500kV主变低压侧电抗器保护配置方式的探讨

浙江电力　２０１１年第３期　ＺＨＥＪＩＡＮＧ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＰＯＷＥＲ　ｌ９　５００　ｋＶ主变低压侧电抗器保护配置方式的探讨　张伟耀　（绍兴电力局，浙江绍兴３１２０００）　摘　要：通过相量图分析各类典型故障后电流电压的变化，对５００　ｋＶ主变低压侧干式电抗器开关及　流变位于中性点侧接线方式下的保护方式进行了讨论。通过分析近年来电抗器发生的故障，并结合实　际运行情况，积极探讨保护的最佳配置方式。　关键词：低压电抗器；故障；保护；配置　中图分类号：ＴＭ７７１　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００７—１８８１（２０１１）０３—００１９—０２　Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ｏｎ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　Ｒｅａｃｔｏｒ　ｏｎ　Ｌｏｗ－ｖｏｌｔａｇｅ　Ｓｉｄｅ　ｏｆ　５００　ｋＶ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ＺＨＡＮＧ　Ｗｅｉ—ｙａｏ　（Ｓｈａｏｘｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｉｒｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｂｕｒｅａｕ，Ｓｈａｏｘｉｎｇ　Ｚｈｅｊｉａｎｇ　３１２０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ａｎｄ　ｖｏｌｔａｇｅ　ａｆｔｅｒ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｔｙｐｉｃａｌ　ｆａｕｌｔｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｐｈａｓｏｒ　ｄｉａｇｒａｍ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｎｅｕｔｒａｌ　ｐｏｉｎｔ　ｓｉｄｅ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｍｏｄｅ　ｏｆ　ｓｗｉｔｃｈ　ａｎｄ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ｏｆ　ｄｒｙ—ｔｙｐｅ　ｒｅａｃｔｏｒ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｌｏｗ—ｖｏｌｔａｇｅ　ｓｉｄｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　５００　ｋＶ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ．Ｔｈｅ　ｂｅｓｔ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｐｌａｎ　ｉｓ　ｅｘｐｌｏｒｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｒｅａｃｔｏｒ　ｆａｕｌｔｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｒｅｃｅｎｔ　ｙｅａｒｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｌｏｗ—ｖｏｌｔａｇｅ　ｒｅａｃｔｏｒ；ｆａｕｌｔ；ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　为了方便对系统电压进行调节，５００　ｋＶ主变　低压侧通常安装了大量干式电抗器，在一部分　５００　ｋＶ变电站设计时。干式电抗器往往采用开　关及电流互感器位于中性点侧的接线方式，见图　１。但这种接线方式在节约投资的同时也给电抗　器保护的配置带来一些问题。　由于尚未制订关于５００　ｋＶ主变低压侧干式　电抗器保护配置的标准和规程。所以有不同的保　护配置方式。比较典型的有：只配低电流保护；　电抗器　电抗器　电抗器电抗器　只配过电流保护：低电流加过电流保护。保护出　图ｌ　５ｏｏ　ｋＶ主变及电抗器接线　口均跳主变低压开关，如果没有安装低压开关的．　则跳主变高中压侧开关。为使电抗器故障时保护　障相电流增加为原额定相电流的３倍．非故障相　能可靠动作，有必要对保护配置方式加以探讨。　电流增加为原额定相电流的、／厂　倍，各线电压仍　１电抗器故障的分析　保持不变　在实际运行中，当电抗器发生单相匝间短路　１．１干式电抗器一相完全短路　时，根据短路程度不同，故障后三相电流都较完　由图２可见，当电抗器一相完全短路时，故　全短路时有所降低。但最终各相电流表现的是过　２０　张伟耀：５００　ｋＶ主变低压侧电抗器保护配置方式的探讨　２０１１年第３期　图２电抗器单相短路相量图　电流，而不是低电流。并且，这与匝间短路时是　否发生接地及电流互感器与电抗器的接线位置无　关。根据以上分析，应配置过电流保护快速正确　地切除此类故障。　１．２两相及以上短路或接地故障　电抗器二相间短路或单相接地短路故障示意　见图３，由图３可知，在电抗器之前发生两相及　以上短路或接地故障时，所有故障电流均在电流　互感器之前形成环流，ｄ　或接地电流，ｄ２，流人电　流互感器的电流　为零。