浅谈变电运行的安全性

浅谈变电运行的安全性

1、次高压设备为了保证能源系统的运营，必须监控和测量能源设备的运行。但一般的测量和保护装置不能直接接入一次高压设备,而需要将一次系统的高电压和大电流按比例变换成低电压和小电流,供给测量仪表和保护装置使用。执行这些变换任务的设备,最常见的就是我们通常所说的互感器。进行电压转换的是电压互感器,而进行电流转换的互感器为电流互感器,简称为CT。2、电流传感器工作原理2.1出入线二次摩擦比对电流系统二次织构的影响,可将其上升至充放电、在充放电的导线二次织用于电力系统中的电流互感器,其一次绕组通常是一次设备的进出导线,只有1匝或2匝,二次额定电流通常是1A或5A,故其二次匝数很多。例如,变比为1250/5的电流互感器,其一次绕组为1匝时,二次绕组为250匝。2.2电流整体模型误差在具有铁芯的电流互感器中,铁芯中存在励磁电流,励磁阻抗一般为电抗性质,而二次负载一般为阻抗性质,因此在二次电动势的作用下,I2与I1相位不同,幅值也不同。下面为电流互感器的等值回路及角误差示意图。忽略本身材料的影响,由上图可知:1)当励磁阻抗Zm不变时,二次阻抗越大,I0越大,电流互感器的比误差越大。当阻抗不变时,Zm越小,电流互感器的比误差越大。2)当电流互感器二次负载为纯电阻(Zn=0)时,角误差最大。当Z2为0时,即负载为纯电感时,角误差等于0。对电流互感器的误差要求,一般为幅值误差小于10%,角度误差小于70°。2.3电流整体饱正常运行时,负载阻抗很小,因为电流互感器铁芯磁通不饱和,励磁阻抗Xm很大,因此,可忽略励磁电流Im,一次和二次绕组磁势平衡。当铁芯磁通密度增大至饱和时,Zm会随饱和的程度而大幅下降,此时Im已不可忽略,即I1与I2不再是线性比例关系。电流互感器饱和的原因有两种:一是一次电流过大引起铁芯磁通密度过大;二是二次负载过大,导致二次电压增大,使得铁芯磁通密度增大,铁芯因此而饱和。饱和电流互感器有如下特点:1)其内阻大大减小,极限情况下近似等于零。2)二次电流减小,且波形发生畸变,高次谐波分量很大。3)在一次故障电流波形过零点附近,饱和电流互感器恢复线性传递关系。4)一次系统故障瞬间,电流互感器不会马上饱和,通常滞后3~5m/s。在通用规程中,规定运行中电流互感器二次不得开路。3、谱电阻器的饱和光谱电阻器对保护的影响3.1影响电流保护的因素3.1.1短路电流通过变式中:IJ——为流入继电器的短路二次值Ip——为电流继电器的定值根据上式可知,电流互感器饱和后,二次侧等效动作电流IJ变小,可能会引起保护拒动,这一点在速断保护中尤其显著。10kV线路出口处短路电流一般很小,特别是远离电源,系统阻抗较大时,但随着系统规模扩大,10kV系统短路电流随着变大,可以达到电流互感器一次额定电流的几百倍,系统中原有的一些能正常运行的变比小的电流互感器就可能饱和。另一方面,短路故障是一个暂态过程,短路电流中含大量非同期分量,又进一步加速电流互感器饱和。当10kV线路短路时,由于电流互感器饱和,感应到二次侧的电流会很小或接近于零,保护装置拒动。故障由于母联开关或主变低压侧开关切除,不但延长了故障时间,会使故障范围扩大,影响供电可靠性,而且严重威胁运行设备安全。3.1.2电流为零时也会拒动根据前面分析,导致电流互感器饱和的两种情况,可知电流互感器严重饱和时,一次电流全部转化为励磁电流。二次感应电流为零,则流过电流继电器的电流也为零,保护装置就会拒动。避免这种情况主要从两点入手:1)在选择电流互感器是,变比不能选得太小,要考虑线路短路时电流互感器饱和问题。一般10kV线路保护电流互感器变比最好大于300/5。2)尽量减小电流互感器二次负载阻抗,尽量避免保护和计量共用电流互感器,缩短二次电缆长度及加大二次电缆截面积。10kV线路保护,测控合一的产品,可在开关室就地安装,这样能有效减小二次回路阻抗,防止电流互感器饱和。3.2影响牧草差动的保护3.2.1次侧电流差动原理电力系统中的母线广泛采用电流差动式保护,对电流互感器二次侧电流瞬时值差动的原理,可方便地实现母线快速保护,然而在母线区外短路故障时,一般会出现电流互感器饱和现象,电流互感器饱和后不能正确传变一次侧电流,使二次侧电流差动原理的基础得到破坏,从而导致保护的误动作。3.2.2差流35/s根据电流互感器饱和的特征,可知出现故障时,由于铁芯中的磁通不能发生突变,电流互感器不能立即进入饱和区,而是存在一个3~5m/s的线性传递区。