附录Ⅲ接地消谐

2.7 煤矿3~10kV系统接地检漏保护
[摘至《煤矿电工手册》第2分册，矿井供电（上）]
∙煤矿3~10kV电网接地检漏保护的作用:
防止电网运行中的接地故障引起过电压,导致电缆放炮、电容器击穿等事故.
∙煤矿3~10kV电网接地生成过电压的机理:与电网的自然参数有关
∙有关规定
《工业与民用电力装置的过电压保护设计规范》第3章过电压保护中规定.
第3.4.1条 3~35kV的电力网,应采用中性点非直接接地方式.当3~10kV电力网单相接地故障电流大于30A,以及20kV及以上电力网单相接地故障电流大于10A时,均应装设消弧线圈.
第3.4.2条中性点经消弧线圈接在的电力网,在正常运行情况下,中性点的长时间电压偏移不应超过额定电压的15%.
第3.4.3条装有消弧线圈的35kV及以下的电力网,故障点的残余电流不宜超过10A.必要时可将电力网分区运行,以减少故障点残余电流.
消弧线圈应采用补偿运行方式.如消弧线圈容量不足,允许短时期以欠补偿方式运行,但脱谐度不宜超过10%.
第3.4.4条电力网中消弧线圈装设地点应符合下列要求:
(1)应保证电力网在任何运行方式下,断开一、二条线路时,大部分电力网不致失去补偿.
(2)不应将多台消弧线圈集中装在电力网中的一处,并应尽量避免电力网中只装设一台消弧线圈.
(3)消弧线圈宜接于星形-三角形接线的变压器中性点上.
接于星形-三角形接线的双绕组变压器中性点上的消弧线圈的容量,不应超过变压器三相总容量的50%.
如果将消弧线圈接于星行-星形接线变压器中性点上,消弧线圈容量不应超过变压器三相总容量的20%,但不应将消弧线圈接于零序磁通经铁芯闭路的星形-星形接线的变压器(如外铁型变压器或三台单相变压器组成的变压器组)上.
(4)如变压器无中性点或中性点未引出,应装设专用接地变压器,其容量应与消弧线圈的容量相配合.
中性点非直接接地,是中性点不接地或经消弧线圈、电压互感器、高电阻接地的总称.在一般情况下,非直接接地的电力网属于小接地短路电流系统.
《煤矿安全规程》2011版规定
第443条严禁井下变压器中性点直接接地.
严禁由地面中性点直接接地的变压器或发电机直接向井下供电.
第457条矿井高压电网,必须采取措施限制单相接地电容电流不超过20A.
地面变电所和井下中央变电所的高压馈电线上,必须装设有选择性的单相接地保护装置;供移动变电站的高压馈电线上,必须装设有选择性的动作于跳闸的单相接在保护装置.
井下低压馈电线上,必须装设检漏保护装置或有选择性的漏电保护装置,保证切断漏电的馈电线路.
每天必须对低压检漏装置的运行情况进行1次跳闸试验.
煤电钻必须使用设有检漏、漏电闭锁、短路、过负荷、断相、远距离起动和停止煤电钻功能的综合保护装置.每班使用前,必须对煤电钻综合保护装置进行1次跳闸试验.
∙单相接地故障定性分析
♦以矿井3~10kV电网采用消弧线圈并联高阻接地系统在A相非金属性接地(漏电)故障为例井行分析.图2.14,等值电路图2.15.
A B C
图2.14 矿井3~10kV 电网单相非金属性接地故障参数分布图
图2.15 矿井3~10kV 电网单相接非金属性接地故障等值电路(用等效电源法求得) 通过故障点的接地电流
⎪⎭
⎫ ⎝⎛-++
-≈-++++-=L C j R R E jX r jX R R E I d a
c L
d a d
ωω1311
100 (2.45)
式中 d I -通过故障点的接地电流;
a E --故障相电势;
d R -故障相接地电阻; 0R -消弧线圈并联高阻; r -各相对地绝缘电阻,按03
→r
考虑;
L X -消弧线圈电抗,L j X L ω=.
