配电变压器中性点零序电流保护研究

为了弥补变压器高压侧相过流保护不能完全保护低压系统非金属接地故障问题,合理配置重要配电变压器的零序电流保护功能,分析了低压单相接地故障对高、低压侧系统的影响,零序电流保护的配置及零序电流保护整定方法,比较中性点零序电流互感器的安装位置,确定了合理的零序电流保护配置方案。以某国际项目为例,使用ETAP软件完成了低压系统零序电流保护,并通过TCC保护配合曲线说明变压器中性点零序电流互感器保护的必要性。推荐在高压侧过流保护不能够有效的保护变压器低压侧套管时,在配电变压器中性点设零序电流保护。

一起接地变零序电流保护动作事件分析及预防

以一起某110 kV变电站内10 kV接地变由于零序电流保护采样的电流互感器错误,造成接地变保护装置动作越级跳闸出口事件为例,分别从后台机报文显示、保护装置动作记录、现场接地变保护装置及回路检查等方面全面分析本次跳闸原因,并提出相应的预防措施,不仅可为变电站小电阻或消弧线圈接地功能回路分析提供参考,而且能够对系统运行的类似隐患防范提供依据。

小电阻接地系统高阻接地故障反时限零序过电流保护

目前小电阻接地系统接地保护主要采用零序过电流保护,其保护动作值较高,但发生高阻接地故障时保护装置容易拒动。结合反时限过电流保护的特点,在分析小电阻接地系统单相高阻接地故障零序电流分布特征以及零序电压与零序电流关系的基础上,提出了一种新型的反时限零序过电流保护方法。通过各出线保护间的时间配合可使保护装置的启动电流定值无需躲过本线路的最大电容电流,并且通过构造修正系数来提高高阻接地故障时检测到的等效零序电流的大小,从而提高高阻接地故障保护能力,消除因电流互感器测量误差而造成的拒动问题。

零序电流保护非正常动作原因分析及对策

某发电厂百万机组6kV工作段的几台电动机负载在检修后起动时,发生零序电流保护非正常动作的情况。对相关一次电气设备进行了检查和试验,未发现一次设备存在绝缘问题。首先,增大了零序电流保护动作延时定值,以期阻止保护动作,但未能解决问题。然后,更换部分电动机回路零序电流互感器(CT),但设备起动时零序电流保护仍然动作。随后,对换下来的零序CT进行测试,零序CT各参数和绝缘符合规程要求。最后,对零序CT开展模拟试验,发现A、B、C三相导体在零序CT内的相对位置对零序CT的二次电流影响较大。通过大量试验,找出了三相导体位置与零序CT二次电流的关系,彻底解决了零序电流保护非正常动作问题。

配电变压器中性点零序电流保护研究

为了弥补变压器高压侧相过流保护不能完全保护低压系统非金属接地故障问题,合理配置重要配电变压器的零序电流保护功能,分析了低压单相接地故障对高、低压侧系统的影响,零序电流保护的配置及零序电流保护整定方法,比较中性点零序电流互感器的安装位置,确定了合理的零序电流保护配置方案。以某国际项目为例,使用ETAP软件完成了低压系统零序电流保护,并通过时间电流曲线(Time Current Curve,TCC)说明变压器中性点零序电流互感器保护的必要性。推荐在高压侧过流保护不能够有效保护变压器低压侧套管时,在配电变压器中性点设零序电流保护。

小电阻接地系统高灵敏性零序电流保护

对小电阻接地系统的零序电压、电流关系进行分析,发现发生高阻接地故障时母线零序电压与故障线路零序电流存在比例关系,则零序电压可间接反映过渡电阻的大小,由此提出一种基于零序电压幅值修正的高灵敏性零序电流保护方案。该方案结合现有的零序电流保护原理,通过引入零序电压信息对零序电流测量值进行修正,各线路修正后的零序电流测量值与故障线路首端发生金属性接地故障时的情况相似,保护动作整定值与现有的阶段式零序电流保护相同,从而大幅提高保护在高阻接地故障时的灵敏性。结合工程实际因素,讨论了各参数的整定原则。基于PSCAD/EMTDC的仿真和基于RTDS的装置测试验证了所提保护方案的有效性,其可将保护耐受过渡电阻能力提高到1 000Ω左右。

