關(guān)于變壓器微機(jī)保護(hù)組屏方案及裝置設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)看法

1、繼電器第 28 卷 第 336 2000 年 3 月 RELAY 期關(guān)于變壓器微機(jī)保護(hù)組屏方案及裝置設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)看法蘇茂鈞 ,肖正強(qiáng) ,牛紅星 ,孫東雷 ,韓曉明 （許繼四方分公司 , 河南許昌 461000） 摘要 : 微機(jī)保護(hù)以其靈活、 可靠、易維護(hù)和通訊功能強(qiáng)大等特性成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)繼電保護(hù)主流。 我們對(duì)許繼四方分公司已投運(yùn)的變壓器微機(jī)保護(hù)進(jìn)行歸納、整理和分析;針對(duì)變壓器微機(jī)保護(hù)的裝置、軟件及組屏設(shè)計(jì)中的一些思路和所遇到的問題 ,結(jié)合用戶建議和解決方案提出幾點(diǎn)看法。關(guān)鍵詞 : 保護(hù) ; 元件; 微機(jī)保護(hù) ; 變壓器 中圖分類號(hào) : TM773 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :B 文章編號(hào) :1003-4897（

2、2000） 03-0036-041 CST 系列變壓器微機(jī)保護(hù)的特點(diǎn)四方公司根據(jù)不同的電壓等級(jí)和用戶的不同要 求,開發(fā)出了多品種多系列的變壓器微機(jī)保護(hù)裝置。 從性能上分 ,有獨(dú)立主保護(hù)的 CST30 系列、適用于220kV 及以上電壓等級(jí)的 CST100 系列、 220kV 及以 下電壓等級(jí)的 CST200 系列、所用變 CST300 系列、農(nóng) 電 CST400 系列等 ; 從結(jié)構(gòu)上看 ,有主后同一機(jī)箱、三 側(cè)后備同一機(jī)箱、 ;從主保護(hù)護(hù)裝設(shè)于套管 CT , 另一套裝設(shè)于開關(guān) CT 。此配置 方案加強(qiáng)了變壓器內(nèi)部故障的檢測(cè)能力,并在母線與旁路切換的瞬時(shí) ,尚能由套管 CT 上裝設(shè)的差動(dòng) 保護(hù)進(jìn)

3、行變壓器保護(hù)。其中 ,兩套主保護(hù)裝置可采 用相同原理的比率差動(dòng)保護(hù) （如 GCST231B22233A 、 GCST231B22234A 配屏方案 ） ,也可采取不同原理 （如 GCST31A22233A 、GCST33A22234A 配屏方案 ） ,后備保 護(hù)采用三側(cè)后備共用機(jī)箱的方案。2）組屏設(shè)計(jì)也可遵循主后保護(hù)各自獨(dú)立的原 別波形原理。制動(dòng)原理分 ,有二次諧波原理、間斷角原理和模糊識(shí) 其中 CST100 系列采用雙 VFC 、 雙 CPU 的硬件冗 余雙重化模式 , 適用于高壓和超高壓變壓器 ; CST231B 主后同一機(jī)箱方式可實(shí)現(xiàn)主后閉鎖 ; CST230B 后備同一機(jī)箱可實(shí)現(xiàn)主后獨(dú)

4、立 , 簡(jiǎn)化后備 配置 ;CST210A 單側(cè)后備單機(jī)箱方式可滿足各側(cè)保 護(hù)相互獨(dú)立要求。2 關(guān)于變壓器微機(jī)保護(hù)組屏方案變壓器組屏設(shè)計(jì)中 ,保護(hù)部分根據(jù)用戶的不同 要求可構(gòu)成雙主雙后 （即兩套相互獨(dú)立的主保護(hù)和 后備保護(hù) ） 、雙主單后、單主單后 , 單主分后等不同形 式。在組屏方案中 ,對(duì)以下幾點(diǎn)提出我們的看法。1） 雙主單后組屏設(shè)計(jì)方案遵循加強(qiáng)主保護(hù)、減 化后備保護(hù)的原則。主要用于 220kV 變壓器保護(hù)。 兩套主保護(hù)裝置相互獨(dú)立 ,一方面可以做到原理互 補(bǔ),另一方面實(shí)現(xiàn)互為備用 ,在某一主保護(hù)發(fā)生硬件 故障時(shí)不失去主保護(hù)。正常運(yùn)行中 ,可將一套主保收稿日期 : 1999-08-23 ;

