)內(nèi)中磁通Φa(圖中環(huán)內(nèi)的‘·’表示磁密Ba,方向向外穿出),其中越靠近P1P2,Ba越大,‘·’越密集;反之,Ba越小,‘·’越稀疏。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,C1-V-P2-C2-C1環(huán)內(nèi)應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)環(huán)流與ip方向相反的ia來阻礙Φa的變化,ia產(chǎn)生磁通Φar(圖中環(huán)內(nèi)的‘×’表示磁密Bar,方向向里穿入)。為了方便計算,假設(shè)附加回路為標準的矩形區(qū)域,由電磁場理論得到:其中:μ為磁導率,d為C1C2的長度,a為附加回路邊緣VP2到ip的距離,L為附加回路寬度,M為附加回路與主回路之間的互感,n為互感器變比。由式(1)可以得到,if與μ、L、d、a和M都有密切的關(guān)系,其中L、d、a和M取決于附加回路結(jié)構(gòu)和CT本體內(nèi)部結(jié)構(gòu)。對于不同的CT,M也不盡相同,因此if大小不定。為方便計算,文本采用標準矩形區(qū)域進行磁場計算,現(xiàn)場實際情況的附加回路結(jié)構(gòu)要復雜(可根據(jù)有限元的磁場分析方法進行詳細計算),可以估計到二次電流會比本文計算值更小。對于本次異常,其反應(yīng)于二次電流的后果是導致二次電流沒有正確反應(yīng)一次電流大小,使二次電流在附加環(huán)流的阻礙下反應(yīng)的比實際值小10%。3引入ct線程錯誤壓法對主變保護的影響由于此站的主變主保護只投入了穩(wěn)態(tài)比率差動,本文只針對穩(wěn)態(tài)比率差動進行分析。3.1變壓器各側(cè)電流變壓器Se=180MVA,Ue取實際運行電壓,由,I2e=I1e/nTA,得高壓側(cè)二次額定電流I2H為3.577A,中壓側(cè)二次額定電流I2M為3.575A,低壓側(cè)二次額定電流I2L為6.75A。保護異常時,用鉗型表測得高壓側(cè)二次電流I2h為1.788A,中壓側(cè)二次電流I2m為1.687A,低壓側(cè)二次電流I2L為0.187A,將各側(cè)分別換算成標么值I2h*為0.5,I2m*為0.473,I2l*為0.026。根據(jù)實際的RCS-978E的實際定值,差動動作方程(公式中的變量均為標么值)(2)為:其中差動啟動定值Icdqd為0.3,I1,…,m分別為變壓器各側(cè)電流,Id為差動電流,Ir為制動電流,根據(jù)(2)作出如圖5所示的比率差動曲線。計算可得:Id為0.001,Ir為0.449,此時保護不會誤動,但由于中壓側(cè)C相本身電流減少了10%,可以得到C相差流Id1為0.048,Ir1為0.475,此時保護也不會誤動(圖5中A點)。由于一次接線錯誤我們測得C相中壓側(cè)電流減少了10%,如果C中壓側(cè)電流減少大于10%(假設(shè)由于一次錯誤的引線壓接,而引起二次電流減少很多),通過式(2)計算我們得到如果C中壓側(cè)電流為0.11,減少了75%,Id2為0.364,Ir2為0.318,而這時中壓側(cè)負序電流為0.75In,出現(xiàn)CT斷線告警,但由于保護本身‘CT斷線閉鎖差動控制字’為‘0’,不會閉鎖比率差動保護,保護就會誤動(圖5中B點)。3.2輕負荷情況下不得引起差動擊穿由于一次的附加回路的產(chǎn)生造成某相電流減小或二次產(chǎn)生差回路斷線時,在輕負荷情況下不會引起差動起動,如果此時及時處理,就可以避免負荷增加后引起的差動保護誤動作(在CT不閉鎖差動保護的情況下)。4注意其它問題差動回路的正確采樣對差動保護的正確動作是非常關(guān)鍵的,針對此次保護異常及以后差回路的維護有幾點建議:1)更換CT時,檢修人員應(yīng)認真核對CT變比與CT引線壓接螺栓的對應(yīng)關(guān)系以及各壓接螺栓直接的連接關(guān)系,防止誤壓接形成的附加回路造成錯誤CT變比引入保護裝置,造成保護裝置誤動;2)建議各電壓等級的主變保護投入‘CT斷線閉鎖差動控制字’,且其控制字值為‘2’,可避免重負荷和區(qū)外故障時,因CT回路異常引