当母线上发生故障时,母线电压和出线电流将发生很大的变化,与此同时,在差动元件中出现差流,即工频电压或工频电流的变化与差动元件中的差流是同时出现的。当母差保护区外发生故障某组电流互感器饱和时,母线电压即各出线电流立即出现变化,但由于故障后,3~5m/s电流互感器磁路才会饱和,因此,差动元件中的差流比故障电压和故障电流晚出现3~5m/s。在母线差动保护中,当工频电流变化量或工频电压变化量与差动元件中的差流同时出现时,认定是区内故障开放差动保护,而当工频电流变化量或工频电压变化量比差动元件中差流出现早时,则认为差动元件中的差流是区外故障时电流互感器饱和产生的,立即将差动保护闭锁,差流正常后延时返回。3.3影响压力保护的影响3.3.1可靠性重视不够所用变压器是一种比较特殊的设备容量较小但可靠性要求非常高,而且安装位置特殊,一般接在10kV或35kV母线上,其高压侧短路电流等于系统短路电流,低压侧出口短路电流也较大。一直对所用变压器保护的可靠性重视不够,这将对所用变压器直至整个10kV系统的安全运行造成很大威胁。传统的所用变压器使用熔断器保护,其安全可靠性较高,但随着系统短路容量的增大,以及综合自动化的要求提高,这种方式满足不了要求。现在新建或改造变电所,特别是综合自动化所,大多配置所用变压器开关柜,保护配置也和10kV线路相似,而往往忽视了保护用电流互感器饱和问题。由于所用变压器容量小,一次额定电流较小,保护计量共用电流互感器,为了保证计量的准确性,设计时电流互感器变比很小,有的地方甚至选择10/5。这样一来,当所用变压器故障时,电流互感器将严重饱和,感应到的二次电流几乎为零,使所用变压器保护拒动。3.3.2保护用电流东北部和电流变压器解决所用变压器保护拒动问题,应从合理配置保护入手,其电流互感器的选择要考虑所用变压器故障时的饱和问题;同时,计量用电流互感器一定要与保护用电流互感器分开,保护用电流互感器装设在高压侧,以保证对所用变压器的保护,计量用电流互感器装设在所用变压器低压侧,以保证计量的精度;在定值整定方面,电流速断保护可按所用变压器低压出口短路电流进行整定,过负荷按所用变压器容量整定。4、次极性端的安装电流互感器绕组的布置要把握两个原则,一是要防止出现保护死区,二是要躲过互感器易发生故障的部分,为防止死区,一般要求各种保护的保护范围之家要有交叉,同时有求电流互感器一次侧极性端必须安装在母线侧。这是因为互感器二次绕组的排列是以互感器一次极性端为参考的。如果一次极性端放置错误,那么尽管在二次绕组的分配上考虑到交叉问题,仍然会出现保护范围的死区。另外,由于互感器底部最容易发生故障,而母线保护动作停电范围太大,因此一般有注意母线保护要尽量躲开互感器底部。可以看出,母线差动保护与两套线路保护均有重叠区域,任一套线路保护退出运行均不会产生死区。5、电流传感器的连接地点5.1接地校核运行中电流互感器的一次接地点有外壳接地和电流互感器末屏接地,下面分别说明其接地的作用。外壳接地:防止外壳处于电场中,感应一定电压,破坏外部绝缘,威胁人身安全,所以必须将外壳接地,《十八项反措》规定其接地应有两根与主接地网不同干线的连接,且需满足热稳定校核的要求。末屏接地:电流互感器的主绝缘是十多层油纸电容,相当于十多层电容串联而成,最外一层电容为末屏层。末屏接地时,一次对地电压均匀分布在各层之间;若末屏不接地,使末屏对地变成绝缘,由于交流电路的集肤效应,高电场主要移向靠近表面的绝缘层上,在最外层产生高电压,最高可达几万伏。由于小套管上绝缘距离短,在几万伏电压长时间作用,使绝缘击穿,使电流互感器爆裂。5.2电流整体接地保护安全电流互感器的二次回路必须且只能有一点接地,一般在端子箱经端子排接地。但对于有几组电流互感器连接在一起的保护装置,如母差保护、主变差动保护等,则应在保护屏上经端子排接地。电流互感器二次回路必须有一点接地是为了人身和二次设备的安全。若二次回路没有接地点,接在电流互感器一次侧的高电压,将通过互感器的一、二次绕组间的分布电容和二次回路的对地电容形成电压,将高电压引入二次回路。如果二次回路有接地点,则二次回路电容被短接,分到二次回路的高压侧电压为零,从而达到保护安全的目的。电流互感器二次回路只能一点接地。在电流互感器二次回路中,如果正好在继电器电流线圈的两侧都有