5、改回日期 : 1999-10-06 作者簡(jiǎn)介 : 蘇茂均（1964-） ,男,大學(xué)本科 ,高級(jí)工程師 ,從 事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)、開發(fā)。則,其中的單主分后方案 ,可采用一套主保護(hù) ,后備 保護(hù)一側(cè)一個(gè)機(jī)箱的方案來實(shí)現(xiàn) （ 如 GCST31A2 2237A 、GCST210A22238A 配屏方案 ） 。此方案各側(cè)后 備相互獨(dú)立 ,加強(qiáng)了后備的保護(hù)能力 ,避免了因元件 損壞而失去所有后備保護(hù)的可能。3）雙主雙后配置采用兩套相同的保護(hù) ,做到硬 件冗余 ,每套保護(hù)都可以單獨(dú)運(yùn)行 ,在配置中可采用 主后同一機(jī)箱的兩個(gè)相同機(jī)箱 （例兩套 CST231B） 。 單主單后的組屏方案是一套主保護(hù) ,

6、一套后備保護(hù) 的保護(hù)模式。保護(hù)配置的不同形式適應(yīng)于不同的現(xiàn) 場(chǎng)環(huán)境 ,具體的工程可根據(jù)變壓器的運(yùn)行情況和系 統(tǒng)要求作適當(dāng)調(diào)整。4）關(guān)于保護(hù)屏屏面布置及機(jī)箱分配問題屏面布置一般根據(jù)三種原則 : 兩面屏對(duì)稱布置 ,兼顧主、后保護(hù) ; 按照屏間連線最少原則 ;按照保護(hù)和操作分屏布置原則。在實(shí)際應(yīng)用中 ,用戶可根據(jù)自己的需要靈活布 置。同時(shí) ,為了使屏上各裝置及屏端子互不混淆,設(shè)計(jì)中為各類裝置及屏端子設(shè)定了固定的編號(hào)。5）關(guān)于屏后接線的幾點(diǎn)設(shè)計(jì)原則 裝設(shè)于同一面屏上的各裝置的相同部分 （如無 獨(dú)立供電要求的直流電源、信號(hào)電源等 ）,組屏設(shè)計(jì)關(guān)于變壓器微機(jī)保護(hù)組屏方案及裝置設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)看法中均經(jīng)過各裝置的

7、屏后端子排固定連接;裝設(shè)于同一面屏上的各裝置 ,凡原理上應(yīng)該連接的接線或回 路,典型屏設(shè)計(jì)中均經(jīng)各裝置的屏后端子排固定連 接。3 關(guān)于變壓器微機(jī)保護(hù)裝置功能3. 1 關(guān)于零序選跳的改進(jìn) 考慮到目前主變中性點(diǎn)仍有未接入放電間隙的 主變 ,所以后備保護(hù)中間隙保護(hù)與零序選跳同時(shí)存 在,以供用戶選取。零序選跳為兩臺(tái)及兩臺(tái)以上變 壓器并列運(yùn)行時(shí) ,為了防止在單相接地故障時(shí)中性 點(diǎn)不接地的變壓器遭受過電壓的危害,中性點(diǎn)接地的變壓器零序過流保護(hù)先跳開中性點(diǎn)不接地的變壓 器。變壓器被選跳的條件是 :收到被選跳信號(hào)且本 變壓器無中性點(diǎn)零流 ;這一功能在微機(jī)保護(hù)中實(shí)現(xiàn) 為: 本變壓器設(shè)定為選跳方式 ,收到被選跳信

8、號(hào) ,且 本變壓器中性點(diǎn)零序電流小于動(dòng)作定值。 而在微機(jī)保護(hù)組屏設(shè)計(jì)中 ,另一變壓器的選跳 信號(hào)由光隔轉(zhuǎn)為 24V 的微機(jī)信號(hào)輸入裝置。由于 選跳信號(hào)線往往與其它直流信號(hào)線或控制線組于同 一電纜之中 ,容易受干擾而導(dǎo)致光隔瞬間導(dǎo)通 ,從而 導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)。對(duì)此 ,CST 系列變壓器微機(jī)保護(hù) （后 備） 作了如下處理 :本變壓器設(shè)定為選跳方式 ,收到 被選跳信號(hào)保持 200ms 以上 ,且可選有一定的零序 電壓為閉鎖條件 （見圖 1） 。這樣 ,避免了光隔受干 擾瞬間導(dǎo)通引起的誤動(dòng)可能。設(shè)計(jì)中 ,我們對(duì)零壓閉鎖零序過電流保護(hù)和零序過 電壓保護(hù)的零序電壓選取作了以下處理 : CST231BPG 裝置

