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220KV電爐的變壓器差動(dòng)保護(hù)解析和解決方案
新聞分類:  技術(shù)資訊    瀏覽:2244    日期:2011/12/20    

    220KV電爐變電站安裝一臺(tái)220KV/33KV ,70000KVA主變一臺(tái),為70t電爐廠一臺(tái)鋼包精煉爐變壓器(33KV, 13000KVA),另一臺(tái)冶煉電爐變壓器(33KV,60000KVA)供電。自1999年11月70t電爐廠投產(chǎn),多次發(fā)生冶煉電爐變合閘時(shí)220KV主變 差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘,給220KV主變安全運(yùn)行及電爐廠的管式電爐生產(chǎn)帶來很大的影響,為徹底解決這個(gè)問題,對(duì)220KV主變差動(dòng)保護(hù)頻繁動(dòng)作進(jìn)行分析。

    為最終消除不平衡差流,確保主變安全運(yùn)行,提出兩種解決方案:
   (1).更換35KV側(cè)差動(dòng)電流互感器,使其鐵心飽和特性盡可能和220KV側(cè)差動(dòng)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(dòng)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(cè),可以成功的消除不平衡電流中非周期分量的影響。


2.220KV主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作原因探討

    變壓器差動(dòng)保護(hù)是按照比較變壓器兩側(cè)電流向量的原理構(gòu)成的繼電保護(hù)裝置。其原理接線如。流過差動(dòng)保護(hù)裝置的不平衡電流為IBP=I21-I22。

    不平衡電流(既流過差動(dòng)保護(hù)裝置的電流)IBP=(IL1 -IL2 )/nL  ,其實(shí)質(zhì)是220KV主變兩側(cè)電流互感器勵(lì)磁電流的差值。因此凡導(dǎo)致勵(lì)磁電流增加的各種因素或兩個(gè)電流互感器勵(lì)磁特性的差別,是使不平衡電流增大的主要原因。如果220KV主變兩側(cè)電流互感器勵(lì)磁特性基本相同,電流互感器及差動(dòng)保護(hù)裝置二次接線正確 ,則IBP=0。


     通過現(xiàn)場(chǎng)檢查確定,二次接線正確,但兩側(cè)電流互感器的型號(hào)及生產(chǎn)廠不同。當(dāng)冶煉電爐正常冶煉時(shí),測(cè)量差動(dòng)保護(hù)裝置回路不平衡電流為零;而當(dāng)冶煉電爐合閘時(shí),通過微機(jī)差動(dòng)保護(hù)報(bào)告可以發(fā)現(xiàn),差動(dòng)保護(hù)裝置回路不平衡電流有時(shí)很大,箱式電爐達(dá)到保護(hù)動(dòng)作電流,有時(shí)達(dá)不到保護(hù)動(dòng)作電流,這一結(jié)果和實(shí)際情況相符合。實(shí)際上,冶煉電爐變有時(shí)合閘引起主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作,有時(shí)不會(huì)引起主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。通過檢查、測(cè)量析,認(rèn)為主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)可能是冶煉電爐變合閘勵(lì)磁涌流對(duì)主變差動(dòng)互感器的影響造成的。對(duì)變壓器合閘勵(lì)磁涌流和電流互感器勵(lì)磁特性及電流互感器二次負(fù)荷情況進(jìn)行了分析。

變壓器合閘勵(lì)磁涌流的特點(diǎn)

    當(dāng)變壓器空載投入時(shí),可能出現(xiàn)數(shù)值很大的勵(lì)磁涌流,最大可達(dá)到變壓器額定電流的6-8倍。對(duì)三相變壓器來說,無論任何瞬間合閘,至少有兩相出現(xiàn)程度不同的勵(lì)磁涌流,勵(lì)磁涌流的特點(diǎn):(1)勵(lì)磁涌流中包含有很大成分的非周期分量,使涌流波形偏于時(shí)間軸的一側(cè);(2)勵(lì)磁涌流中包含有大量的高次諧波,以二次諧波為主;(3)勵(lì)磁涌流波形之間出現(xiàn)間斷。

    經(jīng)錄波分析可以發(fā)現(xiàn),冶煉電爐變合閘勵(lì)磁涌流大,而且衰減時(shí)間長。當(dāng)冶煉電爐變合閘時(shí),其勵(lì)磁涌流對(duì)220KV主變及其兩側(cè)差動(dòng)互感器來說相當(dāng)于經(jīng)歷了一個(gè)暫態(tài)的過渡過程,特別是勵(lì)磁涌流中的非周期分量對(duì)主變差動(dòng)互感器的影響就更大。

