礦用變壓器關(guān)于KS9/KS11礦用變壓器的保護(hù)方案 |
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KS9/KS11礦用變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的元件,一旦其發(fā)生故障，將嚴(yán)重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和
供電的可靠性，因此必須對(duì)KS9/KS11礦用變壓器配備有效、可靠的繼電保護(hù)裝置。
KS9/KS11礦用變壓器后備保護(hù)作為KS9/KS11礦用變壓器內(nèi)部故障的近后備和各側(cè)母線及母線所帶出線故障的遠(yuǎn)后30
備,其重要性顯而易見。目前KS9/KS11礦用變壓器的相間后備保護(hù)一般采取分側(cè)獨(dú)立安裝的形式,采用的保
護(hù)類型包括一般的延時(shí)過電流保護(hù)、低電壓啟動(dòng)過電流保護(hù)和復(fù)合電壓啟動(dòng)過電流保護(hù)等
[1]。
對(duì)于三繞組KS9/KS11礦用變壓器和自耦KS9/KS11礦用變壓器，其低壓側(cè)漏抗相對(duì)較大，尤其自耦變可達(dá)2.3~2.7。
這樣在低壓側(cè)母線或出口處發(fā)生三相短路時(shí)，高壓側(cè)的電壓相當(dāng)高，能達(dá)到90% n U 甚至35
95% n U [2]，而低電壓整定值為不大于70%的額定電壓，造成了高壓側(cè)復(fù)壓過流保護(hù)電壓靈
敏度不足。
三繞組KS9/KS11礦用變壓器的高壓側(cè)后備保護(hù)除了為KS9/KS11礦用變壓器內(nèi)部故障提供后備保護(hù)外，還要為中壓側(cè)
和低壓側(cè)故障提供后備保護(hù)，必然會(huì)出現(xiàn)各側(cè)后備保護(hù)之間配合復(fù)雜、動(dòng)作時(shí)間過長等問題。
此外，由于過流保護(hù)的靈敏度受運(yùn)行方式、故障位置和故障類型的影響較大，難免會(huì)出現(xiàn)電40
流靈敏度不夠的問題。由于上述問題造成的事故每年都有發(fā)生，會(huì)導(dǎo)致大范圍停電甚至燒毀
KS9/KS11礦用變壓器和其它設(shè)備，嚴(yán)重威脅電氣設(shè)備和人身安全，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失[2]。
為了解決傳統(tǒng)后備保護(hù)存在的問題，相關(guān)學(xué)者進(jìn)行了深入研究，提出了基于本地多信息
的后備保護(hù)方案[3]，快速后備保護(hù)方案[4]，集中式后備保護(hù)方案[5]。以上這些方案均利用了
方向元件，大大縮短了后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間，提高了靈敏度。 45
本文提出一種KS9/KS11礦用變壓器綜合保護(hù)方案，包括主保護(hù)和后備保護(hù)，其中主保護(hù)采用分區(qū)差動(dòng)
原理，能夠識(shí)別母線故障；后備保護(hù)利用方向元件快速識(shí)別故障位置，具有較強(qiáng)的容錯(cuò)性。
1 KS9/KS11礦用變壓器綜合保護(hù)方案
1.1 主保護(hù)方案
電流差動(dòng)保護(hù)原理從提出到現(xiàn)在已有近百年的時(shí)間，相關(guān)技術(shù)已相當(dāng)成熟，由于其原理50
簡單可靠而被廣泛地用于發(fā)電機(jī)、KS9/KS11礦用變壓器等電力系統(tǒng)主設(shè)備的主保護(hù)[6]。本文采用基于分區(qū)
差動(dòng)原理的保護(hù)方案，作為KS9/KS11礦用變壓器和母線的主保護(hù)。
以圖1 所示某變電站主接線為一次系統(tǒng)模型，2 條110kV 進(jìn)線R1、R2，2 條35kV 進(jìn)線
R3、R4，兩臺(tái)主變T1、T2 可以獨(dú)立運(yùn)行也可并列，高中低壓母線均采用單母線分段方式，
所有10kV 線路為負(fù)荷出線無電源聯(lián)絡(luò)線路。 55
圖1 典型變電站主接線圖
Fig.1 Typical wiring diagram of a substation
以圖2 中KS9/KS11礦用變壓器T1 為例，現(xiàn)引入三個(gè)差動(dòng)電流元件，分別為C1、C2、C3。其中C1 60
負(fù)責(zé)比較CT2、CT3 和CT5 的電流，C2 負(fù)責(zé)比較CT1、CT4 和CT5 的電流，C3 負(fù)責(zé)比較
CT1、CT3、CT6 和CT7 的電流。在正常運(yùn)行情況下，流入差動(dòng)電流元件的差動(dòng)電流均為0，
元件均不動(dòng)作。當(dāng)高壓側(cè)母線發(fā)生故障時(shí)，流過CT1、CT3、CT6 和CT7 的短路電流方向
相同，同樣，流過CT1、CT4 和CT5 的短路電流方向也相同，而只有流過CT2、CT3 和CT5
的短路電流方向不同，于是，只有元件C1 動(dòng)作，同理，當(dāng)中壓側(cè)母線發(fā)生故障時(shí)，只有65
C2 動(dòng)作，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)母線故障時(shí)，只有C3 動(dòng)作。而在KS9/KS11礦用變壓器高、中、低壓側(cè)發(fā)生故障時(shí)，
C1、C2、C3 均動(dòng)作。參照?qǐng)D3 的邏輯，可以設(shè)計(jì)出KS9/KS11礦用變壓器綜合保護(hù)的主保護(hù)方案。當(dāng)發(fā)生
故障時(shí)，首先斷開所有母聯(lián)斷路器，每臺(tái)KS9/KS11礦用變壓器安裝獨(dú)立的分區(qū)差動(dòng)主保護(hù)。
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