断路器三相不同期合闸对主变差动保护的影响分析_徐凤玲

差动电流 二 次 谐 波 比 ０．５４＞ 闭 锁 门 槛 ０．１６＜ 闭 锁 门 槛 ０．５８＞ 闭 锁 门 槛 ０．２０
保护动作情况
Ｂ相差动保护动作出口
３．２ 装 置 动 作 原 因 分 析 保护装置为二次谐波闭锁原 理，基 本 闭 锁 逻 辑 为 任 一 相 差
流的二次谐波含量大于闭锁 定 值 即 闭 锁 差 动 保 护 。 另 外，早 期 变压器差动保护更多考虑空充于故障变压器时保护的可靠性， 如波形对称涌流闭锁原理只闭 锁 本 相 差 动；而 二 次 谐 波 闭 锁 原 理为防止空充于故障变压器时非故障相的二次谐波误闭锁故 障相，从可靠性及 采 样 精 度 等 方 面 考 虑 ，在 某 相 的 差 动 电 流 小 于 动 作 门 槛 时 ，该 相 将 不 再 参 与 谐 波 闭 锁 的 判 别 。
３ 以某１１０ｋＶ 主变断路器三相不同期合闸的波形数 据 为例进行分析
某１１０ｋＶ 变压器 在 现 场 进 行 过 高 压 侧 开 关 检 修 后 ，送 变 压器时差动保护动作，动作报文：１０２ｍｓ Ｂ 相差 动 保 护 动 作，动 作电流２．３９Ａ。 对 断 路 器 开 关 特 性 同 期 试 验 后 发 现 ：不 同 期 ２０．４ ｍｓ，合 闸 不 同 期 不 满 足 要 求 （≤５ ｍｓ）。 ３．１ 现 场 录 波 数 据 分 析
０ 引 言
变压器保护中采用二次谐波制动原理防止变压器差动保 护因励磁涌流而 发 生 的 误 动 ，当 断 路 器 经 过 长 期 运 行 ，部 件 老 化、机械故障、触头烧损等问题导 致 三 相 合 闸 不 同 期 超 标 ，合 闸 不同期时会产生很大的励磁涌 流，对 变 压 器 二 次 谐 波 制 动 闭 锁 原理的差动保护产生影响。
基于以上原因，为 了 防 止 断 路 器 三 相 不 同 期 合 闸 时 产 生 较 大 的 励 磁 涌 流 使 差 动 保 护 误 动 ，二 次 谐 波 制 动 系 数 不 宜 取 太 大 。
图 １ 现 场 波 形 图
注 ：黑 色 曲 线 为 Ａ 相 ，灰 色 曲 线 为 Ｂ 相 ，虚 曲 线 为 Ｃ 相 ，黑 色 直 线 为 门 槛 。
（１）常规防雷技 术。 主 要 包 括 提 高 输 电 线 路 的 绝 缘 水 平 、 架设避雷线、降低 杆 塔 的 接 地 电 阻 、采 用 输 电 线 路 的 自 动 重 合 闸技术、减小保护角、安装消雷器 和 塔 顶 避 雷 针、中 性 点 不 直 接
接地等。在这些常规防雷技术中，最 为 常 用 且 行 之 有 效 的 是 架 设避雷线，此种方式主要是通过 防 止 雷 电 直 击 导 线 而 发 挥 防 雷 作用的，此外它还 能 够 降 低 线 路 上 的 雷 电 感 应 过 电 压 ，并 且 对 雷电进行分流。
（２）合闸时三 相 不 同 期。 我 国 电 网 电 压 的 频 率 为 ５０ Ｈｚ， 则 周 期 为 ２０ ｍｓ，三 相 电 压 相 位 差 １２０°，三 相 电 压 间 达 到 幅 值 时 间 差 为６．６ｍｓ，对 于 断 路 器 ，两 相 行 程 差 最 多 达７ｍｓ，时 间 上 相 差９ｍｓ，该时间远大于三相电 压 间 达 到 幅 值 的 时 间 差 ６．６ ｍｓ， 所以三相合闸不同期时将会有两相或三相在合闸时产生较大 励 磁 涌 流 ，励 磁 涌 流 加 倍 叠 加 ，很 容 易 引 起 差 动 保 护 误 动 。
［参 考 文 献］ ［１］ 李 家 坤 ，刘 娇 娇 ．电 力 变 压 器 差 动 保 护 方 案 的 研 究［Ｊ］．变 压 器 ，
２００７（１０） ［２］ 朱 冬 梅 ．断 路 器 三 相 不 同 期 对 电 机 启 动 及 变 压 器 投 入 的 影 响
［Ｊ］．中 州 煤 炭 ，２００２（５） ［３］ 许 继 集 团 ＣＳＴ３１Ａ 数 字 式 变 压 器 保 护 装 置 技 术 说 明 书［Ｚ］
１ 现 阶 段 我 国 已 有 的 输 电 线 路 防 雷 技 术
