CN101958530A - 抽水蓄能电站主变压器差动保护ct极性校验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抽水蓄能电站主变压器差动保护CT极性校验方法，采用外施电源法解决了蓄能电站机组启动前，主变倒受电时主变差动、母线差动及高压电缆差动保护CT极性无法校验问题，确保系统及主变倒受电的安全、可靠。本方法操作及使用条件简单，使用的试验仪器设备可重复使用，不占用机组有水调试直线工期，节省临时高压电缆投资，可降低投产成本，具有良好的推广应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种抽水蓄能电站主变压器差动保护CT极性校验方法。
背景技术
由于抽水蓄能电站具有其特殊性，其一绝大多数抽水蓄能电站在首台机组启动前，上库没有天然来水，即便有些蓄能电站上库有水，也仅能满足机组发电工况部分试验，上库存水很难满足通过机组带主变零起升流来校验主变差动保护CT极性；其二机组在水泵工况启动时必须有外来电源拖动机组。因此，蓄能电站在首台机组启动前，一般须完成主变倒受电操作。而主变倒受电的必要条件之一是要确保主变差动保护CT极性已经过一次通流校验，在主变高、低压侧CT一次回路均同时流过电流的校验。由于主变差动保护两组CT是分别接在主变高、低压侧，且因CT变比很大，CT变比选择与主变压器及机组容量有关，一次侧电流如果达不到一定值，反应在CT二次侧电流将很小，主变差动保护CT极性将无法确定。在本发明之前，常规的抽水蓄能电站可利用发电机对主变和线路进行升流、升压来实现保护电流、电压互感器极性和相序的校核，该方法就如上述的必须满足抽水蓄能电站上水库有足够来水，且须满足机组水轮机工况启动条件等问题，因而当现实情况不能满足上述条件时必须要寻求一种校核主变差动保护CT极性新的方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述蓄能电站机组启动前，主变倒受电时主变差动、母线差动及高压电缆差动等保护CT极性无法校验的问题，而设计了一种操作及使用条件简单，节省投资，不占用机组有水调试直线工期的抽水蓄能电站主变压器差动保护CT极性校验方法。
本发明所述的CT是指电流互感器，差动保护是一种比较被保护设备各侧电流大小和相位而构成的保护，正常时流进被保护设备的电流和流出的电流相等，差动电流等于零。当设备出现故障时，流进被保护设备的电流和流出的电流不相等，差动电流大于零。当差动电流大于差动保护装置的整定值时，保护动作，将被保护设备的各侧断路器跳开，使故障设备断开电源。
本发明为了达到上述目的，采取的技术方案的基本原理是：将电站主变压器低压侧利用接地开关短路，高压侧经过三相试验调压器和三相试验变压器升压加入合适的三相电流，通过调节三相试验调压器输出，使短路范围内CT二次侧电流达到满足极性校验的要求值，通过差动保护装置或高精度相位测试仪器，检验变压器高、低侧电流及每相差流大小和相位是否正确，从而达到校验主变压器差动保护CT极性正确与否。
本发明达到上述目的采取的技术方案是：提供一种抽水蓄能电站主变压器差动保护CT极性校验方法，校验方法有下列步骤：
（1）准备好校验过程所使用的设备，并连接好各设备之间的连接线；
（2）断开低压侧隔离开关，合上主变低压侧接地刀，将主变低压侧三相短路；
（3）断开主变高压侧隔离开关，合上主变高压侧地刀，并将每相接地连接片断开；
（4）整定三相试验调压器输出过电压保护，并做好过压保护动作跳调压器控制箱电源模拟测试；
（5）将三相试验调压器调至最小位，合上电源进线开关，缓慢调节三相试验调压器输出，经过三相试验调压器和三相试验变压器升压从主变压器高压侧加入额定频率的三相交流电流，监测三相试验变压器低压侧电压表和高压侧电流表，同时从主变差动保护装置上检查主变高、低压侧CT电流及每相差流是否正常；
（6）当确认主变高、低压侧CT电流正常后，缓慢调节三相试验调压器输出，直到三相试验变压器高压侧电流达到要求值，保持稳定；此时再次检查主变高低压所有CT电流是否正常，检查主变差动保护装置上A相、B相、C相差流是否为均为零，相位是否均正确，并用高精度相位伏安表对主变差动保护装置电流输入回路电流大小、相位进行校核，当确认所有结果满足要求后，降低调压器输出，并断开电源进线开关，完成主变压器差动保护CT极性校验。
