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第42卷第24期2014年12月16曰电力系统保护与控制PowerSystemProtectionandContro1VO1.42NO.24Dec.16.2014交流特高压变电站站用变保护技术方案宋小会,杨建翔,郭志忠,樊占峰(1.哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,黑龙江哈尔滨150001;2.西安科技大学电气与控制工程学院陕西西安710054;3.许继集团,河南许昌461000)摘要:特高压交流变电站站用电系统通常采用2级降压的方式,2级串联变压器的主保护差动需引接110k'V和380V侧的cT电流。在低压侧故障时,低压侧电流有几十千安培,而折算到高压侧仅几百安培,由于两侧电流数据相差较大,给站用“”变的cT选型及站用变保护的配置、原理、整定带来一些问题。通过研究皖电东送特高压工程的淮南变电站低压侧设备配置方案和接线方式,结合实际工程情况及设备参数,分析了特高压交流变电站站用变保护的特殊问题。提出采用一套保护装置中配置双套电流转换插件及两套差动保护、后备保护的技术方案,并建立动模系统验证了该原理方案的可行性。关键词:特高压;站用变保护;差动保护;后备保护;双CT接入ProtectionofstationtransformerofUHVACsubstationstationtechnologysolutions———SONGXiao-hui,YANGJianxiang,GUOZhizhong,FANZhanfeng’(1.InstituteofElec ̄icalEngineeringandAutomation,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China;2.XianUniversity’ofScienceandTechnology,Xiall710054,China;3.XJGroupCorporation,Xuchang461000,China)——Abstract:UHVACsubstationauxiliarypowersystemusuallyadoptstwostagestepdownapproach.andlevel2seriestransformerdifferentialprotectionneedstobeledbytheCTof110kVand380Vsidecurrent.Whenlowvoltagesidefailureoccurs,thelowvoltagesidecurrentdozensthousandamperes,convertingittothehighside,itisonlyafewhundredamperes.Becauseofthelargedifferenceonbothsidesofthecurrentdata,itbringssomeproblemsonCTmodelselectionandconfiguration,principle,andsettingofstationtransformerprotection.Throughthestudyoftheconfigurationandconnectionmodeoflowvoltagesideof1000kVUHVHuainansubstationequipment,combinedwiththeactualengineeringconditionsandequipmentparameters,thispaperanalyzestheUHVACsubstationstationwithtransformerprotectionspecialproblems.putsforwardthetechnologysolutionthatasetofprotectiondeviceisconfiguredinthedoublesetofcurrentconversionmoduleandtwosetsofdifferentialprotectionandbackupprotection,andestablishesadynamicmodelsystemtoverifythefeasibilityofthisprinciplescheme.Keywords:UHV;stationtransformerprotection;differentialprotection;backupprotection;doubleCTaccess中图分类号:TM764文献标识码:A—文章编号:1674-3415(2014)24.Ol10060引言随着晋东南.