C X -各相对地容抗,C
j X c ω1-= 化简:
⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛
--⋅⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎭⎫ ⎝⎛
--+
-=L C j R L C j R L C j R R E I a
d
ωωωωωω1311311310
000
⎪
⎭
⎫ ⎝⎛--+-=
⎪⎭
⎫ ⎝⎛-+-
-⎪⎭
⎫ ⎝⎛-++
-=L C A j AR R E L C R L
C j
L C R R R E a
a
ωωωωωωωω13111311
313110020200
0 或改写成:
d d d E L C A I j AR R I -=⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛+ωω13100 (2.46) 式中 2
20131⎪
⎭
⎫
⎝⎛-+=L C R A ωω
中性点经消弧线圈并联高阻接地方式下单相非金属接地
a
d d d E L C A j AR I R I -=⎥⎦
⎤⎢
⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛--+ωω13110 (2.47) a
a E U U -=+0 d
d a R I U =为故障相的残余电压; =0U ⎥⎦⎤⎢
⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛--L C A j AR I d ωω13110
为零序电压.将两部分合成,其中00R I AR I R d =是
并联高阻上的压降.2
AR I I d
R =
流经0R 时与0U 同相,经故障点回馈系统时则与0U 反相.另一部分即虚部是在⎪⎭
⎫
⎝
⎛-
-L C j ωω13上产生的电压降x U 0∆ 分析:
♦系统单相接地故障电压由实数和虚数两个部分组成,非金属接地的变量只有d I 和d R ,因此这两部分总是相差90°.
♦当
C L ωω31
<时,为欠补偿状态,虚部x U 0∆超前实部90°; ♦而C L
ωω31
>时,为过补偿状态,虚部x U 0∆滞后实部90°; ♦所以,中性点飘移的轨迹在以故障相电压A U 为直径的圆围内.图2.16
3ωC=1/ωL 全补偿
图2.16 中性点非直接接地电网单相非金属性接地故障时的相量图
a-不接地与经消弧线圈接地方式;b-经消弧线圈并联高阻接地方式
♦欠补偿时,中性点飘移至N ',在左半圆内;过补偿时则在左半圆内,中性点移至N '';当系统全补偿状态,即
C L
ωω=1
时,虚部等于0,中性点轨迹在图中直径A U 上,此时0U 与a U 、A U 均反相.
♦实部中a d d U R I =是非金属性接地时,接地故障电流通过故障电阻产生的压降,亦即故障相残余电压.实部中的
R R d
U R I AR I 000
∆==是R I 在0R 上的压降,它与虚部x U 0∆的相量和为0U ,所以0U 与a U 反相,此即并联高阻衰减中性点电位的作用. ♦对应各种补偿状态下的故障电流均与故障相残余电压同相;
•欠补偿时故障电流d
I '滞后零序电压0U (图中d I ',其无功分量滞后90°); •过补偿时故障电流d
I ''超前零序电压0U (图中d I '',其无功分量超前90°); •全补偿时故障电流只有有功分量,与a U 同相,与0U 反向.
♦在消弧线圈并联高阻的系统中,由于不考虑通过谐振点的工况,故补偿线圈抽头可接全
补偿来选择.这样欠或过补偿的状态主要是电网运行中馈电线路切换所产生的,其并联高阻产生故障电流中的有功分量将占较大比重.因此故障电流与零序电压的相位差,特别是与故障线路零序电流的相位差,产生了较大变化.全补偿时相差90°,而过补偿到欠补偿则相差约60°~120°之间.
♦单相接地故障电流d I ,包括整全电网对地电容电流∑
c
I ,消弧线圈并联高阻补偿电感
电流L I ,高阻有功分量R I ,全部通过故障点经故障相线回馈电源系统;而非故障线路则只有线路本身的对地电容电流通过.
∙中性点经消弧线圈接地方式下的单相非金属性接地
因没有并联高阻,则010=R ,2
13⎪⎭⎫ ⎝
⎛
-=L C A ωω,则
a d
d d E L C I j R I -=⎪
⎭⎫ ⎝
⎛--ωω131 ⇨ a
a E U U -=-0 (2.48) 上式中a
d d U R I =为故障相残余电压;0
1
3U L
C I j d =-
ωω为零序电压,相量关系,图2.16a
♦0U 没有有功分量:
•当L
C ωω1
3<
时为过补偿状态,中性点飘移轨迹在左半圆周N ''上,分母01
3<-
L
C ωω是负值,0U 滞后a U 90°;过补偿时,故障电流d I (与a U 同相)超前0U 90°; •当L
C ωω1
3>时为欠补偿状态,中性点飘移轨迹在右半圆周N '上,
01
3>-L C ωω,0U 超前a U 90°;欠补偿时,故障电流d I 滞后0U 90°,与非故障线路的电
流方向相反;(图“过补偿，欠补偿”标错)
•L
C ωω1
3=
时,分母为零产生谐振,接计算∞→0U ,产生过电压,应避免. ∙中性点不接地方式下单相非金属性接地
a d d d E C
I j R I -=-ω3 (2.49) 上式中a d d U R I =为故障残余电压;03U C
I j
d
=-ω为零序电压. ♦零序电压0U 只与电网电容有关,中性点飘移轨迹只在图2.16Ak 右半圆周上,故障电流总是较零序电压0U 滞后90°,而与非故障线路的零序电流方向相反.