本发明所述抽水蓄能电站主变压器差动保护CT极性校验方法，也称为主变低压侧短路升流法或称为外施电源法。
在实际应用本发明所述的抽水蓄能电站主变压器差动保护CT极性校验方法时，需要根据校验的相关条件，如主变容量Sn及校验过程使用的设备的选择。本发明的校验方法所述的校验过程使用的设备校验过程使用的设备包括有电源进线开关K1、三相试验调压器、三相试验变压器，三相试验调压器控制箱、主变高压侧地刀、隔离开关、断路器、主变高压侧GIS管线、主变高压侧CT、主变低压侧CT和差动保护装置和外加电源；所述外加的电源经过电源进线开关分别与三相试验调压器控制箱和三相试验调压器连接，三相试验调压器分别与三相试验调压器控制箱和三相试验变压器连接，三相试验变压器与主变压器高压侧通过地刀连接，电流表接在三相试验变压器高压侧，电压表接在三相试验变压器低压侧，主变高压侧CT接在主变高压侧GIS管线上，主变低压侧CT连接主变低压侧IPB母线上，差动保护装置安装在主变差动保护盘柜内，断路器连接发电机出口和变压器低压侧隔离开关，主变高压侧GIS管线连接主变高压侧和GIS母线 。
本发明抽水蓄能电站主变压器差动保护CT极性校验方法具有如下优点：
1、本发明采用外施电源法解决了蓄能电站机组启动前，主变倒受电时主变差动、母线差动及高压电缆差动等保护CT极性无法校验的问题，确保主变倒受电的安全、可靠。
2、本发明的CT极校验方法操作及使用条件简单，使用的试验仪器设备可重复使用，不占用机组有水调试直线工期，节省临时高压电缆投资，可降低投产成本。
附图说明
图1为本发明主变压器差动保护CT极性校验方法的主接线图。
图2为本发明主变压器差动保护CT极性校验方法试验原理接线图。
图3为电站500KV系统母线及高压电缆差动保护CT配置图。
上述图中：1进线电源开关K1、2三相调压器控制箱、3三相调压器、4三相试验变压器、5主变大差保护装置、6主变压器、7主变小差保护装置、8 GIS管线、9 IPB管线、10第一回高压电缆差动保护A\B套、11为第一回高压电缆、12母线差动保护A\B套、13第二回高压电缆、14为第二回高压电缆差动保护A\B套、15 GIS母线、16隔离开关、17断路器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对发明作进一步详述。
实施例1：以一台容量为360MVA 、500KV主变为例介绍主变压器差动保护极性校验方法。
㈠本发明主变压器差动保护极性校验方法为主变低压侧短路升流法或称外施电源法。
㈡本发明方法的试验条件：本发明所述的主变压器6的容量为360MVA，额定电压为525KV／15.75KV（中间档位）,额定电流为396A／13197A，联结组标号为YN d11，短路阻抗 
为14%（该值可通过查询主变参数得知）。
本发明进行校验所准备的设备包括：电源进线开关K1、三相试验调压器控制箱2、三相试验调压器3、三相试验变压器4和外加400V电源。
本发明进行校验所需要利用的设备包括：主变高压侧地刀500467，主变低压侧接地刀04617，主变压器6、主变低压侧IPB母线9、隔离开关0461和0462、断路器O4、主变高压侧GIS管线8、主变高压侧CT为CT17、CT9、主变低压侧CT为CT18、CT5、主变小差保护装置7、主变大差保护装置5。
其中：主变高压侧地刀选500467地刀，该地刀查询GIS设备手册可知最高可承受电压为10KV。当主变一次侧电流通入15A时，所需外加电压为3KV左右，因此选择500467地刀作为主变高压侧地刀满足承受电压3KV以上的条件，且有较大余量，不会对该地刀造成影响。
主变高压侧GIS管线经安装试验合格，且GIS内已充合格的SF6气体；
主变高压侧CT，为了确保主变差动保护CT极性可靠校验，一般考虑主变高压侧CT二次电流（I1）应达到10mA以上，则主变高压侧一次电流IK1为：
IK1= I1×10-3×1500=10×10-3×1500=15A
