c制动系统的制动控制

c制动系统的制动控制

自20世纪90年代以来，220kv以上的220kv屋顶保护率一直在70%80%左右，与线路保护相比还存在一些差距。除了忽视压力容量保护操作的可能性较低的原因外，还反映出压力源保护的设计、实施和验证存在的缺陷，并直接影响到各种错误状态下的操作行为。虽然主设备的保护的设计原则是“宁误动，不拒动”，但对于220kV以上变压器保护，在不影响电网安全稳定运行的前提下，还要尽量避免高灵敏度而带来的误动的发生。对变压器保护的设计者，励磁涌流、电流变送器（CT）饱和、区外故障误动等问题一直是保护装置研制的难点。1差动保护1.1偶次谐波判据励磁涌流有3种情况，变压器空载合闸于电网时的初始涌流、外部故障切除后端电压恢复引起的恢复性涌流、投并列运行变压器时出现的和应涌流。对变压器保护一般性的要求是，在空投无故障变压器时不能误动，空投于故障（匝间短路等）变压器时不能拒动。难点在于如何正确区分励磁涌流和故障电流。与故障电流相比，励磁涌流在波形上存在明显的特征，目前比较成熟的方法是二次谐波判据和波形识别判据，分别是：(1)Idφ2>Kxb.2Idφ，判为涌流。Idφ2为差流中的二次谐波分量，Idφ为差流中的基波分量。(2）比较差流正负半周的波形，取，一周内满足的点数小于某一定值，判为涌流。（it为差流的瞬时值，为差流半周前的瞬时值，差流半周后的瞬时值）差流中的奇次谐波对波形正负半周的对称性没有影响，而偶次谐波会引起波形的不对称，二次谐波判据只是采用了经滤波后的二次谐波，而波形识别判据基于采样值计算，充分利用了所有的谐波信息，在灵敏度和可靠性上均高于二次谐波判据。如果以差流中的若干偶次谐波作为制动条件，则构成偶次谐波判据，在理论上可以获得与波形识别判据相当的灵敏度。在具体应用上，采用在变压器角接侧调整电流相位的方法，可消除对称性涌流对波形识别判据的影响。但无论采用哪种涌流制动判据，如果采用分相制动，则合闸于故障时差动保护也不会延时动作。50余组各种不同程度的空投试验（包括合闸于匝间故障），结果表明，在涌流特征明显的情况下，二次谐波和波形识别两种判据均能可靠判别，而目前江苏地区220kV以上的变压器保护，一般就采用了二次谐波原理+波形对称原理的双套差动作为冗余的主保护。1.2饱和判据与差动保护区外故障CT的饱和将会引起不平衡电流。最严重的情况下，如果CT完全饱和，区外故障时，差动保护感受到的差动电流和制动电流，将与区内故障时完全一致，差动保护实质上失去了选择性。CT的饱和有稳态与暂态之分。稳态饱和时，CT励磁电流的正负半周对称，偶次谐波（主要考虑二次谐波）很小，奇次谐波（主要考虑三次谐波）为主要成分；暂态饱和时，励磁电流偏于时间轴一侧，各次谐波均占一定比例，以二次与三次谐波为主，由此构成饱和判据式中，Iφ2,Iφ3为相电流的2、3次谐波，Iφ1为基波。电网中无功补偿设备的增多，各种灵活交流输电技术（FACTS）元件的不断应用，以及超高压长线对地电容的增大，都会引起区内故障时差流中的谐波分量增大。如果采用饱和后闭锁差动的方式，饱和判据在出现误判后，要等到谐波分量衰减后才会开放差动，严重延缓差动的动作速度。可行的解决方法是，判断出饱和后，降低差动保护的灵敏度，改变差动的比率制动特性，将三段折线式比率差动保护改为两段折线式，（如图1所示）增大平行段定值Icd和制动折线斜率。这样，区外故障饱和时，保护可靠不误动；区内故障有一定谐波时，虽然差动保护的动作区缩小，但对于大多数区内严重故障，差动保护依然有足够的灵敏度动作；即使发生区内故障且CT饱和，差动保护也会可靠动作。