9、或相同高 （中 ） 后備配置的裝 置,所涉及到零序電壓的地方 ,零序電壓幅值取自外 接零壓 ;正常時(shí)零壓閉鎖零序過電流保護(hù)方向取自 自產(chǎn)零壓 ,當(dāng) PT 斷線時(shí)由控制字決定使用外接零壓 或取消方向閉鎖 ;當(dāng) （控制字狀態(tài) ） 可能采用外接零 壓作為方向判別時(shí) ,在每一次啟動(dòng)后判別自產(chǎn)零壓 與外接零壓的方向 ,即利用外部故障狀態(tài)檢測(cè)零壓 方向的正誤。3. 3 關(guān)于間隙零壓和零流的處理 中性點(diǎn)裝設(shè)放電間隙的主變 ,必須設(shè)間隙零序 過電流、過電壓保護(hù)。在目前國(guó)內(nèi)使用的間隙保護(hù) 中,一般使用以下兩種方案 :a） 間隙零流、零壓并聯(lián) 投入后啟運(yùn)延時(shí)出口 ; b） 電壓、電流分別經(jīng)延時(shí)出 口。 CST23

10、1BPG 裝置通過控制字 KG2. 4 的選取 ,可兼 顧以上兩種方案 : 間隙零流、零壓并聯(lián)投入后啟動(dòng)延時(shí)出口( KG2. 4 = 1) 。由于放電間隙存在零序過電壓的同 時(shí)可能存在間隙放電 ,產(chǎn)生間隙零序電流 ;間隙放電 可能導(dǎo)致零壓的降低 ;零壓降低后間隙零流消失 ,而 又將有零序過電壓 ;如此相互影響 ,交替漲落 ;這就 要求間隙保護(hù)應(yīng)為間隙零壓和零流共同作用的一種 保護(hù)。啟用間隙零壓和零流并聯(lián)后啟動(dòng)延時(shí)出口的 方案 ,如圖 2 所示。 考慮到 b 方案 ,KG2. 4 = 0 時(shí),電壓、電流分別 經(jīng)延時(shí)出口 ,如圖 3 、 4 所示。3. 4 關(guān)于保護(hù)壓板的設(shè)置 目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)的變壓

11、器微機(jī)保護(hù)壓板設(shè)置過 于繁多 ,嚴(yán)重影響了屏面布置的整體效果 ,也給調(diào)試 和運(yùn)行帶來諸多不便。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因是在微 機(jī)保護(hù)運(yùn)行中 ,過多借用常規(guī)保護(hù)規(guī)程的結(jié)果。由 于常規(guī)保護(hù)各功能由一些單獨(dú)的元件構(gòu)成 ,這些功 能元件硬件相互獨(dú)立 ,需要一些壓板將它們分離。圖 2(KG2.4 =1 間隙零流、零壓并聯(lián)投入 )圖 1 (零序選跳 )3. 2 關(guān)于零序電壓的選取問題 目前零序電壓有兩種選取方法 :a) 用軟件以相 電壓自產(chǎn)產(chǎn)生零序電壓 ,如 CST231B ;b) 從零 序電壓互感器直接選取零序電壓 , 如 CST 231BPG。自產(chǎn)零壓與外取零壓在原理上完全一 致。使用自產(chǎn)零壓方便于方向判別

12、,只要保證正常狀態(tài)下的電壓、電流方向正確,就能保證故障時(shí)零序方向的正確 ; 但是 PT 斷線 情況下零序電壓幅值和方向產(chǎn)生錯(cuò)誤,使間隙零壓和零序方向不能正常工作。使用外 接零壓 ,正常時(shí)不易判斷零序方向。在軟件繼電器RELAY第 28 卷 第 338 2000 年 3 月 期保護(hù)發(fā)展到微機(jī)處理的現(xiàn)階段,各單元由程序中的TV1 :22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222 3 22222222一 個(gè) 邏 輯 段 來 實(shí) 現(xiàn) , 在 硬 件 上 則 是 一 個(gè) 整 體 ; 因 此 ,TV2 :222222222222222

13、22222222222222222222222222222222222222222222222222 3 22 我們認(rèn)為現(xiàn)階段的壓板應(yīng)按以下方式設(shè)置TJ1 :2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222TJ2 :2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222TSH :222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222上圖模擬調(diào)高后備保護(hù)功能配置打印由此圖可看出該保護(hù)定值設(shè)置如下 復(fù)壓閉鎖過流I段一時(shí)限（TL1）出口跳高壓側(cè)開關(guān) （TH） ,復(fù)壓閉鎖過流I段二時(shí)限 （TL2）出口跳三側(cè)開關(guān) （TH 、TM 、TL） ,圖 3（KG2.4 =0 間隙零序過電壓 ）圖 4（KG2.4 =0 間隙零序過電流 ）如差動(dòng)、運(yùn)行中需要根據(jù)運(yùn)行方式經(jīng)常操作的功能 間隙保護(hù) ,設(shè)置保護(hù)投退硬壓板 ;對(duì)不同硬件單元間的連接,如保護(hù)