過渡過程中非周期分量對(duì)電流互感器的影響

    電流互感器的鐵心具有非線性特性,當(dāng)電流互感器一次側(cè)通過大電流而使鐵心飽和時(shí),其勵(lì)磁電流大大增加;特別是當(dāng)一次側(cè)電流中包含有很大成分的非周期分量時(shí), 電流互感器的勵(lì)磁電流 中也包含有很大成分的非周期分量,使其波形偏于時(shí)間軸的一側(cè)。當(dāng)兩個(gè)差動(dòng)電流互感器勵(lì)磁特性不一至?xí)r,電流互感器的飽和時(shí)間曲線不同

電流互感器二次負(fù)荷對(duì)電流互感器特性的影響

    在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí),電流互感器二次負(fù)荷應(yīng)滿足10%誤差曲線的要求,只要電流互感器二次實(shí)際負(fù)荷小于10%誤差曲線允許的負(fù)荷,電流互感器的測(cè)量誤差即在10%以內(nèi)。二次負(fù)荷越大,電流互感器鐵心就越容易飽和。差動(dòng)保護(hù)裝置為減少不平衡電流,應(yīng)盡量降低電流互感器二次負(fù)荷。在保護(hù)裝置一定的情況下,增大電流互感器二次側(cè)連接導(dǎo)線截面是降低二次側(cè)負(fù)載阻抗的有效方法。          
    220KV主變差動(dòng)電流互感器二次側(cè)負(fù)載阻抗計(jì)算如下:

   (1)1.220KV側(cè)電流互感器二次負(fù)載阻抗R1
      R1=RB+RD+RS
式中,RB——微機(jī)保護(hù)裝置的回路電流,計(jì)算RB=0.04Ω
            RD— 二次導(dǎo)線電阻,計(jì)算得RD=1.62Ω
                    RS  ——   接觸電阻,RS=0.1Ω
所以   R1=RB+RD+RS=1.76Ω
      根據(jù)銘牌給出的參數(shù),計(jì)算二次允許負(fù)載阻抗R=1.6Ω<R1
   (2)2.35KV側(cè)電流互感器二次負(fù)載阻抗R2:
           經(jīng)計(jì)算二次實(shí)際負(fù)載阻抗R1=1.02Ω
根據(jù)銘牌給出的參數(shù),計(jì)算二次允許負(fù)載阻抗R=0.8Ω<R2
由以上計(jì)算可知:220KV主變兩側(cè)二次側(cè)實(shí)際負(fù)載阻抗都大于其允許負(fù)載,這將使電流互感器誤差增大,鐵心更易飽和。

   (3)采取的措施
   為降低電流互感器二次側(cè)實(shí)際負(fù)載阻抗,將220KV側(cè)電流互感器二次導(dǎo)線更換為6mm2 ,35KV側(cè)電流互感器二次導(dǎo)線更換為4mm2,電流互感器二次實(shí)際負(fù)載阻抗(計(jì)算略)均小于允許值。電流互感器二次側(cè)實(shí)際負(fù)載阻抗減少,滿足10%誤差曲線的要求,減輕了鐵心的飽和,使兩個(gè)差動(dòng)電流互感器的飽和曲線靠近。

    增大電流互感器二次側(cè)導(dǎo)線截面后,主變差動(dòng)保護(hù)再未出現(xiàn)動(dòng)作跳閘。但微機(jī)差流報(bào)告仍然出現(xiàn),這說明減低電流互感器二次負(fù)載阻抗可以減少不平衡差流,但對(duì)電流互感器鐵心在暫態(tài)情況的飽和情況沒有根本改變。因?yàn)橹髯儍蓚?cè)差動(dòng)電流互感器型號(hào)、規(guī)格、生產(chǎn)廠家不同,所以電流互感器鐵心的飽和特性有較大差別,通過分析微機(jī)差動(dòng)跳閘報(bào)告和差流報(bào)告我們也可以發(fā)現(xiàn),兩側(cè)差動(dòng)電流互感器鐵心飽和呈現(xiàn)無規(guī)律狀況。另外鐵心剩磁的影響有時(shí)也加重鐵心的飽和。

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