差动保护整定时,要躲过两侧CT不平衡电流,而不是CT断线的不平衡电流。分相电流差动保护在CT断线发生时,如果负荷电流大于门槛值,保护动作。
01CT断线闭锁差动产生原因
差动保护动作灵敏、迅速,不需与相邻保护配合的优点在高压送配电系统中广泛应用,尤其实在较短线路,距离保护和速断保护均无法整定时,在系统运行稳定性要求下,线路纵差保护成为唯一的选择。
CT断线故障通常由回路线头脱落或松动造成接触电阻增加引起,使差动保护装置检测到差电流的假信号,差动保护启动电流一般取0.3-0.5倍In额定电流,如果断线瞬间,设备负荷较大,特别是在系统出现较大穿越电流或主变冲击、大电机起动等情况下均会造成差动保护误动作。
02CT断线闭锁差动保护原则
在CT断线发生时,如果检测到满足动作条件的差电流,则该差电流很可能不正确,因此CT断线时差动保护应被闭锁,同时发出断线报警,提示电气维护人员尽快处理。但是如果线路发生严重的短路故障,而此时又检测到CT断线,将差动保护闭锁,则保护拒动,要靠后备保护切断故障,后果十分严重,将造成大范围停电甚至系统崩溃事故因此在这种情况下,取消CT断线对差动保护的闭锁将更合适,还基于以下两个方面的考虑:
(1)CT断线故障的发生率本身不高,而与系统短路故障同时发生的概率更小,因此发生误跳的概率极低。
(2)即使发生误跳,也远比冒拒跳的危险好,因为在电力系统中保护拒动将使事故严重扩大。
Tips:
不允许在无CT断线情况下发生内部故障时闭锁差动;
允许在个别情况下,CT断线时闭锁拒动而使差动误动跳闸;
在发生故障时,退出CT断线闭锁差动功能。
03CT断线闭锁差动保护实施方案
1. 国外
国外对于CT断线情况的处理倾向于跳闸(CT出现问题,保护存在就没有意义,直接跳闸),防止了在CT断线时变压器发生内部故障,差动不能正确动作,导致事故扩大。
结合他们的安全理念认为CT断线可以算是一次系统的故障,原因在于断线时二次将产生高电压,危及设备及人身安全,有些国外的微机保护在这种情况下执行跳闸操作,差动CT断线则差动保护动作跳变压器的各侧开关,这是考虑到设备的安全强迫检修。
2. 国内
一般国内厂家的通用做法是在保护装置上固化一个CT断线逻辑功能并设置定值,触发逻辑功能达到启动值后瞬时或延时发出告警信号。但是CT断线的告警值较难确定的合适,设定大了影响保护的灵敏度,设定小了可能会因变压器启动励磁涌流或系统内大机组启动的干扰造成CT断线告警频繁发出假信号,一般采用加延时的方法防止误报,但加入延时或逻辑判据不合适就不能或不敢闭锁差动保护,在有些工况下可能造成差动保护误动。
而且国内厂家基本上采用设备出厂前固化逻辑和定值的方法,不能根据现场的工况进行调整,适用性差的特点会逐渐暴露出来,由此可以看出国内用法主要侧重于经济运行,考虑CT二次断线而造成大面积停电是不合算的,但因保护装置的逻辑判据固化及定值不能调整的特性,往往应用效果并不理想。
Tips:
无论是国内传统用法或是国外常规做法都是倾向于一个方面:
国内侧重考虑经济效益,但仅仅依靠保护定值的合理配置并不能完全解决差动CT断线时差动保护误动的情况发生,往往造成大面积被动停电;
国外的常规用法虽然安全但确实不经济,因CT断线而停掉运行中的设备必然是有经济损失的,但实际从事电力工作的人员都有同感,运行现场总会遇到此类情况出现,且CT断线发生的机率要远远高于实际故障造成差动保护动作的机率。
3. 折中方案
当电流互感器二次回路断线且差流不大时,差动保护设备发出报警信号,通知调度人员通过倒负荷将变压器停电进行检修处理。
这样做,可以避免因电流互感器二次回路断线而引起的主变跳闸。如果差流增大至断线开放差动保护定值(一般为变压器额定电流Ie),则开放差动保护。
这样,变压器差动保护动作,主变跳闸,保护装置可以正确切除故障电流,避免事故扩大。可以说,这是一个折中的方案,兼顾了前两种方案的优点与不足。
04CT断线闭锁差动保护检测原理
1. 零序电流CT断线闭锁差动保护方案
CT断线时产生零序电流3I0,但不应有零序电压。由于零序电流的门坎值取值较低,当故障电流倍数较大时,误差引起的不平衡零序电流可能大于此门槛值。
为防止内部故障时误判CT断线而闭锁差动,同时也满足当发生故障时退出CT断线闭锁差动的要求,可以用一个过负荷元件解除CT断线闭锁。
即:
① 一侧零序过流动作
最大负荷时不平衡零序<①<差动最小动作电流
② 零序过电压动作解除闭锁
正常运行时最大不平衡电压<②<系统区内故障时母线零序电压
③ 过负荷元件解除闭锁
③>过负荷保护元件动作电流
2. 分相字位CT断线闭锁差动保护方案
利用各侧一相有流,另一相无电流来判别CT断线。
3. 负序电流CT断线闭锁差动保护方案
对于变压器,负序电流可以传变,若CT断线,断线侧就会有大小为1/3相电流的负序电流,而另一侧不会有,因此,可利用一侧有负序电流,一侧无负序电流来判别CT断线。
例:
当双绕组变压器一侧有源时,若负荷侧有负序电流而电源侧无负序电流,可判定CT断线。但电源侧有负序电流,而负荷侧没有(或数值小)负序电流,未必发生CT断线。
如变压器内部发生匝间短路且短路不太严重时,电源侧可有足够大的负序电流,但电压不对称度小,负荷电流中的负序电流不大。
因此,在这种情况下不能作为CT断线的判据。当双绕组变压器两侧都有电源时,若在一侧充电,则仍属于一侧有压且另一侧无源的情况,这时仍然要退出充电一侧有负序电流、未合开关一侧无负序电流的判据。