荆门交流特高压示范工程的成功投运并安全运行,以及我国第二个特高压交流输电“”工程皖电东送的成功建设及投入运行,标志着我国交流特高压输变电技术迈向了一个新的台阶。特高压变压器采用主体变压器和调压变压器补偿变压器的分体结构,其对应的保护配置方案与超高压不同,除了配置本体变压器差动保护,还要特殊考虑调压变压器和补偿变压器差动保护。特高压变压器空充时,调压变压器的励磁涌流二次谐波含量低,采用二次谐波按相制动原理调压变保护可能出现误动,文献【1】中提出消磁法来改善励磁涌流特性,提高现有特高压变压器差动保护识别励磁涌流的能力。对于超高压变电站的站用变保护的配置和原理相对简单,原理与技术比较成熟。交流特高压变电站低压侧具有电压等级高、设备容量大和结构特殊等特点,因此对继电保护的动作性能和可靠性要求更高,应认真研究分析其特征及对继电保护的影响,采取更有针对性的措施和方案保证其动作速度、灵敏度、选择性和可靠性J。本文结合皖电东送特高压工程的淮南变电站实际工程情况及设备参数,分析正常运行和故障时的系统特征并分析对常规站用变保护的影响,提出适用于特高压变电站宋小会,等交流特高压变电站站用变保护技术方案一111.站用变的保护配置方案和原理实现方案,最后建立动模系统进行了试验验证。1特高压变电站低压侧设备配置和接线方式1.1特高压变电站低压侧的选择特高压变电站的主变低压侧无功补偿容量大,主变低压侧若采用传统超高压非常成熟的35kV或66kV电压等级,当低压侧系统发生故障时,低压侧设备故障电流将很大,达到几千安,从而造成无功设备支路的断路器制造难度较大;若采用220kv电压等级,1000kV主变低压侧绕组制造难度会较大。综合分析考虑,1000kV变电站低压侧系统采用110kV电压等级【3]。考虑到变电站站内110kV母线发生故障的可能性极小,因此特高压变电站110kV接线形式一般采用单母线接线。该接线具有简单清晰、设备少、操作方便以及便于扩建的优点。“”本文以皖电东送工程的淮南变为例说明特高压变电站低压侧设备配置和接线方式。淮南站110kV站用电系统设置了3组站用变压器,其中1号工作变压器接至I号主变低压侧I10kV母线,0号备用变压器引接站35kV外电源,2号工作变压器接至2号主变低压侧110kV母线。380V系统采用中性点直接接地方式并设3段380V母线,母线按变压器分为工作I段、工作II段和备用段,如图1所示。引自l号主变低压侧I】0kV配电装置引自2号主变低压侧110kV配电装置图1淮南l000kV变电站站用电系统接线图Fig.1Auxiliarypowersystemwiringdiagramin1000kVUHVHuainansubstation1.2站用电采用二级降压方式特高压主变电压侧电压等级110kV,若采用一级降压方式,通过110/0.4kV变压器直接对站用负荷供电,相对经过二级变压器降压方式,具有接线简单、可靠性高的优点,由于110kV一级降压380V的变压器尚不成熟,另380V系统的短路电流可能达到几千安培,造成380V断路器、无功补偿设备等设备选型困难【5。。故特高压站用电系统一般采用通过110kV/35kV、35kV/0.4kV2级变压器串联的方式,中间经电缆引接并不设断路器等开断设备。淮南变1号工作变和2号工作变接线方式一致,110kV/35kV有载调压变压器容量5000kVA,35kW0.4kV变压器额定容量2500kVA。1.3站用变各侧CT的选择110kV的2级串联站用变压器的容量相对较小,实际额定容量按2500kVA考虑,最大负荷电流,h为13.122A。Ih=S./43・=2500/(43・110)--13.122A为确保设备运行时测量和计量的准确性,高压侧计量和测量CT变比选为100/1A。系统最大运行方式下折算至1l0kV侧阻抗为2.0896。站用变高压侧出口发生三相短路故障,流经高压侧CT的电流厶为30.4kA。=l1okV/f・2.089)=30.4kA为保证故障时差动保护采集的准确性,保护用CT选为1600/1A。根据2级变压器容量及其短路阻抗电压数值进行计算,380V侧母线三相短路故障,流经低压侧CT电流约为29.6kA,为保证故障时保护采集的准确性,保护用CT选为4000/1A。