110kV变压器间隙零序保护动作分析及措施杨福

2012年7月
内蒙古科技与经济
July 2012
　第14期总第264期
Inner M o ngo lia Science T echnolo gy &Economy N o .14T o tal N o .264
110kV 变压器间隙零序保护动作分析及措施
杨　福,黄建英
(包头供电局,内蒙古包头　014030)
摘　要:介绍了变压器中性点间隙零序保护的动作原理,用实例分析了间隙零序保护动作的全过程,并针对现场实际,提出了提高变压器间隙零序保护可靠动作的措施。

关键词:变压器;间隙保护
中图分类号:T M 403.5 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)14—0066—01 为了避免系统发生接地故障时,中性点不接地的变压器由于某种原因中性点电压升高造成中性点绝缘损坏,在变压器中性点安装一个放电间隙,放电间隙的另一端接地。

当中性点电压升高至一定值时,放电间隙击穿接地,保护了变压器中性点的绝缘安全。

笔者用实例对间隙零序保护动作原理及原因进行了分析,并提出了提高间隙零序保护动作可靠性措施。

1　故障时的运行方式
召庙变1、2号主变运行,210、110中性点隔离开关合,220、120中性点隔离开关断;220kV I 、II 母经母联212断路器并列运行;110kV I 、II 母经母联112断路器并列运行,101、151、153、155断路器、119电压互感器在I 母运行,102、152、156断路器、129电压互感器在II 母运行。

北重变召北线111断路器带110kV I 母、181电压互感器、1号主变运行,951断路器带10kV I 母981电压互感器、961站用变及5路10kV 出线运行。

电气一次设备联络如图1
所示。

图1　电气一次设备联络
2　事故经过
2010-7-25T 10:21内蒙古包头供电局220kV 召庙变151召北线线路发生故障,保护动作报告显示为A 相永久性接地故障,召庙变151保护零序I 段、距离I 段保护动作,重合闸动作,重合到故障点后,151保护装置距离加速、零序I 段、距离I 段保护动作跳开151断路器;同时110kV 北重变1号主变高压侧间隙零序保护动作,跳开111、951断路器,北重变全站失电。

3　保护动作分析
根据召庙变110kV 故障录波器分析:151召北线线路发生A 相永久性接地故障,151召北线保护
装置动作正确。

由北重变现场录波及动作报告分析:间隙零序动作电流大于整定值,所以高压侧间隙零序保护动作,跳开主变两侧断路器。

4　间隙零序保护动作原因分析4.1　构成原理
为防止工频过电压对变压器的危害,110kV 及以上中性点不接地变压器采用了放电间隙保护。

放电间隙装于变压器中性点与地线之间。

当系统发生接地故障,有关的中性点直接接地变压器全部跳闸后,而带电源的中性点不接地变压器仍保留在故障电网中,电网零序电压升高到接近额定相电压,对变电压器绝缘有较大危害的情况下,放电间隙放电,以降低对地电压,防止变压器绝缘损坏。

但放电间隙不能长时间通电流,需要通过间隙零序电流保护,将变压器从故障电网中切除。

放电间隙零序电流保护装于放电间隙回路内,如图2所示。

当放电间隙击穿接地以后,放电间隙处将流过一个电流。

该电流由于是在相当于中性点接地的线上流过,所以是电流,利用该电流可以构成间隙零序电流保护。

当3I 0电流大于整定值时,保护迅速动作,
将变压器跳开。

图2　间隙零序过流保护原理接线图
正常运行时放电间隙回路无电流,因此允许保护有较低的零序电流动作值,一般取一次电流100A 或更小。

因为放电间隙在电网接地故障时不轻易放电,继电器持续动作意味着电网中确实出现了足以危害变压器绝缘的工频过电压,保护动作时间较短,一般为0.5s 左右。

所以间隙零序电流保护是保护变压器绝缘不受工频过电压的破坏的主保护。

4.2　动作原因分析
从北重变录波过程中分析,发现间隙零序动作前,110kV 侧母线三相电压(下转第69页)
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收稿日期:2012-04-20
作者简介:杨福(1961—),男,汉族,毕业于包头市职工大学,电力企业管理专业,助理工程师,现从事变电安全专责管理
工作。

　扈彤利,等・首级GP S 平面控制网质量控制
2012年第14期
看出导致精度低的原因是大牌店处于整个GPS 网的边缘且离起算点较远,图形条件、几何条件均不甚理想,由基线的观测数据图可以看出,卫星的信号条件极差也是导致精度低的主要原因之一。

以II 古山和III 敖包山东起算,二维约束平差精度最弱的基线是DPD →I 001,相对中误差为1:58296。

经过分析可以看出导致精度低的原因是大牌店处于整个GP S 网的边缘,图形条件、几何条件均不甚理想,观测数据卫星空间分布位置(PDOP )不理想是导致精度低的原因之一。

3.1.2　以III 后卜古苏和II 敖包山西起算以II 古山和III 敖包山东起算精度对比分析。

经分析数据可以看出相同基线解算条件下,各基线边的中误差和相对中误差的差值,明显看出不同的起算点导致网中的最弱边不同。

以III 后卜古苏和II 敖包山西起算,二维约束平差精度最弱的基线是AOBD →DP D ,相对中误差为1:58683。

II 古山和III 敖包山东起算,二维约束平差精度最弱的基线是DPD →I 001,相对中误差为1:58296,两种解算条件下各条基线边误差和相对中误差不同,但大致走向前者条件优于后者,前者各基线边精度比后者均匀,多数基线边精度高于后者。

