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最新整流变压器弱电护卫举措

2012-11-27   浏览956人   上一条资讯   下一条资讯

  一个整流机组由调压变、整流变、整流柜组成,4台整流机组的直流输出均接至电解系列直流大母线。图中变压器容量97360kVA,网侧线电流544A,整流变一次侧线电流2×202.1A,阀侧线电流4×20400A,阀侧线电压700V,整流机组单机组电流100kA,单柜电流50kA,电解系列电流280kA.由于其阀侧为多绕组、大电流,不易设置差动保护,由瓦斯保护作为变压器内部故障的主保护,同时设置两套电流保护,第一套电流保护的电流互感器装设在调压变压器电源侧,保护瞬时动作于机组断路器跳闸。第二套电流保护的电流互感器装设于调压变压器二次侧即整流变压器一次侧,并安装在变压器油箱内,保护延时或瞬时动作于机组断路器跳闸。对于在第三绕组进行无功补偿及滤波的配置形式,还需设置无功补偿及滤波装置(以下简称滤波装置)的继电保护,电流互感器装于第三绕组出线侧,并安装于变压器油箱内。下面以此电解系列的整流机组配置为例,说明大型整流变压器继电保护应注意的几个问题。

  整流变压器继电保护设置在整流柜内发生弧光短路时,极易造成整个直流系统的正、负母线之间短路,此时所有整流机组均向故障点供电,巨大的短路电流可能造成母线、直流刀开关等有关设备的严重大型整流变压器继电保护文/焦作万方铝业股份有限公司康天宇针对当前大型整流变压器继电保护所存在的普遍问题,指出大型整流变压器继电保护应按有色金属冶炼厂电力设计规范YS5002-1996之规定的原则设置,对于带有滤波装置的整流变压器,提出了同时跳开电源侧断路器和滤波装置断路器以避免出现保护死区的解决方法。

  附图同左110kVⅠ段110kVⅡ段+-测量保护整流机组调压变整流变整流柜控制保护测量控制保护测量保护供配用电变形,多个快熔、整流元件烧毁,大量的热能集中释放则引起爆炸、着火、烟雾等,给恢复送电造成严重困难。整流变电站作为终端变电站,整流变压器不存在与下级保护的配合问题,并且随着电网短路容量的不断增大,整流变压器自身容量的极大增加,整流变压器阀侧出线和整流柜内短路所造成的破坏极大,对保护的速动性要求越来越高,一旦出现直流母线短路,必须在最短的时间内将故障切除,因此变压器的保护应延伸至直流母线,并应无延时动作于机组高压断路器跳闸。

  根据有色金属冶炼厂电力设计规范YS5002-1996之规定整流机组应如下设置。

  1、瞬动过流保护保护瞬时作用于机组断路器跳闸,保护整定值计算公式为Idz=KkKjxI1e/Keb式中Kk――可靠系数,取1.5~3;Kjx――接线系数,当继电器接于相电流时=1;Keb――电流互感器变比;I1e――变压器一次侧额定电流;Idz――继电器动作电流。

  2、带时限过电流保护,或延时投入瞬动过电流保护保护分别延时或瞬时动作于机组断路器,动作电流的计算与瞬动过流保护计算相同,只是Kk取1.1~1.5,延时整定值取0.3~0.5s,并应计及继电器返回系数(按0.85计算),同时还应有合闸后能将延时取消的装置。由于送电时整流机组在低挡位才能合闸,因此合闸时不至于起动此保护定值,实际使用中可以将延时取消,像第一套保护一样设定为瞬动电流保护。

  3、灵敏度校验保护装置的灵敏度按下式确定Klm=Id/(KebIdz)式中,Id是当对第一套保护应取第一套保护用电流互感器之前的两相短路电流值,对第二套保护取整流变压器一组二次绕组的两相短路电流,且按调压变压器实际所在的无励磁调压段的最低调压级和在系统最小运行方式下的短路容量进行计算。对第一套保护应满足Klm≥2;对第二套保护应满足Klm≥1.5.若第二套保护不能满足灵敏度要求,应根据调压级的情况,降低第二套保护的整定电流值。

  4、与采用电力变压器整定计算方法的比较按照以上原则整定,定值范围如下:第一套保护的动作值为816~1088A;第二套保护的动作值为262~357A.

  若借用电力变压器的定值计算方法,其值相距甚远。以下为采用普通电力变压器电流速断保护的整定计算方法所得出的保护定值:第一套保护电流速断的动作值为4352A;第二套保护电流速断的动作值为2175A.

  由于普通电力变压器电流速断保护的整定计算原则为:按照躲过变压器低压侧发生三相短路时流过保护装置的最大短路电流整定。此整定原则决定了按此整定的保护不可能保护到变压器阀侧出线短路和整流柜内部短路,阀侧出线短路和整流柜内部短路故障只能靠定时限电流保护,定时限电流保护往往有0.3~0.5s的起动时间,极大地限制了保护的速动性。2005年由于整流柜内短路造成的恶性事故时有发生,造成了巨大的损失,如果短路发生时继电保护能及时动作,跳开机组高压断路器,将使故障限制在一个较小的范围内,不致使事故扩大,因此应该根据设备实际使用情况,采用符合行业规范的,切实可靠的继电保护方案,以保证设备的安全稳定运行,保证对电解系列的安全平稳供电。

  第三绕组保护第三绕组即滤波装置的继电保护需动作于两侧断路器,以消除保护死区的影响。

  近年所投运的整流机组,较多采用了在变压器的第三绕组进行电源无功补偿及滤波的方式,其所设置的保护一般只是动作于滤波装置断路器跳闸,从附图中可以看出,这种设置方式导致在变压器的第三绕组和滤波装置的断路器之间的电缆或硬母线等成为保护死区,即如果故障发生在滤波装置断路器前侧,保护装置起动发出跳闸指令跳开滤波装置断路器后,并不能切除故障,对于保护变压器内部故障的电流速断保护,滤波装置断路器更是无能为力。因此,保护变压器内部故障的电流速断保护和保护外部短路的定时限电流保护均应同时跳开机组电源侧断路器和滤波装置断路器。对于滤波装置的其他保护则应在原保护动作时限的基础上增加一段时限去跳开机组电源侧断路器,以确保在任何情况下均能可靠地切除故障。

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