2特高压变电站站用变压器保护配置及问题2.1站用变压器保护配置配置方案需满足《继电保护和安全自动装置技“术规程》和《防止电力生产重大事故的25项重点”要求继电保护实施细则》的要求。采用主、各独立配置的原则,站用变具体配置如下。1)主保护(比率差动保护),差动两侧电流取自110kv断路器CT和低压侧0.4kVCT。比率差动保护针对变压器内部相间短路故障、高压侧单相接地短路及匝问层间短路故障。保护动作跳开高压及低压侧断路器。2)高压侧后备(三段式复压过流保护),电流取自110kV断路器CT。保护动作跳开高压侧断路器。3)低压侧后备零序过流保护。由于低压侧为三相四线制380V站用变系统,中性点装设有零序CT,一般配置三段定时限零序过流保护作为变压器电力系统保护与控制绕组、引线接地故障的后备保护或相邻元件接地故障的后备保护,每段保护各有三个时限,电流固定取自低压侧(0.4kV)中性点CT二次电流。4)低压侧后备限时速段过流保护作为变压器低压母线的主保护或出线的后备保护。电流取自低压侧0.4kVCT。2.2站用变压器保护的问题1)差动保护动作电流整定问题差动最小动作电流整定L8J为pl0=。l(+AU+Am)]e(1)式中:删为差动最小动作电流;Ie为变压器高压侧二次额定电流;、为可靠系数;为电流互感△器在额定电流下的变比误差;c,为变压器分接头调节引起的误差;Am为CT变比未完全匹配产生的误差,一般可取0.05。一般可取:I。。o=(0.3~0.5)Ie。根据现场实测不平衡电流实际情况确有必要时也可大于0.5。当差动保护高压侧(110kV侧)采用1600/1的CT,低压侧(380V侧)采用4000/1的CT,按差动保护的整定原则Iop。=Io。。=(0.3~0.5)le=(0.3~0.5)-/1600=(0.3~0.5)×0.0082,即使按Io。=0.5:0.0041A,动作电流定值小于保护装置的精工电流0.1IN:0.1A,从而造成保护无法正确工作。2)高压侧区内故障时CT饱和削顶造成的差动保护拒动问题。上面分析了差动保护高压侧(110kV侧)采用1600/1的CT时,由于动作电流定值过小,而差动保护装置无法正确工作。而当差动保护高压侧(110kV侧)采用100/1的CT,低压侧(380V侧)采用4000/1的CT,当高压侧故障时CT将严重饱和,如图3,由于涌流闭锁会造成差动保护拒动。3)高压侧后备保护问题高压侧复压过流保护动作电流整定[9-10为,0p=式中:为可靠系数,取1.2;为返回系数,取0.85~0.95;I为变压器额定电流;n为电流互感器变比。当后备保护高压侧(110kV侧)1600/1的CT,=:1.2/(0.95x1600)=0.01A,同差动保护一样过流保护整定值小于装置的精工电流,无法整定。3特高压变电站站用变压器保护技术方案本文上一节分析了2级串联变压器的差动保护引接高压侧110kV和低压侧0.4kV侧的CT电流,但由于两侧电流数据相差较大,给站用变保护的配置、原理、整定带来一些问题。对于差动保护无论高压侧采用大变比CT1600/1,还是采用小变比CT100/1,都无法正确工作,而高压侧后备保护采用大变比CT,也同样无法正常工作。针对该种情况,本文提出差动保护装置同时引接大变比CT和小变比CT两组CT,并分别与低压侧CT构成两套差动保护,并进行限制其工作条件,两套差动保护相互补充构成完整的站用变差动保护。对于高压侧后备保护,保护装置同样也同时引接大变比CT和小变比CT两组CT,配置高定值及低定值两套过流保护,分别反应严重故障和弱故障。3.1双套差动保护的技术方案差动保护装置配置两套比率差动,采用大变比CT的差动保护保护严重故障,弱故障由采用小变比CT的差动保护动作切除。两套保护由一台装置完成。考虑到低压侧区外故障(最大一次短路电流为40kA,折算到高压侧为138A),高压侧不出现稳态饱和。暂态饱和严重的可能性也很小,故采用小变比CT差动保护配差流速断。小变比差动保护整定按正常整定原则整定,一般取0.3~0.51o。差动方程为fIop>Io,当,0≥{ppo+(一0),当,r。o<61≥IIo+s(6Io一0)+0.6(一61o),当。>61式中:。为差动电流;Io。。为差动保护最小动作电流整定值;为制动电流;,陀。为差动保护最小制动电流整定值;为比率制动系数整定值。大变比差动保护动作方程同式(1),定值按0.1整定,折算到一次值为160A。差动保护装置配置两套差流速断保护。3.2双CT接入的高压侧后备保护的方案高压侧后备保护装置接入大变比和小变比两组CT二次电流,配置两套复压过流保护相或出口,设置两套定值单独整定,以提供完整的保护方案。