3.2　检核点坐标实测值与理论值精度对比分析3.2.1　以III 后卜古苏和II 敖包山西起算。

检核点III 敖包山东理论值与实测值相比较可知,△X=0.226m,△Y=-0.354m,点位误差为0.420。

检核点II 古山△X=0.272,△Y=-0.089,点位误差为0.286m 。

检核点II 大牌店△X=-0.148,△Y=-0.350,点位误差为0.380m,均满足规范要求。

点位精度较低的原因是离已知点较远,图形条件、几何强度不理想,处于边缘位置的边,但均满足规范要求的精度。

精度较高的是各种条件都理想的点。

3.2.2　以II 古山和III 敖包山东起算。

检核点II 敖包山西理论值与实测值相比较可知,△X =-0.492m ,△Y =0.237m ,点位误差为0.546。

检核点III 后卜古苏△X =-0.111,△Y =0.153,点位误差为0.189m 。

检核点II 大牌店△X =-0.487,△Y =-0.002,点位误差为0.487m ,均满足规范要求。

3.3　结果分析
由两种方案的对比可以看出,不同的GPS 网起算点解算出的网点精度不同,由于起算点在网形中的位置使各个检核点实测值与理论值差值不同,GPS 网的走向决定了误差椭圆的北向和东向比例不同。

由不同起算点基线解算精度对比和检核点坐标实测值与理论值精度对比可以清楚的看出以III 后卜古苏和II 敖包山(西)起算明显比以II 古山和III 敖包山(东)起算精度高,更合理。

究其原因整个GPS 网南北长度大于东西,III 后卜古苏和II 敖包山(西)处于南北边缘,它们的控制范围大于II 古山和III 敖包山(东)做起算点,固定这两点使整个网形物理稳定性更强,以这两点起算是最理想的选择。

3.4　加大观测值权GPS 点位精度对比分析
在本GP S 网中由于图形几何条件和观测条件均不理想,为了达到测图所要求的控制网等级,对网中部分GP S 点进行多余观测,加大了观测值的权,也就是和其他GPS 点联测,增加了观测时段数,增强了点的稳定性使误差椭圆精度分布均匀。

现将部分观测时段数删除,相当于取消加权处理。

对加权后和非加权进行精度对比分析。

加权后60条基线,非加权42条基线。

以II 敖包山西和III 后卜古苏为起算点,进行精度分析。

加权和非加权最弱基线同为AOBD →DPD,进行对比分析加权后相对中误差为1:58683,非加权为1:46176,最弱边精度提高了一万二千分之一,其他相同的基线边也有显著提高。

由此可知,在布设高等级的GP S 网时,增加多余观测,加大观测值的权是提高精度,是达到规范要求精度的强有力手段。

对两组数据的中误差进行比较可以得出GPS 高程拟合的精度与拟合所使用的方法有关,测区内已知点的分布、已知点的个数都有着密切的关系,一般来说,采用同样的拟合方法,已知点的数量越多、点位分布越均匀,则拟合精度越高。

尤其在地形变化比较大的地方,应尽量多的利用已知点来进行高程拟合。

(上接第66页)　很低,其中A 相最大值为7.8V ,B 相最大值为13.7V ,C 相最大值为17.7V ,电压特性异常(正常情况为:A 相短路接地,故障切除前电压很低,B 、C 相两相电压正常;故障切除后,三相电压为0)。

对应电气一次设备联络图,当召北线发生A 相永久性接地故障时,线路保护动作,跳开召庙变侧151断路器;某一时刻北重变高压侧间隙被击穿,主变间隙保护开始计时。

此时,如果北重变10kV 侧带有大容量旋转负荷,那么旋转负荷将在10kV 侧产生反电动势,从10kV 侧为北重变供电;北重变由于接地故障没有切除,主变带故障运行,高压侧间隙持续被击穿,放
电间隙处3I
0电流达到整定值,且间隙零序电流保护不返回,延时0.5s 保护动作,跳开高压侧111和低压侧951断路器,切除故障。

5　提高间隙零序保护动作可靠性措施
运行实践表明,曾因变压器中性点放电间隙误击穿致使间隙保护误动作的现象较多。

因此为了提
高间隙保护的工作可靠性,正确地整定放电间隙的间隙距离是非常必要的。

在计算放电间隙的间隙距离之前,首先要确定危及变压器中性点安全的决定因素。

即首先要根据变压器所在系统的正序阻抗及零序阻抗的大小,计算电力系统发生了接地故障又失去中性点接地时是否会危及变压器中性点的绝缘,如不危及时,应根据冲击过电压来选择放电间隙的间隙距离。

放电间隙距离的选择,应根据变压器绝缘等级、中性点能承受的过电压数及采用的放电间隙类型计算确定。

另外,为提高间隙保护的性能,间隙电流互感器的变比应较小。

由于变压器零序保护所用的零序电流互感器较大,故间隙电流互感器应单独设置。

[参考文献]
[1]　杨新民,杨隽琳.电力系统微机继电保护培训
教材(第二版)[M ].北京:中国电力出版社,2008.
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