大電流接地變壓器的中性點保護方式及改進方案

2021-01-14 電氣新科技

電力系統中,接地故障常常是故障的主要形式。因此,大電流接地系統中的變壓器,一般要求在變壓器裝設接地(零序)保護,作為變壓器本身主保護的後備保護和相鄰原件接地短路的後備保護。變壓器接地保護是由裝在變壓器中性點與接地點之間的電流互感器、放電間隙、變壓器綜合保護裝置組成。

變壓器中性點直接接地保護普遍採用以下接線,見圖1。

圖1

變壓器中性點隔離開關在合位,即變壓器中性點接地運行。此時應投入零序過電流保護;變壓器中性點隔離開關在分位,即變壓器中性點不接地運行,此時應投入零序過電壓保護和間隙放電零序過電流保護。

實際運行表明,該保護在各級電網中經受住了考驗,未發生誤動、拒動。同時在現代電網設計中基本採用這一保護方式。

總結變壓器實際運行的經驗,筆者認為無論是全級絕緣變壓器還是分級絕緣變壓器,全部採用這種接線方式是沒有必要的,尤其是在裝設放電間隙電流保護時,是多餘的,使保護複雜化而不利於設備運行,應採用圖2接線。簡化後的接線並沒有降低保護的功能,只取消了變壓器的中性點放電間隙及零序電流互感器,投入零序過電流保護和零序過電壓保護。

圖2

取消放電間隙電流保護基於以下原因:

1. 由於系統容量增大,網絡接線更加合理,系統出現接地故障時把中性點接地斷開的概率很小,筆者了查閱近幾十年的統計資料,發現還沒有這種故障。一旦遇到此類故障,零序過電壓保護完全可以保護變壓器且及時切除故障。

2. 當發電機-變壓器組在升壓過程中,如未合變壓器中性點隔離開關,可能會產生內部操作過電壓,此時發電機發出三相電壓不一致警告,使零序電壓升高。而零序過電壓保護此時即可起到保護變壓器的作用。

3. 零序過電壓保護取自高壓母線電壓互感器,與線路保護零序方向電壓相同,該電壓可通過電氣監視系統實時監視,具有很高的可靠性。

4. 在實際運行中,隨變壓器接地點接地方式的變化,變壓器零序保護也要做相應變化。改進後的接線已經在山西某電廠投入運行,變壓器容量為75000KVA,220KV/10KV。

取消零序過電壓保護壓板,該保護一直投入,與變壓器中性點是否接地無關。零序電流保護壓板根據變壓器中性點情況選擇投退,零序保護整定值不變。

綜上所述:改進後的保護簡化了保護配置,同時保護的可靠性、安全性、靈敏性並未降低,降低了保護裝置投資。

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