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Y_0△-11(或Y△-11)变压器保护的低电压启动新方案研究

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发表于 2017-10-10 19:07:41 |显示全部楼层
电力系统保护与控制Y/A-11(或Y/A-11)变压器保护的低电压启动新方案研究李瑞生姚晴林刘志远2,刘星1(1.许继电气股份有限公司,河南许昌461000;2.宁夏电力调度中心,宁夏银川750001)安装侧及另一侧的两侧线电压“或”门启动。所提出的低电压启动新方案为采用保护安装侧的单侧相电压及线电压“或”门启动。经计算分析:变压器任一侧两相短路,新方案与传统方案动作灵敏度相同;变压器高压侧单相接地短路,Z0Z/Z1Z<1.5时传统方案只能勉强动作,Z/Z1Z>1.5时传统方案拒动(Z0z、为系统零序、正序阻抗),而不管Z0Z/Z1Z为任何值新方案都极灵敏动作。新方案所需保护电压通道远少于传统方案。
  1低压启动传统方案及本文提出的新方案框图当前电力系统升压及降压双圈Yq/A-11及三圈Yq/Yq-12/A-11或Yq/A-11/A-11变压器(各Yq或为Y)的低压(或复合电压)启动的过电流保护中采用的低压启动传统方案多数为变压器两侧或三侧线电压“或”门低压启动;本文提出的低压启动新方案是采用保护安装侧的单侧相电压及线电压“或”门低压启动。以Yq/A-11双圈变压器为例,保护装在Y侧,传统低压启动框图及本文提出的低压启动新方案框图见。
  本文只分析复合电压启动中的低压判据,不讨中的一部分(低压判据)。
  UAY、和、UC及UAYB、f>BYC、UCa为变压器Y侧的相电压及线电压;UAB、f>BAC、UcAa为变压器A侧的线电压。传统方案中的6个电压皆为自电压互感器引至保护端子的电压,保护需要6个电压通道;新方案中的ua,Uby、uy为自电压互感器引至保护端子的电压,而UAb、f>BYC、UCa为保护自产,保护只需3个电压通道。
  2在各种短路时,丫。/厶-11变压器低压启动传统方案与本文新方案性能比较2.1中性点直接接地系统Y./A-11(或Y/A-11)变压器Y侧单相接地短路(保护装在Y侧)I保Yo/A-ll变压器低压启动传统方案及本文提出的新方案框图Y侧A相单相接地短路,Y侧电压相量见,215,Z2Z、为从接地点看进去总的正、负、零序阻抗,中性点直接接地系统绝大多数实际情况为35.根据综上所述,由表1、表2数据可知,不管;z/Ziz为任何值,Y侧A相单相接地短路,传统方案测量的高低压侧共6个线电压中以UCa为最低,新方案测量的Y侧6个电压中以故障相的相电压UA为最国家标准规定电力系统变压器低压启动过电流保护中的低压启动判据的整定值Uop-(0.5~0.6)Ue,当保护的测量电压为线电压时为额定线电压,测量电压为相电压时Ue为额定相电压。如此整定是为了躲开电动机自启动时的低电压(降压变),或为了躲开发电机失磁时的低电压(发变组升压变)。国标要求变压器低压启动的灵敏度应大于1.3.以下灵敏度实例计算中取低压启动的Uop为国标规定的中间(E为额定相电压)。Y侧A相单相接地短路,取Az/Ziz-l,见表1、表2,传统方案测量的Y、A侧6个电压中UCA最低,UCA -0.58E,传统方案灵能动作,但灵敏度很低。ZQz/Ziz-1.5,见表2,UAa -0.74E,Klm-0.95E/0.74E-1.28<1.3,不符合国标要求,可以认为传统方案此时处于动作的临界着Z0z/Ziz值增大而增大,Km随着降低,Zz/Ziz >2,传统方案更加拒动。
  统方案的灵敏度Km=1.281.3,刚好达到国家标准对灵敏度的最低要求,所以Z0E/Z1z =1.5是低压传统方案能动作(属勉强动作,因Z0E/Z1z启动传统方案动作与拒动的边界。Zz/Zlz<1.5,仅为1.63)。Zz/Z1Z>1.5时,传统方案拒动。
  表2ZiS=Z2S情况下Y/A-11变压器Y侧A相单相接地短路△侧电压模值随Zs/ZiS变化计算结果Table备注五为额定相电势低压启动新方案中三个相电压判据的%=0.55£,Y侧A相单相接地短路,不管为任何值,故障相的相电压KY=,新方案的灵敏=.55£/=,都能最灵敏动作。
  变压器A侧出口BC两相短路,电压相量图见。
  Y0/A-11变压器的△侧BC两相短路两侧电压相量图A侧BC两相短路时,传统方案6个测量电压中李瑞生,等Y /A-11(或Y/A-11)变压器保护的低电压启动新方案研究,因此新方案与传统方案的动作灵敏度相同,都为无穷大。