此时，只要闭锁措施可　靠，动作电流整定合适，欠电流保护动作时间可　以设置得很短。使故障能以最快的速度切除。当　同类故障发生在主变低压引线之后至电流互感器　之前时，根据短路时的阻抗不同，，ｄ　或　与之前　相比会有所下降，但仍占大部分，流入电流互感　器的电流　，只占一小部分，表现为低电流。低　电流保护同样能可靠快速地切除故障，保证系统　的安全　图３　电抗器两相短路或接地时的故障电流　主变低压侧虽然安装有低压侧过流保护，作　为低压侧两相及以上短路或接地故障的后备，动　作时间整定为２　ｓ。但是该保护的灵敏度范围只　考虑到低压母线，对低压母线之后的两相及以上　短路接地故障不一定能够可靠动作，而且动作时　间过长，影响系统的稳定运行。　为能可靠而快速地切除主变低压侧的两相及　以上短路或接地故障，应配置欠电流保护。　２干式空心电抗器故障实例　从近２０年的干式空心电抗器运行情况分析。　干式电抗器在运行中主要暴露出以下两个方面的　问题：　（１）内部绝缘击穿起火烧毁。这是由于干式　电抗器运行过程中的高温环境，导致内部绝缘缺　陷逐渐暴露．最终导致匝间绝缘损坏而在运行中　起火烧毁。另外，操作过电压也可能引起匝问绝　缘击穿而导致电抗器起火烧毁。　（２）表面树枝状放电。户外使用的干式空心　电抗器在运行３～５年后．线圈外表面出现了大面　积树枝状放电且发展迅速，损坏导线绝缘引起电　抗器的烧毁。　从以上分析可知．干式空心电抗器故障率最　高的就是单相匝间短路故障引起燃烧。　如某５００　ｋＶ变电站于２００９年１１月２７　Ｅｌ　０６：２４，２号主变１号电抗器Ｂ相发生绝缘击穿　故障，跳开２号主变开关。　当时接线方式见图１。２号主变１号电抗器　运行。系统电压正常。电抗器负荷电流为９９２．９　Ａ。２００５年投运至今设备运行、试验情况均正常，　且２００９年ｌ０月１４日电抗器检查试验数据合格，　同年１０月及１１月红外测温情况正常。　事后观察，２号主变１号电抗器Ｂ相底部西　南端支持瓷瓶上方有明显短路击穿痕迹（见图４）。　图４　２号主变１号电抗器Ｂ相故障点　保护投人及动作情况：只投入过电流保护Ｉ，　Ⅱ段。过电流Ｉ段整定３．１　Ａ，０　Ｓ；ＩＩ段整定　０．９３　Ａ．０．６　ｓ，保护出Ｍ跳主变低压开关。０６：２４　２号主变１号电抗器保护过流Ⅱ段动作。二次动　作电流，Ｉ１：１．７６　Ａ，一次电流为，Ｒ：２８ｌ６　Ａ。　（下转第３０页）　３０　蔡源，等：ＦＫＧ１Ｎ型液压机构内部渗漏分析判断及处理　２０１１年第３期　形成酸、胶质和油泥，也能析出油中的添加剂，　件采购周期长、费用高，对开关中一些易损部件　一降低润滑性；溶于液压油中的微量水能加速高应　力部件的磨损；还会使控制阀粘结。　水进入液压系统一是液压机构本身密封不　定要有采购计划并备足好安全数量。　（４）加强对装配工艺和执行标准的管理，开　展形式多样的技术培训和技术管理工作，有效提　高检修人员技能水平和全面分析判断处理问题的　好，尤其是低压油箱。由于新安江水电厂特殊地　理位置。空气湿度较大，低压油箱顶部密封不严　能力。　致使水分侵入。因此，机构箱中的加热器一定要　投入，尤其在夏季和检修状态下。二是新油中本　４　结语　身掺杂的水分。新油特别是长期放置的油水分指　液压机构由于速度特性平稳，体积小，操作　标往往不合格，在机构换油或补充新油时，一定　功率大，广泛用于高压开关设备。而渗漏油、打　要经过滤油机过滤后方可使用。　压频繁等是液压机构常见的主要问题，只有熟悉　（２）防止空气进入。液压油中含有气体也会　原理。才能快速地判断故障部位，减少工作量，　使油泵启动频繁，并使油质加速老化。在每次换　减少停电时间，使问题快速、准确、可靠地得到　油或补油维护中要多排气．同时要将油加至规定　解决　油位，以保证泵的吸入油管在油箱液面以下，阻　止空气吸入。　参考文献：　３．２加强设备现场维护管理　【１】　陈化钢，张开贤，程玉兰，等．电力设备异常运行事故处　（１）每２～３年过滤或更换液压油、清洗阀系　理［Ｍ］．北京：中国水利水电出版社，１９９８．　统和液压管道，更换油过滤器，清除油箱底部的　［２】　ＧＥＣ　ＡＬＳＴＯＭ．ＳＦ６断路器ＦＫＧ型安装维护说明书【Ｇ】．　油泥和杂质，必要时对液压系统压力表、压力安　１９９８．　全阀进行校验，防止操作机构压力异常升高。　（２）运行时间在ｌ０年以上的液压机构，如其　收稿日期：２０１０－０６－０４　高压油系统内的主阀件出现问题．则对整个液压　作者简介：蔡源（１９６９一），男，江苏海门人，工程师，从事　操作机构进行更换，如低压油系统元件出现问　发电厂检修技术管理工作。　题，则只更换该元件。　（本文编辑：杨勇）　（３）加强备品的管理，由于进口设备的零部　（上接第２Ｏ页）　电流或过电流保护存在一定的安全隐患。当设备　３　结语　发生故障时．保护装置均有可能拒动，扩大事故　范围，造成更大的损失。　从以上分析可知，当５００　ｋＶ主变低压侧干　式电抗器采用开关及电流互感器接于中性点侧接　参考文献：　线方式时，为可靠切除电抗器故障率最高的单相　［１】　钱之银，杨凌辉，朱峰，等．并联干式电抗器故障原因分　匝间短路引起燃烧的故障，必须安装过电流保　析．华东电力，２０００，２８（４）：１０—１３．　护　而为了能在主变低压引线之后至电流互感器　之前发生两相及以上短路或接地故障时，电抗器　收稿日期：２０１０－０７－０１　能正确动作切除故障，电抗器保护还应配置低电　作者简介：张伟耀（１９７０一），男，浙江绍兴人，工程师，主要　流保护。所以，５００　ｋＶ主变低压侧干式电抗器的　从事变电运行管理工作。　最佳配置方式为过电流加低电流保护。只配置低　（本文编辑：杨　勇）