♦上述分析忽略了各相对地绝缘漏泄电流和网络和正序、负序阻抗,这些参量只点上述分析参量的数百
至数千分之一,影响极小,忽略.
∙单相非金属接地故障的参数变化
各种非直接接地方式下,发生单相非金属性接地故障时,因接地的过渡电阻不同,其故障电流中性点对地电压偏移、各项对地电压等都同时发生相应变化.
根据运行经验,将接地过渡电阻在0~24k Ω范围内变化时,其中性点对地电压的偏移即
由零序PT 测得零序电压数值对应的变化,故障电流即零序CT 一次电流数值的变化等,按中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经消弧线圈并联高阻接地分析和比较. 中性点不接地方式
♦故障电流
C
j
R E I d a d
ω31
--= (2.50)
大小 1
932
2
2+=C R CE I d
a d ωω
♦零序电压
C
I j U d ω30 -= (2.51) 大小 1
92
2
20+=
C R E U d
a
ω
♦PT 二次开口三角形电压为
n
U 0
3,即 1
9100
3100
1932222220+=
⨯+=C R E C R E U d a d a ωω (2.52) 式中 3
100
a
E n =
-PT 开口三角侧每相变压式;
a E -电网相电压为
3
6000
V. ♦以6kV 电网对地电容C=1~10μF,接地电阻
Ω=k R d 23~0,单相接地电流
A I d 6.32~2.3=;
•式C
j
R E I d a d
ω31
--= ⇨ a d d d E C
I j R I -=-ω3 ⇨ a a E U U -=+0看出a U 与0U 总是相差90°,其相量和等于故障相电势,是常数项.图2.16中A a U E =为直径的右半圆周是中性点偏移的轨迹,也是上述三角形顶点的轨迹.所以0U 与a E 间夹角ϕ的变化成反比同步变化,其值:
d d
d
d CR arctg C
I R I arctg
ωωϕ331== (2.53) •式中3C ω在相同电网中是常数,d R ↓,ϕ↓,0U ↑.但在不同电网中对电容C 不同,在d R 相同的变化范围内,C 值小的比C 值大的上升得快(代入数据分析),即不同步变化. ♦零序CT 的角特性对参数有影响 ♦接地检漏保护装置动作参数的选择
•1989年原中国统配煤矿总公司制定的《矿井6kV 电网安全及接地检漏保护装置整定使用细则》,对有选择性高压检漏保护装置的动作参数规定为: 最小起动电流 5.00=I A (0I 为零序CT 原边电流)
最大整定电流 60=I A
最小起动电压 30=u V (0u 为零序PT 开口三角形电压) 最大整定电压 250
=u V
中性点经消弧线圈接地方式 ♦接地故障电流:
a
d
d d E L C I j R I -=⎪
⎭
⎫ ⎝⎛
--ωω131 ♦故障电流绝对值:
()
1
1
3132+-⎪
⎭⎫ ⎝⎛
-=L C R L C E I d a d ωωωω (2.54)
♦零序电压: 11320+⎪⎭
⎫ ⎝⎛-=
L C R E U d a
ωω (2.55)
♦开口三角形电压: 11310020+⎪⎭⎫ ⎝
⎛-=
L C R u d ωω (2.56)
♦矿井高压电网金属性接地电流超过即值(20A)时,采用中性点经消弧线圈接地方式.