小电阻接地系统中接地变压器零序电流保护改进

配网中性点经小电阻接地方式下发生单相接地故障时,传统的主变低压侧接地变压器的零序电流保护方案在保护动作时可能会不必要地跳开变压器低压侧2个分支断路器,导致事故停电范围扩大。现提出一种改进方案:利用故障发生时变压器低压侧两分支中流过的零序故障电流分布特征识别变压器低压侧故障分支,优先切除故障分支,避免停电范围扩大,当无法确定故障分支时,同时切除2个分支,避免故障发展。该方案可在仅对现场设备进行软件改造的基础上实现,且不需要在传统方案基础上增加额外整定值。该保护方案已经在iPACS-5941变压器成套保护装置上成功应用。

零序电流保护运行风险评估模型

建立了基于原理性运行失效的零序电流保护运行风险评估模型,指出了实时运行状态对保护的可靠性有着重要的影响。考虑由于电网实际运行中的各种不确定性和运行方式的变化,根据系统的运行方式和保护原理,详细分析了零序电流保护各段的动作原因,定量计算系统某处发生接地短路后各保护的运行拒动概率和运行误动概率,然后列举保护拒动和误动后可能发生的失效后果,计算并分析风险指标。考虑过渡电阻的影响,通过一个典型的系统实例,说明该方法的应用。

110 kV电阻接地系统零序方向电流保护的整定研究

中性点经合适阻值的电阻接地,能有效抑制单相接地故障造成的负荷侧电压暂降,明显提高供电质量。但中性点电阻的接入改变了系统的零序阻抗,导致零序电流、电压的大小和分布以及它们之间的相位差与中性点直接接地系统有很大的不同。通过对其零序电流电压特点的分析,推导出110 k V中性点经电阻接地系统零序电流保护的整定计算方法,修正了中性点经电阻接地系统零序方向元件的动作条件。据此对一个改造的110 k V系统进行了整定计算,并通过现场试验和试运行证明了其正确性。

变压器涌流对零序电流保护的影响分析

采用ATP仿真计算与实际分析相结合的方法,分析了单台变压器励磁涌流最大零序分量,以及多台变压器涌流零序分量与主变中性点接地方式的关系,得出:剩磁越大,通过调整合闸角所能取得的涌流零序分量越大,当实际最大剩磁为0.7Bm时,涌流零序分量最大可到0.95IN;多台变压器涌流零序分量与中性点接地变压器台数成正比。结合220kV零序电流保护整定原则,分析了涌流零序分量对220kV零序电流保护的影响,得出它对主变零序电流保护和线路零序电流Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ段没有影响,对线路零序电流Ⅲ段和母联保护有不利影响,并提出了运行和整定时需采取的相应措施。

涌流引起换流变压器零序过电流保护误动的机理分析及对策

针对高压直流输电工程中换流变压器空载合闸及外部故障切除引起零序过电流保护误动的案例,分析了换流变压器空投和外部故障切除时励磁涌流及恢复性涌流的变化特点及其对零序电流的影响机理。采用基于工程实际参数的高压直流输电的仿真模型,对高压换流站换流变压器空投及外部故障切除导致中性线零序电流幅值较大且衰减缓慢的现象进行了仿真分析,揭示了换流变压器零序过电流保护误动的原因。利用相空间重构技术提出了基于零序电流相空间分布重心幅值变化特征的换流变压器零序过电流保护闭锁新判据,并通过仿真验证了该方案的有效性。

小电阻接地配电网多回线故障分析与自适应零序电流保护

当小电阻接地配电网发生同母多回线接地故障时,每条馈线的零序电流相比于单回线故障时有较大差别,馈线零序电流保护可能不正确动作。为此,首先推导了发生多回线同名相单相接地与单回线单相接地故障时馈线零序电流间的关系,揭示了保护不正确动作机理。提出了考虑负荷且能适用于不同类型多回线接地故障的零序电流计算方法。基于实际变电站参数搭建RTDS仿真模型,分析了不同类型多回线接地故障对零序电流保护的影响。在此基础上,提出了自适应馈线零序电流保护方案,利用故障前电压等参数将发生多回线接地故障时的零序电流修正为发生单回线接地故障时的零序电流,在不改变原有保护定值的情况下使零序电流保护能够自主适应于不同类型的多回线接地故障。基于RTDS和自主研发的保护测控装置的测试结果表明,所提保护方案不受负荷电流的影响,能够在不同类型的多回线接地故障发生时正确动作,且能够提高馈线零序电流保护对过渡电阻的耐受能力。