主变高压侧CT变比 1500/1A；
所述主变低压侧CT，一次电流IK2为：
IK2= IK1×13197
396=15×13197
396=499.9A
主变低压侧CT变比 15000/1A；
差动保护装置（或高精度相位测试仪器）低压侧二次电流I2为:
I2= IK2 
15000=499.9
15000=0.0333A=33.3 mA
通过厂家技术说明书得知差动保护装置最小测量二次电流为5mA(即当二次侧输入电流达到5mA以上时，可准确反应其电流和相位，该值可满足差动保护CT极性校验（或高精度相位测试仪）要求。
㈢试验所需电源容量
可按下式计算： 
（1）
所需的试验电压
为： 
（2）
式中：
——分别为变压器额定容量和额定电压；
In、IK1——分别为变压器额定电流和变压器高压侧一次试验电流；
代入相关数据，根据公式（1）计算得知所需电源的视在功率
72.3KVA；
根据公式（2）计算得知变压器高压侧试验电压
=2.78KV。
从上述计算可知，本发明考虑三相试验变压器及主变短路负载损耗，试验三相变压器和三相调压器容量可选大于100KVA试验设备。
现场实际试验过程中，试验电力变压器选择为电站检修用三相电力变压器，容量及变比分别为： =800KVA ，变比为：400V/10KV；
三相试验调压器容量及变比分别为： 
=1000KVA 原边与副边电压为：400V/650V；
进线电源开关K1选择备用400V开关。
外加的电源经过电源进线开关K1与三相试验调压器控制箱2连接，三相试验调压器控制箱2分别与电源进线开关K1和三相试验调压器3连接，三相试验调压器3分别与三相试验调压器控制箱2和三相试验变压器4连接，三相试验变压器4与主变压器高压侧通过地刀500467连接，电流表接在三相试验变压器4的高压侧，电压表接在三相试验变压器4的低压侧，主变高压侧CT17和CT9接在主变高压侧GIS管线上，主变低压侧CT18和CT5连接主变低压侧封闭母线上，主变小差动保护装置7和主变大差动保护装置5安装在主变差动保护盘柜内，断路器04连接发电机出口和变压器低压侧隔离开关0461和0462，主变高压侧GIS管线连接主变高压侧和GIS母线 。
应用本发明所述的抽水蓄能电站主变压器差动保护CT极性校验方法，对主变小差保护极性校验，试验主接线如图1所示。从图1可知：主变小差保护所用CT为CT9与CT17。校验按下列步骤进行：
（1）准备好校验过程所使用的设备，并连接好各设备之间的连接线；校验的接线原理如图2所示；
（2）断开主变低压侧隔离开关0461和隔离开关0462，合上主变低压侧接地刀04617，利用接地开关将主变低压侧三相短路；
（3）断开主变高压侧隔离开关50046，合上主变高压侧500467地刀，并将每相接地连接片断开；
（4）整定三相试验调压器3输出电压保护，按200V整定，对应三相试验变压器输出电压为5KV,并检验过压保护跳三相调压器控制箱2主回路接触器动作是否正常；
（5）将三相试验调压器3调至最小位，合上电源进线开关K1，缓慢调节三相试验调压器输出，经过三相试验调压器3和三相试验变压器4升压从主变压器高压侧加入额定频率的三相交流电流；监测三相试验变压器4低压侧电压和高压侧电流，同时从主变小差动保护装置7上检查主变高压侧、低压侧CT电流及每相差流是否正常；
（6）当确认主变高压侧、低压侧CT电流正常后，缓慢调节三相试验调压器输出，直到三相试验变压器高压侧电流达到15A，保持稳定；此时再次检查主变高压侧和低压侧所有CT电流是否正常，主变差动保护CT极性是否正确，当确认所有结果满足要求后，降低调压器输出，并断开进线电源开关K1；完成主变压器差动保护CT极性校验。
继续应用本发明所述的抽水蓄能电站主变压器差动保护CT极性校验方法，对主变大差保护CT极性校验，从图1可以看出，主变大差保护所用CT为CT18和CT5,因CT5为发电机出口电流互感器，要想在CT5二次侧有电流，则短路点应设在发电机出口（图1中的A）。并解开发电机出口与IPB（封闭母线）的连接铜排，临时加装一组短路线，可承受短路电流1000A即可，主变低压侧接地刀闸均在分闸位置，合上图1中的0461发电换相隔离开关和04断路器，同时断开04断路器的跳闸电源，防止04断路器误跳闸，对主变大差保护CT极性校验其余步骤与主变小差保护极性校验相同。应用本发明所述的方法可顺利完成主变小差与主变大差保护中CT极性校验。