♦ MXDJ 型(矿井高压电网中性点经消弧线圈接地系统,邢台化工电机厂产生)
额定电压 6kV
额定电流 25A 、50A 、80A
型接地变压器 JD 型
消弧线圈 XDJ1型(在最大电流档时,接地后连续工作时限2h,电压线圈P1,P2均为80~100V,电流线圈
C1,C2为5A)
接线,图
2.17
图2.17 JD 型接地变压器与XDJ1型消弧线圈原理接线图
♦消弧线圈均按过补偿,脱谐度按小于-10%~-15%计算. ♦各档消弧线圈额定电流:
()∑
≥c
NL I I 15.1~1.1 (2.57)
♦脱谐度是个百分比,对于电容电流较小的电网,其补偿后残余电流的绝对值应能保证脱谐并有可靠的裕度.
♦对于金属性单相接地电流40A 以下电网,脱谐度应小于-15%;40A 以上可在-10%~-15%之间选择抽头,但残流值大于波动幅值一半的情况下尚有5%左右的裕度较为可靠,一般取4~5A 为宜.
♦如电网正常运行时,无故障点旁路,此时零序电压由电网三相不平衡产生,消弧线圈感抗L j ω与系统对地容抗C
j
ω31
-串联,等值电路,图
2.18.
图2.18 经消弧线圈接地电网正常运行时零序回路等效电路
•脱谐度%U :
回路总电抗为C
j
L j X ωω1
-=,此时消弧线圈上的电压就是电网中性点偏移电压0U ∆,即
00000%13313331U U U I I I L
u Cu Cu U L
C C U C
L L U L c c =-=-=
-
=
-
=
∆ΦΦΦωωωωωωωωω 式中 %U -脱谐度; Φu -电网额定相电压.
•电网的不平衡度Φ
=
u U 0
ρ,代入中性点电压偏移0U ∆得
%
%100U u U U U Φ==∆ρ •脱谐度0
%U u U ∆=
Φ
ρ,按规定,长时间中性点电压偏移不应超过15%额定相电压,即
%150
≤∆Φ
u U ,按此条件限制的最小脱谐度ρρ67.615.0%min =≥
U .在以电缆不主的煤矿电网中,ρ很小,可不考虑ρ的影响.
•对脱谐度的选择主要考虑电网电流波动的幅值,其绝对值至少大于一个最大的采区电
缆线路切除或投入引起的波动值,并留有足够的裕度.
♦故障电流的方向及数值.与不接地方式比较均“失真”,其电流方向相反,与非故障线路相同;数值变小,有可能比非故障线路还小.所以方向性、电流型漏电保护都将丧失选择. ♦0I 与0u 数值变化同步规律与不接地方式不同.电流最小起动值不宜大于500mA.而0u 则应与0I 相对应按计算结果取值.如9μF 和10μF 电网电压起动值为10V. 中性点经消弧线圈并联高阻接地方式 ♦故障电流
⎪
⎭
⎫ ⎝⎛--+-=L C A j AR R E I a
d
ωω131100
故障电流绝对值 2
2
0131⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛+=
L C R AR A
E I d a d ωω (2.58)
♦中性点对地电压偏移,即零序电压为:
⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝
⎛--=L C j R A I U d ωω13100 (2.59) 零序电压的绝对值:
2
2
02
2
02
200131131131⎪⎭⎫
⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛+=
⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛+⎪⎭
⎫
⎝⎛-+=
L C R AR A
E L C R AR L C R E U d a d a
ωωωωωω (2.60)
2
20131⎪⎭
⎫
⎝⎛-+=L C R A ωω
TP 开口三角形侧零序电压:
2
2
02
2
02
200131100131131100⎪⎭⎫
⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛+=
⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛+⎪
⎭
⎫ ⎝⎛-+=
L C R AR A
L C R AR L C R u d d ωωωωωω (2.61)
♦选择中性点经消弧线圈并联高阻接地方式步骤:先选择消弧线圈和并联电阻的参数,
再按公式计算电网发生单相非金属性接地故障时各项参数的变化.
♦选择消弧线圈(按全补偿计算选择)
∑
=C
NL I I (2.62)
这种方式是在电网单相金属性接地电流超限时采用.6kV 电网按式(2.62)计算,选择消弧线圈及抽头等参数列于表2.33中.
表2.33 并联高阻接地6kV 超限电网消弧线圈选择表
•在无消弧线圈时,中性点接地的高阻值一般推荐 C
R ω31
0=
(2.63) (即使流过电阻的电流R I 与C I 相等,小于此值将使接地电流显著增加,这是不利的.
