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变压器备用自投装置的构成_变压器备用自投装置的动作原理

来源:电工天下   编辑:小电工发布时间:2016-01-02 17:50:20

变压器备用自投装置的构成与动作原理

变电站发生了10kV线路单相接地故障。几秒钟后,在#1主变压器供电正常的情况下,主变压器备用自投装置动作,将运行中的#1主变压器的低压801断路器跳开,#2主变投入运行。

表面看在站内供电正常的情况下,10kV母线有电压,而且变压器低压侧断路器有电流,备用自投装置动作的条件都不满足,为什么备用自投装置会动作?

1  原因分析

1.1  备用自投装置的构成

该站的主变压器备用自投装置采用的是CSB21A型数字式备用电源自动投入保护装置。它提供:8路模拟量的输入(4路电流量和4路电压量),可以任意接入所需的母线电压(相电压或线电压)、线路电压、主变压器低压侧电流;9路通用的开关量输入,可以接入主变压器两侧的断路器与母联断路器的位置继电器的辅助触点。

在定值中,可以利用这些资源,灵活定义装置在各种条件下的动作行为,从而完成整个的备用电源自动投入过程。

可实现手动跳闸闭锁、备用电源过负荷联切线路等功能,还可以引入如母线保护动作、主变压器保护动作等信息作为闭锁的条件。

在CSB21A装置中,共可以定义8个独立的动作,其相互之间没有任何联系,可以分别整定它们的动作条件。

同时,在该装置中还固化了8组预置定值,分别对应母联或桥断路器备用自投、线路备投、变压器备用自投,以及均衡负荷母联备用自投等多种方案。

变电站正常运行方式
图1 变电站正常运行方式

如图1所示的运行方式,变电站10kV母线采用单母线分段的主接线方式。

根据湛江供电局的运行方式要求,在正常情况下,采用110kV线路供110kVⅠ、Ⅱ号母线带#1主变压器运行,#1主变压器供10kVⅠ、Ⅱ号母线,#2主变压器在热备用状态的方式。

因此,该装置采用了预置定值中的03定值区,在该定值区中,检无压的门坎值为22V(取10kV母线81TV或82TV的A相电压),检有流的门坎值为0.08In。

1.2  装置动作原理

主变备用自投动作逻辑框图

图2 主变备用自投动作逻辑框图

图2所示动作逻辑框图,当一台主变压器运行,另一台主变压器热备用,且10kV母联断路器处于合闸时,主变压器备用自投投入运行。

其备用自投的逻辑为:当10kV母线无压(电压<22V),工作变压器无后备保护动作,变压器低压侧无电流,且该侧断路器处于合位,在备用变压器高压侧有压情况下,跳开工作变压器低压侧断路器、所有工作电容器断路后,先合备用变压器高压侧断路器,再合备用变压器低压侧断路器;或当工作变压器跳开时,先合备用变压器高压侧断路器,再合备用变压器低压侧断路器。为了防止TV断线时装置误动,取主变压器低压侧电流作为母线失电的闭锁判据。

1.3  动作过程分析

16时55分左右,发出10kV母线接地信号。同一时间,主变压器备用自投动作,跳开#1主变压器低压侧断路器和#1电容器断路器,合上#2主变压器两侧断路器。

经检查,该站的主变压器备用自投装置,所采用的电压为10kV母线的A相电压,其整定值为22V。根据保护所发出的信号,当时10kV线路单相金属性接地时的接地相恰为A相,其接地电压为零,小于装置的整定值,从而装置判定10kVⅠ号母线失压。这时备用自投装置应该检测到运行主变压器低压侧有电流,而启动其闭锁判据来闭锁装置,使其不动作。

查看备用自投装置定值中的闭锁电流定值为0.08A,已为该装置可放置的最小整定值,该站#1、#2主变压器低压侧的TA变比为4000/1,所以其闭锁电流为4000×0.08=320A。而该站当日有几条10kV重载线路停电改造,使当天主变压器的负荷比较轻,约只有4MVA,10kV侧的负荷电流270A<320A,如此,备用自投装置的闭锁判据,实际上是不能起到闭锁作用的,从而造成了这一次的装置动作。

1.4 误动作原因分析

从保护装置动作的过程可以看出,造成这次主变压器备用自投装置动作的原因:
10kV母线无压判据取单相电压来实现不合理。10kV母线无压判据采用单相电压,在10kV线路发生金属性接地时,接地相的电压为零。这时接地相刚好是备用自投装置采用的电压相,使得装置误判断为主变压器低压侧无压,符合启动的条件,从而使自投装置误启动。

自投装置对电流模拟量的识别精度低,定值设定的下限过高。保护装置的电流整定值下限为0.08In,而主变压器低压侧的额定电流为4000A,则其整定值下限为320A。

只要主变压器所带的负荷较轻,达不到整定值时,就会使其闭锁条件失去闭锁作用。

这时,由于电流的闭锁判据不起作用,只要装置检测到10kV母线的电压小于其整定值,无论正确与否,都会动作,这样就容易造成自投装置误动作。

2、解决措施

通过对这次主变压器备用自投装置误动作的分析可以看出,对于小电流接地系统中的备用自投装置,采用接入相电压的接线方式是不合适的。

因为在10kV系统发生单相接地时,由于闭锁电流不足引起主变压器备用自投误动。

根据厂家意见,综合分析后,对麻章站的备用自投装置的二次接线进行了更改,主变压器备用自投的采样电压,由所取10kV母线A相相电压改接为AC线电压,启动电压的整定值整定为40V。

这样,不论10kV系统哪一相接地,备用自投装置的输入电压始终能够保持大于其启动值,从而可以避免类似的情况再次发生。

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