如前文所述，近年来我国在输 电 线 路 防 雷 方 面 进 行 了 大 量 的研究，并且取得 了 一 定 的 成 果 ，但 目 前 对 复 杂 气 象 条 件 和 地 形条件下的防雷措施还研究 得 不 够。 具 体 说 来，现 阶 段 我 国 已 有的输电线路防雷技术主要包括以下２种：
０ 引 言
近年来，我国针 对 ２２０ｋＶ 架 空 输 电 线 路 的 防 雷 展 开 了 一 系列研究，如清华大 学 就 研 制 出 适 合 多 雷 地 区 的 ２２０ｋＶ 无 间 隙线路避雷器，它具有很好的钳 电 位 作 用，防 雷 效 果 比 较 明 显 。 但毋庸置疑，我国对 ２２０ｋＶ 架 空 输 电 线 路 防 雷 措 施 的 改 进 还 处于摸索阶段，与 世 界 先 进 水 平 还 存 在 较 大 的 差 异 ，对 其 展 开 研究势在必行。
２ ２２０ｋＶ 架空输电线路雷击跳闸原因分析
为了更好地制 定 ２２０ｋＶ 架 空 输 电 线 路 的 防 雷 措 施 ，需 要
１０２ ｍｓ时 刻 差 动 电 流 数 据 如 表 １ 所 示 。 表 １ １０２ ｍｓ时 刻 差 动 电 流 数 据
项目
Ａ相
Байду номын сангаас
Ｂ相
Ｃ相
门槛定值
差动电流 幅 值／Ａ
１．５９＜ 动 作 门 槛 ２．３８＞ 动 作 门 槛 １．７３＜ 动 作 门 槛 １．７５
通过以上分析，为 避 免 发 生 类 似 事 件 ，可 采 取 降 低 差 动 保 护二次谐波制 动 系 数 （１５％）和 加 强 断 路 器 开 关 特 性 同 期 试 验 的 措 施 ，使 断 路 器 合 闸 不 同 期 满 足 要 求 （≤５ ｍｓ）。
４ 结 语
断路器三相不 同 期 合 闸，容 易 引 起 主 变 差 动 保 护 误 动 作 ， 所以在差动保护中二次谐波制动系数应结合主变充电时的二 次谐波含量合理取值；同时应考 虑 三 相 不 同 期 时 励 磁 涌 流 的 影 响，目前国内变压器 差 动 保 护 二 次 谐 波 制 动 系 数 普 遍 取 １５％， 部分变压器根据运 行 经 验 可 取 １２％。 双 套 配 置 的 变 压 器 保 护 除了二次谐波制动原理外应配置一套利用波形判别原理识别 涌流的差动保 护。 同 时，断 路 器 合 闸 时 三 相 不 同 期 ，对 变 压 器 也会带来较 大 危 害，为 保 证 变 压 器 安 全 及 减 少 差 动 保 护 的 误 动，须在断路器安 装 投 入 运 行 前 、断 路 器 检 修 后 重 新 投 运 前 认 真调试，使三相合 闸 同 期 性 符 合 产 品 技 术 条 件 的 规 定 ，减 少 因 断路器不同期合闸而对电力设备及电网带来的危害。
基于以上原因，为使变压器空 载 投 入 时 差 动 保 护 可 靠 不 动 作、变压器内部故 障 时 差 动 保 护 能 可 靠 快 速 动 作 ，二 次 谐 波 制 动系数的选取至关重要。制动系 数 选 取 太 小，容 易 导 致 变 压 器 内部故障时差动 保 护 拒 动 ；而 制 动 系 数 选 取 较 大 ，又 易 引 起 变 压器空投时励磁涌流导致的差动保护误动。应结合空充变压 器时的二次谐波含量和变压器长期运行数据取值。
１ 二 次 谐 波 制 动 原 理 的 差 动 保 护 存 在 的 问 题
二次谐波制动原理比较简单，国 内 变 压 器 微 机 保 护 大 都 采 用该原理。但是采 用 该 原 理 的 变 压 器 差 动 保 护 存 在 以 下 ２ 个 问 题 ：（１）励 磁 涌 流 是 暂 态 电 流 ，不 适 合 傅 里 叶 级 数 的 谐 波 分 析 法 ，将 导 致 错 误 结 果 ；（２）很 难 选 择 制 动 比 。