•由单相金属性接地电容电流确定电阻电流
(在消弧线圈并联高阻接地按全补偿方式运行,并联高阻通过的电流可按电网对地电容电流波动的幅值计算.根据波动幅值约在±7.5%,再考虑消弧线圈非线性元件的计算误差、抽头差异和不同电网参数变化等因素,单相金属性接地电容电流确定高阻的电流)
A I C
40~20=时,C R I I %)15~%10(= (2.64)
A I C 80~40=时,C R I I %10≤
(这样对地电流的增加并无显著影响,且对抑制中性点电压偏移又可发挥较大的作用)
•根据经验,并联电阻计算 ()
RL RC R N
I I I E R --=
30 (2.65)
式中 N E -电网的额定电压,V;
R I -通过并联高阻的有功电流,按(2.64)计算,A; RC I -电容电流的有功分量,可取C I %5.1,A; RL I -消弧线圈电感电流的有功分量,可取L I %5.1,A;
小结
•经消弧线圈并接高阻接地方式其中性点电压偏移最小;
•采用消弧线圈可抑制接地电流,而并联高阻则允许在全补偿状态下运行,接地电流小,中性点电压偏移小(从防止间歇性电弧引起过电压看,有利于电网安全运行).
2.8 6~35kV 系统消谐装置
∙消磁装置作用
谐振:在中性点不接地的电力系统中,由于电压互感器(PT)的非线性电感与线路对地电容的匹配而引起铁磁谐振过电压,直接威胁电力系统的安全运行,严重时会引起电压互感器的爆炸,造成事故. 消谐
◆传统方法是在电压互感器(PT)开口三角两端并接一个电阻,从理论上讲对频率越低的铁磁谐振阻值应取的越小,但太小的电阻并接在PT 开口三角上会影响其正常运行,严重时造成PT 烧毁.另外因铁磁谐振的频率往往不是单一的,这种方法难于消除所有频率的谐振. ◆将微机技术用于电网消谐,利用计算机快速、准确的数据处理能力实现快速傅里叶分析,其选频准确.通过于PT 开口三角电压的采集,对电网谐振时的各种频率成分快速分析,准确地辨别出:单相接地、倒闸操作的过渡过程、电网谐振.如果是谐振,计算机发出指令使消谐电路投入,实现快速消谐.
◆安装在电磁式电压互感器PT 一次侧中性点与地之间的高容量非线性电阻器,起阻尼与限流作用,可有效地抑制PT 铁磁谐振,保护PT 以及PT 一次侧的高压熔丝不受损坏.
【例】保定市卓瑞电气科技有限公司的ZR-YXQ-(6/10/35)(D)产品.
•在中性点不接地电网中,ZR-YXQ 型消谐器是安装在电磁式PT 一次侧中性点与地之间的高容量非线性电阻元件,起阻尼和限流作用,消除电网谐振过电压.
•型号说明:ZR-桌瑞,YXQ-一次消谐器,6/10/35-电压等级,kV,D-适合于一次侧绝缘较弱的PT;
•ZR-YXQ 系列消谐装置安装尺寸图,图2.19
图2.19 ZR-YXQ系列消谐装置图
∙谐振危害:6~35kV中性点不接地电网中的电磁式电压互感器(PT)存在问题:
♦PT的铁磁谐振产生的过电压常使设备绝缘击穿,外绝缘放电,且常因事故处理不及时,可能造成大面积停电;
♦电网中弧光接地,可能使PT烧毁.
∙ZR-YXQ型消谐器作用:
♦消除或阻尼非线性励磁特性而引起的PT铁磁谐振过电压,导致系统电压不稳定;
♦能有效地抑制间歇性弧光接地电流过PT绕组的过电流,防止PT的烧毁;
♦限制系统单相接地消失时在PT一次绕组回路中产生的涌流,这种涌流会损坏PT或使PT 熔丝熔断;
♦当系统发生单相接地后可较长时间保护PT免受损坏.