高压侧复压过流保护设置过流元件分为大变宋小会,等交流特高压变电站站用变保护技术方案一113一比过流元件和小变比过流元件,过流元件分别接于大变比CT二次三相电流回路和小变比CT二次三相电流回路中,其中任一相电流分别满足下列条件时,该过流元件动作。小变比过流元件:1,>I;o大变比过流元件:If>l,且>0.。oIf1IN式中,为高压侧复压过流保护动作电流整定值。4特高压变电站站用变压器保护试验验证为进一步验证本文提出技术方案的可行性及“”有效性,利用RTDS系统建立皖电东送工程淮≠南变电站1}站用变的模型,模拟区内外的各种故障,通过RTDS生成的数据通过保护装置采样,验证保护的动作行为,同时用Matlab进行算法仿真。4.1建立淮南变电站对应站用变实验模型系统接线及主要参数如下,动模实验设备主要参数见表1,RTDS建模系统图见图2。4.2几种典型故障的故障波形及保护动作行为为了充分验证该技术方案的可行性,本文进行了大量的仿真验证工作,由于篇幅有限,将几种典型故障情况进行介绍,如图3~图5的故障波形及保护动作行为,图中的图形通道说明见表2。表1动模实验设备主要参数Table1Mainparametersofdynamicmodelexperimentequipment表2动模实验故障波形及动作情况图形通道说明Table2Anintroductiont0thegraphicchannelsofdynamicmodelexperimentfaultwaveformandtheprotectionmovementsituation通道名称通道说明I1A、IIB、I1C高压侧三相电流(100/1)I1Ak、I1Bk、I1Ck高压侧三相电流(1600/1)I2A、I2B、I2C低压侧三相电流(4000/1)TB1TB2TB3高压侧差动保护动作高压侧后备保护动作低压侧后备保护动作.o…ookV" ̄.站站用变RTDs建系竺图1)klAC相故障各侧波形及保护动作行为(见n兽2RTDngmTdiag.ramof,stati.on仃盯图3]l………~~~一~i““““o00kVuHVHianb协。一,2)k5ABN相故障各侧故障波形及保护动作行一l14.电力系统保护与控制3)k6A相3%匝间故障各侧波形及保护动作行为(见图5)¨『}fIlliiff}lf图3K1点AC相故障各侧波形及保护动作情况Fig.3EachsideofthewaveformandtheprotectionmovementsituationwithACfaultonK1——一……}……………^一一…一一…一一一…………,一n,一…~~1…黪~~端搿8触蝴8蛸r~一图4K5点ABN相故障各侧波形及保护动作情况Fig.4EachsideofthewaveformandtheprotectionmovementsituationwithABNfaultonK5图5K6点A相3%匝间故障各侧波形及保护动作情况Fig.5EachsideofthewaveformandtheprotectionmovementsituationwithAphaseintertttrnfaultonK65结论本文针对特高压变电站站用变的特殊问题和由于2级串联变压器造成的两侧电流数据较大问题进行了分析,并提出一套站用变保护中配置两套差动保护及后备保护的技术方案,两套保护分别引接不同变比的CT绕组,从而解决站用变保护可靠性和灵敏度的问题,并详述了配置方法及整定原则,通过建立实际工程的站用变模型建立实验模型,进行实验验证该方案的可行性,为特高压站站用变保护的选型及可靠性运行提供了技术支撑。参考文献[1]刘宇.特高压变压器主保护及工程应用研究[D].北京:华北电力大学。2009.[2]田庆.特高压交流试验示范工程110kV站用变保护配置方案[J].变压器技术,2009(8):5-7。TIANQing.UHVACtestdemonstrationprojectof110kVstationwithtransformerprotectionconfigurationscheme[J].TransformerTechnology,2009(8):5-7.[3]黄曙,邓茂军,张鹏远.高阻抗变压器后备保护的研—究[J].电力系统保护与控制,2010,38(22):166169.HUANGShu,DENGMao-jun,ZHANGPeng-yuan.Study—ofhighimpedancetransformerbackupprotection[J].Power—SystemProtectionandControl,2010,38(22):166169.