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最新整流變壓器弱電護衛舉措

2012-11-27   浏覽1139人   上一條資訊   下一條資訊

  一個整流機組由調壓變、整流變、整流櫃組成,4台整流機組的直流輸出均接至電解系列直流大母線。圖中變壓器容量97360kVA,網側線電流544A,整流變一次側線電流2×202.1A,閥側線電流4×20400A,閥側線電壓700V,整流機組單機組電流100kA,單櫃電流50kA,電解系列電流280kA.由于其閥側爲多繞組、大電流,不易設置差動保護,由瓦斯保護作爲變壓器內部故障的主保護,同時設置兩套電流保護,第一套電流保護的電流互感器裝設在調壓變壓器電源側,保護瞬時動作于機組斷路器跳閘。第二套電流保護的電流互感器裝設于調壓變壓器二次側即整流變壓器一次側,並安裝在變壓器油箱內,保護延時或瞬時動作于機組斷路器跳閘。對于在第三繞組進行無功補償及濾波的配置形式,還需設置無功補償及濾波裝置(以下簡稱濾波裝置)的繼電保護,電流互感器裝于第三繞組出線側,並安裝于變壓器油箱內。下面以此電解系列的整流機組配置爲例,說明大型整流變壓器繼電保護應注意的幾個問題。

  整流變壓器繼電保護設置在整流櫃內發生弧光短路時,極易造成整個直流系統的正、負母線之間短路,此時所有整流機組均向故障點供電,巨大的短路電流可能造成母線、直流刀開關等有關設備的嚴重大型整流變壓器繼電保護文/焦作萬方鋁業股份有限公司康天宇針對當前大型整流變壓器繼電保護所存在的普遍問題,指出大型整流變壓器繼電保護應按有色金屬冶煉廠電力設計規範YS5002-1996之規定的原則設置,對于帶有濾波裝置的整流變壓器,提出了同時跳開電源側斷路器和濾波裝置斷路器以避免出現保護死區的解決方法。

  附圖同左110kVⅠ段110kVⅡ段+-測量保護整流機組調壓變整流變整流櫃控制保護測量控制保護測量保護供配用電變形,多個快熔、整流元件燒毀,大量的熱能集中釋放則引起爆炸、著火、煙霧等,給恢複送電造成嚴重困難。整流變電站作爲終端變電站,整流變壓器不存在與下級保護的配合問題,並且隨著電網短路容量的不斷增大,整流變壓器自身容量的極大增加,整流變壓器閥側出線和整流櫃內短路所造成的破壞極大,對保護的速動性要求越來越高,一旦出現直流母線短路,必須在最短的時間內將故障切除,因此變壓器的保護應延伸至直流母線,並應無延時動作于機組高壓斷路器跳閘。

  根據有色金屬冶煉廠電力設計規範YS5002-1996之規定整流機組應如下設置。

  1、瞬動過流保護保護瞬時作用于機組斷路器跳閘,保護整定值計算公式爲Idz=KkKjxI1e/Keb式中Kk――可靠系數,取1.5~3;Kjx――接線系數,當繼電器接于相電流時=1;Keb――電流互感器變比;I1e――變壓器一次側額定電流;Idz――繼電器動作電流。

  2、帶時限過電流保護,或延時投入瞬動過電流保護保護分別延時或瞬時動作于機組斷路器,動作電流的計算與瞬動過流保護計算相同,只是Kk取1.1~1.5,延時整定值取0.3~0.5s,並應計及繼電器返回系數(按0.85計算),同時還應有合閘後能將延時取消的裝置。由于送電時整流機組在低擋位才能合閘,因此合閘時不至于起動此保護定值,實際使用中可以將延時取消,像第一套保護一樣設定爲瞬動電流保護。

  3、靈敏度校驗保護裝置的靈敏度按下式確定Klm=Id/(KebIdz)式中,Id是當對第一套保護應取第一套保護用電流互感器之前的兩相短路電流值,對第二套保護取整流變壓器一組二次繞組的兩相短路電流,且按調壓變壓器實際所在的無勵磁調壓段的最低調壓級和在系統最小運行方式下的短路容量進行計算。對第一套保護應滿足Klm≥2;對第二套保護應滿足Klm≥1.5.若第二套保護不能滿足靈敏度要求,應根據調壓級的情況,降低第二套保護的整定電流值。

  4、與采用電力變壓器整定計算方法的比較按照以上原則整定,定值範圍如下:第一套保護的動作值爲816~1088A;第二套保護的動作值爲262~357A.

  若借用電力變壓器的定值計算方法,其值相距甚遠。以下爲采用普通電力變壓器電流速斷保護的整定計算方法所得出的保護定值:第一套保護電流速斷的動作值爲4352A;第二套保護電流速斷的動作值爲2175A.

  由于普通電力變壓器電流速斷保護的整定計算原則爲:按照躲過變壓器低壓側發生三相短路時流過保護裝置的最大短路電流整定。此整定原則決定了按此整定的保護不可能保護到變壓器閥側出線短路和整流櫃內部短路,閥側出線短路和整流櫃內部短路故障只能靠定時限電流保護,定時限電流保護往往有0.3~0.5s的起動時間,極大地限制了保護的速動性。2005年由于整流櫃內短路造成的惡性事故時有發生,造成了巨大的損失,如果短路發生時繼電保護能及時動作,跳開機組高壓斷路器,將使故障限制在一個較小的範圍內,不致使事故擴大,因此應該根據設備實際使用情況,采用符合行業規範的,切實可靠的繼電保護方案,以保證設備的安全穩定運行,保證對電解系列的安全平穩供電。

  第三繞組保護第三繞組即濾波裝置的繼電保護需動作于兩側斷路器,以消除保護死區的影響。

  近年所投運的整流機組,較多采用了在變壓器的第三繞組進行電源無功補償及濾波的方式,其所設置的保護一般只是動作于濾波裝置斷路器跳閘,從附圖中可以看出,這種設置方式導致在變壓器的第三繞組和濾波裝置的斷路器之間的電纜或硬母線等成爲保護死區,即如果故障發生在濾波裝置斷路器前側,保護裝置起動發出跳閘指令跳開濾波裝置斷路器後,並不能切除故障,對于保護變壓器內部故障的電流速斷保護,濾波裝置斷路器更是無能爲力。因此,保護變壓器內部故障的電流速斷保護和保護外部短路的定時限電流保護均應同時跳開機組電源側斷路器和濾波裝置斷路器。對于濾波裝置的其他保護則應在原保護動作時限的基礎上增加一段時限去跳開機組電源側斷路器,以確保在任何情況下均能可靠地切除故障。

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