∙ZR-YXQ型消谐器特点:
♦采用单片大通流非线性电阻片,通流均匀,性能稳定;
♦通流能力大,高达500mA;
♦对弱绝缘PT提供带有D参数元件的消谐器(D型),该元件可有效地限制消谐器两端电压,从而保证中性点绝缘;
♦适合于PT柜及手车柜中安装.消谐器采用金属材料直接连接,无瓷套,无炸裂危险;
♦消谐器直接采用交流参数,直接反映真实运行情况,便于用户复测;
♦ZR-YXQ型消谐器提供附件-三次谐波限制器(可选配件),可有效抑制PT开口三角两端的三次谐波电压,并可记录可能激发谐振的次数.
∙ZR-YXQ型消谐器接线,图2.20
(1)三只单相PT分别接地安装和消谐器的改接方法
(2)三只单相PT接成中性点后安装消谐器的改接方法
(3)三相五柱PT安装消谐器的方法
图2.20 ZR-YXQ型消谐器接线图
∙ZR-YXQ型消谐器参数测量,图2.21
图2.21 ZR-YXQ型消谐器参数测量
∙ZR-YXQ型消谐器主要电气参数,表2.34
表2.34 ZR-YXQ型消谐器主要电气参数
∙ZR-YXQ 型消谐器选配型号,表2.35
表2.33 ZR-YXQ 型消谐器选配PT 型号
2.9* 光纤电流差动保护
∙概述
光纤差动保护是在电流差动保护的基础上演化而来,其基本原理基于基尔霍夫电流定律,能够理想地使保护单元化,原理简单,不受运行方式变化的影响,由于两侧的保护装置没有电的联系,提高了运行的可靠性.
光差电流保护可在电力变压器、线路、母线上使用.光纤传输通道保证传送电流的幅值和相位正确可靠地传送到对侧. ∙工作原理 图2.22.
图2.22 光纤电流差动保护系统构成示意图
光纤分相电流差动保护借助于线路光纤通道,实时地向对侧传递采样数据,同时接收对侧的采样数据,各侧保护利用本地和对侧电流数据按相进行差动电流计算,根据电流差动保护制动特性方程进行判别,判为区内故障时动作跳闸,判为区外故障时保护不动作.
当线路在正常运行或发生区外故障时,线路两侧电流相位是反向的,设M 侧为送电侧,N 为受电端,则M 侧电流为母线流向线路,N 侧电流为线路流向母线,两侧电流大小相等方向相反,此时线路两侧的差电流为零,保护装置不动作.
当区内线路故障时,故障电流都是由母线流向线路,方向相同,线路两侧电流的差电流不再为零,当其满足差动保护的动作特性方程时,保护装置发出跳闸命令,快速将故障切除. 对于光纤分相电流差动保护,一般采用双斜率制动特性,以保证发生穿越故障时的稳定
性.图 2.23.图中d I 表示差动电流,r I 表示制动电流,1K 、2K 分别表示不同的制动斜率.采用这样的制动特性曲线,可以保证在小电流时有较高的灵敏度,而在电流在时具有较高的可靠性.即当线路末端发生区外故障时,因CT 发生饱和产生传变误差,此时采用较高斜率的制动特性更为可靠.
图2.23光纤电流差动保护的制动特性
光差保护产生的不平衡电流:由于线路两侧CT 的测量误差、超高压线路运行时产生的充电电容电流等因素,光差保护在利用本地和对侧电流数据按相进行实时差电流计算时,其值并不为零,存在一定的不平衡电流.
光差动保护必须按躲过上述不平衡电流进行整定,即图2.23中最小差电流值1s I 不为零的原因所在(如何躲过不平衡电流的影响,不同类型的装置采用的整定方法不同,一般采用固定门坎法进
行整定,即将在正常运行中保护装置测量到的差电流作为补保护线路的纯电容电流,并将该电流值乘以一系数(2~3)作为差动电流的动作门坎).
当差动元件判为区内故障发出跳闸命令时,除跳开线路本侧断路器外,还借助于光纤通道向线路对侧发出联跳信号,使得对侧断路器快速跳闸. ∙对通信系统的要求
光纤电流差动保护借助于通信通道双向传输电流数据,供两侧保护进行实时计算.一般采用两种通信方式:
♦保护装置以64Kbps/2Mbps 速率,按ITU-T 建议G.703规定于数字通信系统复用器的64Kbps/2Mbps 数据通道同向接口,即复用PCM 方式;
♦保护装置的数据通信以64Kbps/2Mbps 速率采用专用光纤芯进行双向传输,即用光纤方式.