变压器零序电流保护选用电流互感器的探讨

变压器零序电流保护的引线取自中性点套管电流互感器和中性点间隙电流互感器,在主变端子箱内容易接错且不易发现,造成主变零序电流保护在线路故障时误动跳闸。通过对区内外故障特性的分析和推断、主变压器继电保护配置的阐述,指出变压器零序电流保护用开关电流互感器自产零序电流代替中性点套管电流互感器的零序电流,可以彻底杜绝此类事故的发生。

逆变型分布式电源接入对小电阻接地系统馈线零序电流保护的影响

逆变型分布式电源(IIDG)的接入改变了小电阻接地系统的接地故障特性,不仅使传统零序电流的计算方法不再适用,而且对馈线零序电流保护造成了不利的影响。通过分析IIDG的故障电流特性,建立了具有低电压穿越能力的PQ控制型IIDG故障等值模型;在含IIDG小电阻接地系统接地故障分析建模的基础上,提出了零序电流迭代求解算法,并利用MATLAB编写相应的求解程序,将计算结果与电力系统实时仿真系统(RTDS)的仿真结果进行比较,验证了所提算法的有效性和准确性;基于所建立的故障分析模型,揭示了IIDG的接入对小电阻接地系统馈线零序电流保护的影响机理,利用所提零序电流迭代求解算法求解不同故障情况下的馈线零序电流值,验证了理论分析的正确性。

电力电缆的零序电流保护方案

电力电缆的零序阻抗随零序电流的大小而改变,如果采用恒定值的零序阻抗来进行零序电流保护的整定,容易导致保护的不正确动作。由于电缆线路的零序阻抗是零序电流的函数,提出了基于迭代算法的零序电流保护的方案。利用经验公式来确定零序阻抗初始迭代值;采用最小二乘法对阻抗一电流曲线进行拟合求取零序阻抗;利用修正后的零序阻抗再次计算短路电流,直至前后 2次计算出的接地电流的误差满足迭代精度要求。按照在线计算的零序阻抗值进行零序电流保护的整定,使得保护的特性适应于当前的电流值。保护的整定完全由装置自动完成,对当前系统的运行方式具有较好的自适应性。

局部同塔输电线路的零序电流保护的影响因素及对策

简要介绍了局部同塔输电线路的架设方式,对比了局部同塔输电线路、完全不同塔输电线路、完全同塔输电线路的故障特征。在此基础上,重点研究了局部同塔输电线路不同故障位置和架设参数对零序电流保护的影响,并提出了相应的改进措施。仿真结果证明了理论分析和所提措施的正确性和有效性。

单相重合闸自适应零序电流加速保护方案

研究了单相重合闸过程中暂态零序电流的特征及其对傅氏算法和傅氏加差分算法的影响。通过理论分析和仿真计算发现暂态零序电流主要由非周期分量和高频分量组成,对于傅氏算法非周期分量的影响占主导地位,而对于傅氏加差分算法,高频分量的影响较大。根据暂态零序电流的特征,提出了单相重合时自适应零序电流加速保护的方案,解决了常规方案需要延时的缺陷。

复合阻抗对线路零序电流保护的影响

为了降低逐杆接地的光纤复合架空地线(OPGW)上的能量损耗,防止其因长期发热而迅速老化,同时保证线路遭受雷击和发生接地故障时OPGW的大电流迅速入地,可在OPGW与地间安装复合阻抗。为方便分析考虑复合阻抗全部导通和全未导通两种极限情况,利用卡松理论分析了复合阻抗安装前后输电线路的零序参数,并研究了220 kV输电线路零序参数的变化对零序电流保护的影响。分析表明,随安装的复合阻抗导通个数的增加,输电线路的零序阻抗趋于减小,零序电流保护的范围趋于增大,但一般不超过复合阻抗安装前的保护范围。

对输电线反时限零序电流保护选择性的分析

通过对接地故障零序电流分布的分析,讨论了特殊电网方式下输电线零序反时限电流保护不能保证选择性的问题。即在某些情况下,相邻线路中的零序电流不一定小于故障线中的零序电流。从而可能造成相邻线路反时限零序保护的误动,即使考虑相继动作也不能保证其选择性。作为零序保护简化的一种选择,宜在反时限特性中增加一段附加延时,将反时限零序保护作为接地距离保护的补充,用以反应高阻接地故障。

零序电流保护整定计算的新算法

本文基于补偿原理，建立起零序电流保护整定计算新模型，根据迭加原理和互易定理，提出了一种不修改原网各序节点阻抗阵快速整定计算零序电流保护的新方法。经实例计算表明，文中算法整定计算速度快、结果精确。