1.3自适应调整差动动作特性区外故障切除，或下一级线路保护重合后永跳时，因为变压器各侧的CT暂态特性不一致，穿越性的暂态电流在二次侧可能表现出较大的差流，可能会引起差动保护误动。常规的比率差动保护在原理上无法躲避这种异常情况，因此，考虑以下比率差动带可变延时动作的方式。当比率差动的动作特性点由制动区转到动作区时，差动保护经小延时动作，动作时限根据差流自适应调整，差动电流越大则延时越短，差动电流越小则延时越长。延时时间由固定延时和浮动延时组成。式中，Isd为差动速断定值，Id为差动电流，ΔT为最大浮动延时，T0为固定延时。当区外故障切除后，差动动作特性点可能会短时落到动作区（且很可能在第一个拐点附近，不经延时的差动保护极易误动），经自适应延时后，差动保护能够躲过暂态过程；惟一的不利是发生区外转区内故障时，差动保护可能会延时动作；但因为区内故障时差流一般较大，比率差动采用分相判别，延时较小的那一相也只是经小延时动作。2002年江苏曾经发生过3起区外故障引发差动保护（发变组差动、变压器差动）误动的事件，从事后南京自动化设备总厂提供的录波分析，虽不能完全证明是CT饱和或非周期分量过大的原因，但如考虑了以上方法，差动保护不会误动。1.4差动保护动作的判定目前有一种观点认为，差动保护应该具有高灵敏度，在轻微匝间短路（1%～5%）时需要快速反应。为此，比率差动的平行段定值整定为0.3～0.5Ie。作者认为，从运行人员的角度，衡量差动保护动作的结果应该以是否烧铁心为准，只要差动保护在铁心损坏之前动作，就可满足检修的要求。因为即使轻微的匝间短路，也要换掉所有线圈。变压器内部故障应主要依赖于瓦斯继电器，据现场统计，内部故障如果是因为瓦斯继电器动作，检修发现故障点很少；而如果因差动保护动作，至少1/3的绕组已烧坏（几十匝至上百匝）。因此差动保护不必和瓦斯保护比灵敏度，平行段的定值应该放大，不必为了追求对匝间短路灵敏度而牺牲可靠性，同样，对轻微匝间短路的反映能力不应作为差动保护的动作指标。2动态模型试验2.1短路电抗均比500kV自耦变压器，Sn=3×250MVA，额定电压比为500/230±8×1.5%/36.75kV，短路电抗分别：高中（H-M）为0.12Ω，高低（H-L）为0.4Ω，中低（M-L）为0.26Ω。2.2故障自适应功能试验的保护装置，采用了二次谐波和波形对称的两种涌流识别原理，并设有文中所述的CT饱和识别元件以及转换型故障的自适应功能，动模的重点考察项目为：(1）模拟由于发生区外故障，使220kV侧CT处于饱和状态时的现象(2）手合断路器于故障变压器(3）在系统大方式下，分别空投变压器于500kV侧及220kV侧。经多次试验，证明二次谐波与波形对称原理具有类似的动作特性，文中提出的CT饱和处理方法也证明是有效的。3低压侧投资保护变压器的后备保护一般配置复压（方向）过流和零序（方向）过流保护。中压侧、低压侧接有大量电动机时，复压过流保护的灵敏度和各侧的配合存在一定的问题，对低压侧母线没有母线保护的变压器，必须设置一段时限速断的纯电流保护作为低压侧母线故障的后备。对于按90o接线的相间方向元件，在一些特定条件下可能误动，在电压低时采用记忆电压比相，如果发生区外三相短路，再发展为区内三相短路，方向元件拒动，这也是无法解决的问题。4直流小中聚合物熔断器分配对于220kV及以上变压器保护，普遍采用双主双后的配置方案，因此，保护的直流电源应该引自两组不同的直流蓄电池，或一组直流蓄电池通过直流熔断器分配成不同组直流小母线；引入的电压回路来自同一组PT，通过熔断器分配成不同组交流电压小母线。电流回路应该采用不同的CT，理想的方案是两套差动保护分别