礦用變壓器關于KS9/KS11礦用變壓器的保護方案 |
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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，將嚴重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和
供電的可靠性，因此必須對KS9/KS11礦用變壓器配備有效、可靠的繼電保護裝置。
KS9/KS11礦用變壓器后備保護作為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一般采取分側(cè)獨立安裝的形式,采用的保
護類型包括一般的延時過電流保護、低電壓啟動過電流保護和復合電壓啟動過電流保護等
[1]。
對于三繞組KS9/KS11礦用變壓器和自耦KS9/KS11礦用變壓器，其低壓側(cè)漏抗相對較大，尤其自耦變可達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，高壓側(cè)的電壓相當高，能達到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)復壓過流保護電壓靈
敏度不足。
三繞組KS9/KS11礦用變壓器的高壓側(cè)后備保護除了為KS9/KS11礦用變壓器內(nèi)部故障提供后備保護外，還要為中壓側(cè)
和低壓側(cè)故障提供后備保護，必然會出現(xiàn)各側(cè)后備保護之間配合復雜、動作時間過長等問題。
此外，由于過流保護的靈敏度受運行方式、故障位置和故障類型的影響較大，難免會出現(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，會導致大范圍停電甚至燒毀
KS9/KS11礦用變壓器和其它設備，嚴重威脅電氣設備和人身安全，造成巨大的經(jīng)濟損失[2]。
為了解決傳統(tǒng)后備保護存在的問題，相關學者進行了深入研究，提出了基于本地多信息
的后備保護方案[3]，快速后備保護方案[4]，集中式后備保護方案[5]。以上這些方案均利用了
方向元件，大大縮短了后備保護的動作時間，提高了靈敏度。 45
本文提出一種KS9/KS11礦用變壓器綜合保護方案，包括主保護和后備保護，其中主保護采用分區(qū)差動
原理，能夠識別母線故障；后備保護利用方向元件快速識別故障位置，具有較強的容錯性。
1 KS9/KS11礦用變壓器綜合保護方案
1.1 主保護方案
電流差動保護原理從提出到現(xiàn)在已有近百年的時間，相關技術(shù)已相當成熟，由于其原理50
簡單可靠而被廣泛地用于發(fā)電機、KS9/KS11礦用變壓器等電力系統(tǒng)主設備的主保護[6]。本文采用基于分區(qū)
差動原理的保護方案，作為KS9/KS11礦用變壓器和母線的主保護。
以圖1 所示某變電站主接線為一次系統(tǒng)模型，2 條110kV 進線R1、R2，2 條35kV 進線
R3、R4，兩臺主變T1、T2 可以獨立運行也可并列，高中低壓母線均采用單母線分段方式，
所有10kV 線路為負荷出線無電源聯(lián)絡線路。 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)引入三個差動電流元件，分別為C1、C2、C3。其中C1 60
負責比較CT2、CT3 和CT5 的電流，C2 負責比較CT1、CT4 和CT5 的電流，C3 負責比較
CT1、CT3、CT6 和CT7 的電流。在正常運行情況下，流入差動電流元件的差動電流均為0，
元件均不動作。當高壓側(cè)母線發(fā)生故障時，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 動作，同理，當中壓側(cè)母線發(fā)生故障時，只有65
C2 動作，當?shù)蛪簜?cè)母線故障時，只有C3 動作。而在KS9/KS11礦用變壓器高、中、低壓側(cè)發(fā)生故障時，
C1、C2、C3 均動作。參照圖3 的邏輯，可以設計出KS9/KS11礦用變壓器綜合保護的主保護方案。當發(fā)生
故障時，首先斷開所有母聯(lián)斷路器，每臺KS9/KS11礦用變壓器安裝獨立的分區(qū)差動主保護。
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