  △侧CA两相短路时,=0、扣=0,新方案与传统方案的动作灵敏度相同,都为无穷大。
  由于新方案及传统方案的测量电压中各自都包含有保护安装侧(Y侧)的三个线电压,因此,Y侧两相短路时两方案的灵敏度都同样为无穷大。
  2.3Y/A-11(或Y/A-11)变压器Y侧两相短路(保低压启动新方案的测量电压为a、b、。、Ab、Bc、CA,低压启动传统方案的测量电压保护安装侧的对侧(Y侧)AB两相短路时UA=,Y侧BC两相短路时UB=,Y侧CA两相短路时UC=0,同理分析,从略。因此Y侧两相短路时新方案与传统方案的灵敏度相同,都为无穷大。
  压变或升压变,即不管保护装在Y侧或A侧,变压器任一侧两相短路时新方案与传统方案的灵敏度相同,都为无穷大。
  3结论Y/A-11(或Y/A-11)变压器任一侧两相短路时,新方案与传统方案的灵敏度相同,当为变压器出口两相短路时两方案的灵敏度都为无穷大。
  变压器保护装在Y侧,Y侧单相接地短路,传统方案只在Zs/Z1S <时能勉强动作(Zs/Z1S=1时灵敏度为1.63,Zz/Z1Z=1.5时灵敏度为1.28,国家标准要求灵敏度大于1.3);Zz/Z1Z>L5传统方案拒动,这是传统方案的主要缺点。不管任何值,Y侧单相接地短路,新方案灵敏度都为无穷大,能最灵敏动作,克服了传统方案的缺点。这一特性很重要,有现场应用价值,因为2.£/忑£>1.5在实际电力系统中是常见的,而保护高压绕组及引出线的单相接地短路是变压器低压(或复合电压)启动的过流保护的重要任务之一。
  新方案所需保护电压通道仅3个,而传统方案所需保护电压通道为6个,前者可简化保护硬件。
  新方案的保护端子电压为保护安装侧(例如Y侧)的三个单相电压,据此保护自产三个线电压及负序电压,构成复合电压(或低电压)启动。在中性点接地或不接地系统中,为了简化保护的外部引线及电压通道或由于变压器对侧电压引至本侧比较困难或为了获得单相接地短路时特高的启动灵敏度等原因,愿意只采用本侧电压而不愿同时采用对侧电压的用户是存在的,这就是本文提出的新方案的应用价值之一。
  复合电压启动中包含低压启动及负序过压启动,本文未涉及负序过压启动。中性点直接接地系统中某些Y/A-11(或Y/A-11)降压变压器专门馈电给耗电量很大而三相负载不对称度也大的特殊用户,如电解铝厂、炼钢厂、使用电弧炉的化工冶炼厂等。正常运行时,这些变压器的负序电压较高,致使负序过压判据的整定值抬高,灵敏度很低,甚至无法采用,而且这些变压器的调压分接头特别多,多达几十个,分接头都在油箱中,正常运行中经常处于带载调压状态,分接头切换过程中常有电弧发生导致变压器高压绕组及引出端发生单相接地短路的几率较高,在这种场合本文提出的低压启动新方案更有应用价值。即使在负序过压判据正常的场合,高压侧单相接地短路时新方案的动作灵敏度为无穷大,远大于负序电压启动的灵敏度,从而会显著提高复合电压整体动作的灵敏度及可靠性。
  现场负序过压启动的定值普遍非常难以整定,规程及告诫应根据现场实际状况整定而只给一个大致的整定范围,运行人员常为此烦神。低压启动新方案可容许复合电压启动中的负序过压定值抬高些以可靠地防止误动,这有利于运行人员对负序电压的整定。
  新方案适用于中性点直接接地系统及中性点不接地系统中Y/A-11或Y/A-11双圈变压器(升压变、降压变均可),也可适用于Y/A-11/A-11或Y/Y-12/A-11三圈变压器(上述各变压器的Y.若为Y,新方案同样适用)。
  综上所述,新方案在理论上的综合性能优于传统方案,或至少讲:传统方案与新方案各有优缺点,新方案为用户扩展了低电压启动方案的选择空间,尤其在正常运行中负序电压较高致使负序过电压启动不宜采用的场合(如电炉变压器或变压器低压侧为不对称度较大的负载)、或者为了显著提高高压侧单相接地短路时保护动作的灵敏度、或者为了简化保护的接线等场合,新方案更具应用价值。
  单,王奔,陈丹。基于滑模控制理论的STATCOM无功补偿控制策略研究。电力系统保护与控制,2010,38(18):150-154.罗安,欧剑波,等。补偿配电网电压不平衡的静止同步补偿器控制方法研究。中国电机工程报,2009,刘胜文(1984-),男,硕士研究生,主要从事电网故障包广清(1972-),女,博士,教授,主要从事电力电子与电力传动领域的研究;范少伟(1986-),女,硕士研究生,主要从事风力发电故障诊断方面的研究。

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