♦图2.24
图2.24 光纤差动保护与通信联接示意图
♦光纤电流差动保护要求线路两侧的保护装置采样同时、同步,因此时钟同步对光纤电流差动保护至关重要.
♦当光纤电流差动保护采用专用光纤通道时,保护装置的同步时钟一般采用“主-从”方式,即两侧采用内部时钟作为主时钟,另一侧保护则应设置成从时钟方式.设置为从时钟的保护装置,其时钟信号从对侧保护传来的信息编码中提取,从而保证对侧的时钟同步.
♦当采用复用PCM方式时,复用数字通信系统的数据通道作为主时钟,两侧保护装置均应设置为从时钟方式,即均从复用数字通信系统中提取同步时钟信号,否则保护装置将无法与通信系统数据通道进行复接.
∙生产厂家举例
许昌继电器厂:GXH803-102型微机光纤电流差动保护装置.
南京电力自动化研究院:GPSL603-621型微机光纤电流差动保护装置.
2.10*变压器比率差动保护原理
∙摘至《继电器》第35卷第12期,2007年6月.“变压器比率差动保护及校验方法”丁泠允.
∙电力变压器微机保护的应用,使的二次回路连接简化,但不如电磁式差动保护直观,尤其对Y,yd结线的主变压器(简称主变)分相差动保护,出于对主变结线组别、各侧电压等级、CT变比、励磁涌流等因素的考虑,不同厂家采取了不同的补偿方式和比率制动方法,如何正确校验主变差动保护,显得尤为重要.
以Y,yd-11型三绕组变压器,南瑞RCS978保护为例,分析主变差动保护原理和校验方法.
∙主变差动保护原理
♦差动保护是按比较各侧电流大小和相位而构成的一种保护.
♦当发生在主变外部短路故障时,流出和流入变压器功率相等,或各侧电流产生的安匝之和近似为零,差动继电器不动作.
♦当变压器内部发生故障时,各侧电流产生的安匝之和不等于零,有差动电流流过差动回路,差动继电器动作.
不平衡电流产生的原因
♦主变各侧CT型号、CT变比、计算变比、磁饱和特性、励磁电流、主变空载合闸励磁涌流等影响,使差动回路存在不平衡电流.当不平衡电流超过差动继电器动作整定值时,产生误动作.
不平衡电流的消除
♦变压器励磁涌流所产生的不平衡电流,差动保护采用间断角制动原理、二次谐波制动原理、波形对称原理来躲过变压器励磁涌流的影响.
♦CT型号不同所产生的不平衡电流,采用增大启动电流值以躲开主变保护范围外部短路时的最大不平衡电流.
♦主变结线级别、CT变比不同引起的不平衡电流,采用软件进行相位补偿及电流数值补偿使其趋于平衡.
变压器各侧电流平衡的调整
♦由于Y,d-11型主变高低压侧一次绕组接线方式的不同,造成两侧同相电流相差30°,在主变差动回路中产生较大的不平衡电流(传统电磁型差动保护通过改变差动用CT二次接线方式补偿接线组别产生的相位误差),微机差动保护在软件内部以电流相量差来消除相位角误差,主变差动用CT均以Y型法接入主变差动回路.保护装置制造厂家采取以主变Y侧向△侧归算,或△侧向Y侧归算两种补偿方式.
主变各侧电流相位补偿方式
◆Y→△补偿方式
♦以南自PST1200为代表的主变差动保护,实际对主变高压侧(Y 侧)二次电流相位校准,算法如下:
Y 型侧: ()3
bh ah AH I I I -=
()3
ch bh BH I I I -=
()3
ah ch CH I I I -=
△型侧: al AL I I = bl BL I I = cl CL I I = 如图2.25
图2.25 Y 型侧相位补偿相量图
◆△→Y 补偿方式
♦以南瑞RCS978为代表的主变差动保护,实际对主变低压侧(△侧)二次电流相位校准,算法如下:
Y 型侧: 0I I I A AH -= 0I I I B BH -= 0I I I C CH -= 其中()C B A I I I I ++=
3
1
0,表示Y 型侧去掉零序电流,目的在于除去主变区外接接地故障时流入Y 侧的零序电流(因为△型侧不能提供零序电流通路,当发生接地故障时,零序电流在差流回路会产生不平衡电流而引起差动保护误动作).
△型侧: ()3cl al al I I I -=' ()
3
al bl bl
I I I -='。