[4]张健毅,刘涛,高文彪.1000kV南阳变电站110kV侧—继电保护配置[J】.电力建设,2013,34(1):4548.ZHANGJia—n-yi,LIUTao,GAOWenbiao.110kVsideoftherelayprotectionconfigurationofNanyang1000kVsubstation[J].ElectricPowerConstruction,2013,34(1):45.48.[5]李苇,卢铭.特高压变电站站用电系统设计探讨[JJ.电力建设,2009,3O(2):25・27.LIWei.LUMing.UHVsubstationstmionpowersystem—desi ̄[q.ElecNcPowerConstruction,2009,30(2):2527.[6]许加柱,罗隆福,李季,等.交流系统故障对滤波换相换流器的影响分析【J].电工技术学报,2010,25(1):144-150,177.XUJia-zhu,LUOLong-fu,LIJi,eta1.AnalysisoftheimpactofACsystemfaultsonfiltercommutatedconve ̄erinHYDC[ ̄.TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety,~一粥∞"靴#0000n宋小会,等交流特高压变电站站用变保护技术方案[7][8][9]—2010,25(1):144150,177,张杰,罗隆福,AGGARWALRK,等.基于多线圈耦合的新型换流变压器仿真模型设计[J】.电工技术学报,2010,25(11):68-79.—ZHANGJie,LUOLongfu,AGGARWALRK,eta1.’SimulationmodelSdesignofanewconvertertransformerbasedonmulti-coilcoupling[J].Transactions—ofChinaElectrotechnicalSociety,2010,25(11):6879.武万才,聂会军,边疆.一起线路与主变保护定值配合失当的事故分析【J】.电力系统保护与控制,2011,—39(2):149151,I54.WuWan-cai.NIEHui-jur ̄BIANJiang.Analysisontheaccidentofmismatchbetweenlineandtransformerprotectionsetting[J].PowerSystemProtectionandCon ̄ol,—2011,39(2):149151,154.王雪,王增平.基于广义基波功率的新型变压器主保护方案[J】电工技术学报,2012,27(12):191.198.—WANGXue,WANGZengping.Noveltransformermainprotectionschemebasedongeneralizedfundamentalpower[J].TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety,—2012,27(12):191198.[1O]李大勇,房亚囡,黄毅.一体化整定计算系统二次统一模型的研究与应用[J】.电力系统保护与控制,2012,—40(21):142146.—LIDa-yong,FANGYanail,HUANGYi.Researchandapplicationofsecondarysystemunifiedmodelinintegratedrelaysettingcalculationsystem[J].PowerSystemProtectionandControl,2012,40(21):142・146.收稿日期:2014-03-10;修回日期:2014-04-14作者简介:宋小会(1973一),男,博士生,研究方向为智能电网及—继电保护原理;Email:xiaohuis ̄!xjgc.corn杨建翔(1968一),男,讲师,主要从事自动化与信息化方面的研究;郭志忠(1961一),男,教授,博士生导师,研究方向为电力系统分析与控制、电网络分析、电力系统光学测量技术。
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