实施例2：采用本发明主变差动保护极性校验方法对电站500KV GIS母线15及第一回高压电缆11、第二回高压电缆13差动保护CT极性检验。其差动保护CT配置图如图3。在一次设备正式受电前，须完成母线差动保护A\B套12及第一回高压电缆11、第二回高压电缆13、第一回差动保护A\B套10、第二回高压电缆差动保护A\B套14的CT极性校验。试验设备容量仅需要考虑加上第一、二回高压电缆的充电电流即可，加压点选择在图3中的B点，所加电压不受图1中接地开关电压限制。假如要校验母线差动保护A\B套12和第二回高压电缆差动保护A\B套14中CT极性，短路点仍可使用图1中的04617接地刀，合上图3中断路器5051和5003两侧隔离开关16，合上图1中的50046隔离开关，合上5051和5003断路器17，并断开5051和5003断路器17跳闸回路控制电源开关，即可形成一次电流的通路，通入合适电流及可到达校验母线差动保护A\B套12及第二回高压电缆差动保护A\B套14中CT的极性目的。校验步骤与实施例1相同。
本发明抽水蓄能电站主变压器差动保护CT极性校验方法解决了蓄能电站机组启动前，主变倒受电时主变差动、母线差动及高压电缆差动等保护CT极性无法校验问题，确保主变倒受电的安全、可靠。本方法操作及使用条件简单，节省临时高压电缆投资，不占用机组有水调试直线工期。但本方法由于使用的是外施电源，受电源容量限制，通入电流较小，不能全面检查电流互感器特性及二次回路接线中可能存在的问题，因此在机组并网后，需对CT及其二次回路进一步检验。
Claims (2)
1.一种抽水蓄能电站主变压器差动保护CT极性校验方法，其特征在于：校验方法有下列步骤：
（1）准备好校验过程所使用的设备，并连接好各设备之间的连接线；
（2）断开低压侧隔离开关，合上主变低压侧接地刀，将主变低压侧三相短路；
（3）断开主变高压侧隔离开关，合上主变高压侧地刀，并将每相接地连接片断开；
（4）整定三相试验调压器输出过电压保护，并做好过压保护动作跳调压器控制箱电源模拟测试；
（5）将三相试验调压器调至最小位，合上电源进线开关，缓慢调节三相试验调压器输出，经过三相试验调压器和三相试验变压器升压从主变压器高压侧加入额定频率的三相交流电流，监测三相试验变压器低压侧电压表和高压侧电流表，同时从主变差动保护装置上检查主变高、低压侧CT电流及每相差流是否正常；
（6）当确认主变高、低压侧CT电流正常后，缓慢调节三相试验调压器输出，直到三相试验变压器高压侧电流达到要求值，保持稳定；此时再次检查主变高低压所有CT电流是否正常，检查主变差动保护装置上A相、B相、C相差流是否为均为零，相位是否均正确，并用高精度相位伏安表对主变差动保护装置电流输入回路电流大小、相位进行校核，当确认所有结果满足要求后，降低调压器输出，并断开电源进线开关，完成主变压器差动保护CT极性校验。
2.根据权利要求1所述的抽水蓄能电站主变压器差动保护CT极性校验方法，其特征在于：校验过程使用的设备包括有电源进线开关K1、三相试验调压器、三相试验变压器，三相试验调压器控制箱、主变高压侧地刀、隔离开关、断路器、主变高压侧GIS管线、主变高压侧CT、主变低压侧CT和差动保护装置和外加电源；所述外加的电源经过电源进线开关分别与三相试验调压器控制箱和三相试验调压器连接，三相试验调压器分别与三相试验调压器控制箱和三相试验变压器连接，三相试验变压器与主变压器高压侧通过地刀连接，电流表接在三相试验变压器高压侧，电压表接在三相试验变压器低压侧，主变高压侧CT接在主变高压侧GIS管线上，主变低压侧CT连接主变低压侧IPB母线上，差动保护装置安装在主变差动保护盘柜内，断路器连接发电机出口和变压器低压侧隔离开关，主变高压侧GIS管线连接主变高压侧和GIS母线 。
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