220千伏主变压器开关闪络保护设计探讨
220千伏主变压器开关断口闪络保护设计探讨唐勇1、常胜2、赵志华3、何春3文摘：介绍了大型发电机干式变压器组设置开关断口闪络保护的必要性，通过对珠海发电厂220千伏主变压器开关断口闪络保护的分析，阐述了断口闪络与三相不一致的异同，以及开关断口闪络保护原理和动作逻辑的完善。设计与讨论220 kvt变压器断路器气垫保护唐涌1、长生2、赵志-华3、合川3 (1。广东珠海动力厂，珠海519050；2.广东电力设计研究院，广州510600；3.许继-hitachelectricalcorporation TD。摘要：本文描述了为大型发电机-变压器组提供故障保护的必要性。根据对断路器的分析，阐述了三相不平衡和断路器悬浮的现象。1介绍在大型发电机-变压器组并网过程中，断路器断口电压随着系统备用发电机与等效发电机电动势夹角差的变化而变化。当=180时，其值较大，有两倍的运行电压作用在断口上，形成断口闪络事故隐患，这类事故也可能发生在发电机刚退出运行时。破损闪络不仅损坏断路器本身，还会导致开关灭弧室的绝缘水平降低，从而导致接地故障，导致事故扩大，破坏系统的稳定运行。此外，断裂闪络通常发生在一相或两相中，不仅会产生有害的冲击转矩，还会产生负序电流，对转子造成额外损失，严重威胁发电机的安全。为了快速消除断裂闪络故障，在大型机组上安装断路器-超快速闪络保护装置是非常迫切和必要的。作为大型发变组的后备保护，开关断口闪络保护越来越受到重视，但由于各种原因，实际应用需要进一步探讨和总结。根据珠海发电厂220千伏主变压器开关断口闪络保护装置的设计思路和应用经验，分析其保护原理和动作逻辑的不足，并提出具体改造方案，供同行借鉴。2220千伏干线变压器开关断口闪络保护设计概述珠海发电厂装机容量为2700兆瓦。整个项目由日本三菱公司承包，电气部分由美雷神公司设计。发电机干式变压器组由机组连接，主变压器高压侧配有220kVSF6开关，无发电机出口断路器(GCB)。主变压器高压侧安装220千伏开关断口闪络保护。2.1保护原理断口闪络保护由KCGG122(OVERCURRENTRELAY)三个电流继电器组成，每相一个，每个继电器有高值分量和低值分量。继电器的低值元件用于判断相位开关的通断状态，高值元件用于判断是否有电流流过相位开关。正常运行时，继电器各相的高值元件通过三个继电器低值元件的触点串联锁定。当一相或两相满足低值元件的动作阈值，另一相满足高值元件的动作阈值时，保护动作。也就是说，当开关处于断开位置时，继电器的低值元件断开并锁定，所以当任何一个相继电器的高值元件动作时，闪络保护都会延迟。
2.2定值整定已知参数：主变压器由额定较大容量为Snmax810MVA的3270MVA单相干式变压器组成；高压侧额定较大电压为Unmax242kV；高压侧CT变比k=3000/1，二次额定电流IN为1a；a .将I0 >、CURVE、延时设置为高值元件>/dt=(snmax100010%)/(1.732unmaxk)=(810100010%)/(1.732242选择限定时限(DT)的曲线CURVE0:延时应能可靠避开倒闸操作过程中的三相不同时段，避免误操作，因此设置为>/dt为0.20s.b .低值元件的设定i0 #p#分页标题#e#<和tAux2的设定i0 <是继电器的较小设定值，为0.005IN；整个延迟时间为tAux2=0.00s秒.2.3动作逻辑从图1的原理图和图2的逻辑图可以看出，闪络保护的动作如下：
A.启动故障保护出口继电器86BF和94BF，并跳闸该站主变压器开关所在母线上的所有开关。b .启动61X继电器，利用61X继电器的触点启动52ST1和52ST2，跳闸本站主变开关110伏DC操作电源。这也是雷神设计的特点，可以保证在开关失灵或断口闪络保护动作后，禁止开关的任何电气操作，避免使开关失灵
成损坏。2．4 设计商榷从上面的介绍中我们了解了雷神(RAYTHEON)公司设计的开关断口闪络保护原理及动作逻辑，从保护装置实用性的角度出发，应该说这套装置在开关发生闪络时还是能够起到基本保护作用的，但在保护应具备的选择性和可靠性方面，仅仅简单地依靠电流元件来实现保护功能是值得商榷的。2．4．1 保护原理方面的欠缺 从保护原理上分析，闪络保护无法判断开关真实状态，即不能区分开关是发生断口闪络还是三相不一致。如果由于开关某相偷跳或拒动发生三相不一致时，则至少一相继电器低值元件的输出接点返回，这就使所有继电器的高值元件解除闭锁，那么当一相或两相继电器高值元件动作时，保护也将经过0．20s延时动作。 但是，开关断口闪络保护和三相不一致保护是两种截然不同的故障状态，其区别为： a．当开关发生断口闪络时不仅对开关本身造成损坏，而且说明该相开关SF6灭弧室绝缘水平可能下降，有可能诱发成为单相或两相接地故障，导致事故扩大。并且断口闪络是发生在开关要合或刚分时，仍属于分闸状态。在此种情况下，一方面产生冲击转矩及负序电流作用于发电机上，另一方面由于无发电机出口开关，发电机仍会提供故障能量，严重威胁发电机的安全。 b．当开关发生三相不一致时会产生非全相负序电流，负序电流在发电机转子中感应出的倍频电流会引起发电机振动，严重时会导致负序电流烧机。通常发电机承受负序电流能力主要是取决于负序电流热效应(I22t)，这也是发电机的一个重要基本参数。 由上可知，开关断口闪络与三相不一致是有区别的，一是产生后果的严重程度不同，比较来讲断口 闪络的后果危害更大。二是两种类型故障发生时，从各相电流上比较二者有相同之处，但实际开关各相分合闸位置状态是不同的，断口闪络发生时开关三相是在分闸位置，而三相不一致发生时开关三相合、分闸位置不同，因此在我们在保护设计上应区别对待。2．4．2 动作逻辑方面的疏漏从动作逻辑上分析主要有以下两点不足之处： a．由于发电机干式变压器组采用的是单元接线，发电机出口无开关，发电机在断口闪络时仍将对故障点提供能量，加剧了故障程度，因此闪络保护动作后发电机应当立即灭磁降低断口电压。 b．开关失灵保护是作用于跳开母线上的所有开关，为防止保护误动，在保护设计上需经电流检测元件50BF闭锁，而闪络保护未经任何其他判断条件直接出口是不合理的，如果在机组正常运行中由于保护继电器本身故障或接线松动等原因导致保护动作，将会造成误跳母线#p#分页标题#e#[1][2]下一页