（２）非常规防雷 技 术。 除 了 上 述 常 规 防 雷 技 术 外 ，近 年 来 各种非常规 防 雷 技 术 也 逐 渐 应 用 到 输 电 线 路 的 雷 电 防 护 上。 １）在输电线路中安装 消 雷 器 和 提 前 发 射 接 闪 器 。 通 过 中 和 雷 云电荷，消雷器可以对放电雷 电 流 进 行 抑 制 或 抵 消 。 通 过 提 升 避雷针的接闪能力，提前发射接 闪 器 可 以 扩 大 避 雷 针 的 保 护 范 围。将这两者应用 到 输 电 线 路 上 ，可 以 提 高 其 防 雷 水 平 ，但 由 于对这两种防雷理论的研究还 不 是 十 分 透 彻，因 此 国 际 防 雷 组 织还没有认可这两类防 雷 产 品。２）在 输 电 线 路 安 装 水 柱 引 雷 装置、火箭引雷装置和激光引 雷 装 置 等。 但 目 前 这 些 引 雷 装 置 的 研 究 还 处 于 完 善 阶 段 ，成 熟 产 品 上 市 还 需 要 较 长 的 时 间 。
在变压器内部故障不对称的 情 况 下，尤 其 是 在 变 压 器 附 近 装有无功补偿设备时，会在故障 电 流 中 产 生 较 大 的 二 次 谐 波 分 量，使差动保护被迫制动，直至二 次 谐 波 分 量 衰 减 后 才 能 动 作 ， 从而耽误了切除故障的时间。
随着电力系统的 不 断 发 展 ，变 压 器 单 机 容 量 不 断 增 大 ，大 容量变压器内部严重故障时，谐 波 使 短 路 电 流 中 的 二 次 谐 波 含 量 增 大 ，有 可 能 使 二 次 谐 波 制 动 ，引 起 差 动 保 护 延 时 动 作 。
从故障量分析可 知，１０２ ｍｓ时 刻 差 动 电 流 的 特 征 为 ：Ａ、Ｃ 相差动电流小于动作 门 槛，没 有 参 与 谐 波 闭 锁 的 判 别 ；而 Ｂ 相 差动电流大于动作 门 槛，同 时 谐 波 含 量 小 于 ２０％ 的 闭 锁 门 槛， 满足保护动作条件，故现场 Ｂ 相差动保护动作出口。 ３．３ 应 对 措 施
电气工程与自动化 ◆Ｄｉａｎｑｉｇｏｎｇｃｈｅｎｇ ｙｕ Ｚｉｄｏｎｇｈｕａ
断路器三相不同期合闸对主变差动保护的影响分析
徐凤玲
（海 南 电 网 三 亚 供 电 局 ，海 南 三 亚 ５７２０００） 摘 要 ：国 内１１０ｋＶ 变 压 器 普 遍 采 用 二 次 谐 波 制 动 特 性 的 比 率 差 动 保 护 ，在 实 际 运 行 中 断 路 器 三 相 不 同 期 合 闸 往 往 会 影 响 差 动 保 护 动作特性。现结合某次事故探讨了三相不同期合闸产生的励磁涌流对二次谐波制动原理闭锁差动保护的影响及解决方案。 关 键 词 ：三 相 不 同 期 合 闸 ；差 动 保 护 ；二 次 谐 波
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Ｄｉａｎｑｉｇｏｎｇｃｈｅｎｇ ｙｕ Ｚｉｄｏｎｇｈｕａ◆ 电气工程与自动化
２２０ｋＶ 架空输电线路防雷措施探究
李陈程
（湖 北 省 电 力 公 司 荆 门 供 电 公 司 ，湖 北 荆 门 ４４８０００） 摘 要 ：总 结 了 现 阶 段 我 国 已 有 的 输 电 线 路 防 雷 技 术 ，并 以 荆 门 电 网２２０ｋＶ 架 空 输 电 线 路 为 例 ，在 分 析 雷 击 跳 闸 故 障 原 因 的 基 础 上 ， 有针对性地提出了几点防雷措施。 关 键 词 ：２２０ｋＶ 架 空 输 电 线 路 ；防 雷 ；雷 击 跳 闸
波形图如图１所示。
２ 断 路 器 三 相 合 闸 不 同 期 对 励 磁 涌 流 的 影 响
空载投入三相变压器时，任一相初相角φｕ＝０，都 会 产 生 较 大励磁涌流。断路器三相合闸同 期 和 合 闸 不 同 期 情 况 下 ，变 压 器励磁涌流引起差动保护动作的几率有较大区别。
（１）合闸时三相同期。在三相外施电压ｔ＝０ 时，一 相 初 相 角φｕ＝０，该相产生较大励磁涌流，其他两相初相 角 分 别 为２π／３ 和４π／３，它们不会产生 较 大 励 磁 涌 流 ，所 以 变 压 器 励 磁 涌 流 不 易引起差动保护误动作。
收 稿 日 期 ：２０１４－０３－０４ 作 者 简 介 ：徐 凤 玲 （１９８３—），女 ，宁 夏 中 宁 人 ，工 程 师 ，从 事 继