CN103117532B - 一种适应于变压器低压侧的零序电压跳闸保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适应于变压器低压侧的零序电压跳闸保护方法，是针对变压器低压侧一次中性点接地方式为不接地系统，在变压器低压侧配置单组或双组电压互感器，并设置零序过电压跳闸保护逻辑、保护输入量和保护输出量，作为变压器低压侧接地保护的方法；其根据电压互感器配置及接线方式来改变控制字的方式，从而选择对应的电压互感器电压回路断线闭锁逻辑进行跳闸保护。该方法有效的解决了变压器低压侧电压互感器一次、二次侧电压回路断线引起变压器低压侧零序电压保护误动的问题，确保了变压器低压侧一次回路发生单相接地故障时正确可靠动作。

Description

一种适应于变压器低压侧的零序电压跳闸保护方法

技术领域

本发明属于电力系统变压器保护技术领域，特别是一种变压器低压侧一次接地方式为不接地系统并且具有单组或双组电压互感器的零序电压跳闸保护方法。

背景技术

针对发电厂主变低压侧一次接地方式为不接地系统并设有发电机出口断路器(以下简称GCB)的情况，当GCB在合位时，主变低压侧发生单相接地故障一般由发电机定子接地保护来切除隔离故障。但当GCB在分位时，发生单相接地故障时，主变低压出线处至GCB处就出现保护死区；而且目前该保护只投入信号报警，仅作为绝缘监察使用，但在大型发电机组中，单相接地故障极容易发展成相间短路故障，从而扩大故障范围，造成不必要的重大经济损失。

目前人们在变压器的跳闸保护主要集中在改进保护装置上，比如中国专利申请号为201210130369.5公开了煤矿动力中心综合保护装置，属于煤矿动力中心保护装置技术领域；解决的技术问题是：提供一种可以实现低压侧检测，高压侧跳闸保护的煤矿动力中心综合保护装置；采用的技术方案是：隔离换向开关SW1的三相进线端分别与耦合电抗器L1、L2和L3的一端相连，耦合电抗器L1、L2和L3的另一端并接后与漏电保护模块的输入端相连，电流互感器CT01和CT02分别串接在矿用隔爆干式变压器T1与隔离换向开关SW1之间连线的任意两相线路中，电流互感器CT01和CT02的信号输出端均与过流保护器的输入端相连，过流保护器的故障信号端口与高压综合保护器的故障信号端口相连。又如中国专利申请号为201120373216.4涉及了一种变压器冷却器全停跳闸保护电路，包括相串联的冷却系统第一路电源接触器的触点(KMM1)和冷却系统第二路电源接触器的触点(KMM2)，其特点是，所有风机启动接触器的触点(KM1、KM2、KM3、KM4、KM5)分别串联在一起，然后并联在所述冷却系统第一路电源接触器的触点(KMM1)和冷却系统第二路电源接触器的触点(KMM2)两端。这些改进的保护装置虽然在一定程度上保证了变压器的安全运行，但是设备的改进无疑会增加了设备成本的投入，而且由于新设备的使用，维护成本也是大大增加的；而且这些保护装置大都不适用于GCB。

因此，为了防止GCB在分位时，在主变低压侧发生单相接地发展成相间短路前尽快切除隔离故障，市场上急需在原有设备尽可能不变的情况下，采用一种新的零序电压跳闸保护方法来确保主变低压侧能够正确的投入跳闸，实现迅速切除隔离故障，把事故影响范围降到最小，尽可能减少事故经济损失。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出了一种针对变压器低压侧一次接地方式为不接地系统并且具有单组或双组电压互感器的零序电压跳闸保护方法。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种适应于变压器低压侧的零序电压跳闸保护方法，是针对变压器低压侧一次中性点接地方式为不接地系统，在变压器低压侧配置单组或双组电压互感器，并设置零序过电压跳闸保护逻辑、保护输入量和保护输出量，作为变压器低压侧接地保护的方法；其中：

(1)当在变压器低压侧配置电压互感器为双组电压互感器TV1、TV2配置时：

其电压互感器和变压器保护装置的接线方式为：由变压器保护装置交叉接入变压器低压侧电压互感器的两组电压互感器星形三相二次绕组及开口三角二次绕组回路；

变压器保护装置内保护逻辑及保护输入/输出量的设置为：TV2一次断线闭锁判别公式为3U0zc＜U0zd且3U0＞U0zd，式中3U0zc为TV1的自产零序电压，3U0为TV2开口三角的零序电压，U0zd为变压器低压侧零序电压跳闸定值；满足以上条件延时发TV2一次断线报警信号，并闭锁变压器低压侧零序电压动作于跳闸；

(2)当在变压器低压侧配置电压互感器为单组电压互感器TV配置时：

其电压互感器和变压器保护装置的接线方式为：由变压器保护装置正常接入变压器低压侧电压互感器二次绕组及开口三角绕组回路；

变压器保护装置内保护逻辑及保护输入/输出量的设置为：TV一次断线闭锁判别公式为U2＞0.33*U0zd且3U0’＞U0zd，式中U2为TV的负序电压，3U0’为TV开口三角的零序电压；满足以上条件延时发TV一次断线报警信号，并闭锁变压器低压侧零序电压动作于跳闸。

该方法主要是根据电压互感器配置及电压互感器与变压器保护装置的接线方式来改变控制字的方式，从而选择对应的电压互感器电压回路断线闭锁逻辑进行跳闸保护的方法。

对本发明的进一步说明，以上所述的由变压器保护装置交叉接入变压器低压侧电压互感器的两组电压互感器星形三相二次绕组及开口三角二次绕组回路具体为：其中一套变压器保护装置接电压互感器TV1星形三相二次绕组和TV2开口三角二次绕组，另一套变压器保护装置接电压互感器TV2星形三相二次绕组和TV1开口三角二次绕组。

对本发明的进一步说明，以上所述的保护逻辑具体为：低压侧零序电压跳闸元件采用TV的开口三角零序电压，当低压侧零序电压报警及变压器低压侧零序电压保护软压板投入，同时低压侧零序电压报警元件启动后延时1至10秒，变压器低压侧零序电压报警；当变压器低压侧零序电压保护软压板和硬压板都投入，同时低压侧零序电压跳闸元件启动，在变压器低压侧TV无一次断线情况下，此时低压侧零序电压启动元件后延时1至10秒，变压器低压侧零序电压保护跳闸。

对本发明的进一步说明，以上所述的保护输入量包括变压器的低压侧TV1三相电压和TV2开口三角零序电压。

对本发明的进一步说明，以上所述的保护输出量包括报警信号和跳闸信号。

在配置双组电压互感器时，其中的二次绕组电压参与TV断线判断，开口三角绕组电压作为动作启动判据。变压器低压侧接地故障由变压器低压侧零序电压保护反应其单相接地故障严重程度，当达到动作定值后，经整定延时报警或跳闸出口。由于TV1和TV2同时出现一次断线的概率极小及TV二次断线时开口三角绕组不会出现零序电压，所以只考虑TV一次断线零序电压情况。该零序电压与真正的主变低压侧单相接地故障产生的零序电压相混淆，影响保护判定。当发生单相接地故障情况下，TV1的自产零序电压和TV2的开口三角零序电压应同时出现，且存在倍数关系；当TV1自产零序电压很小而TV2开口三角出现较大值时，判定TV2发生一次断线，经短延时报警。TV2的一次断线闭锁主变低压侧接地保护跳闸段，报警段不受影响。

在配置单组电压互感器时，其中的二次绕组电压参与TV断线判断，开口三角绕组电压作为动作启动判据。主变低压侧接地故障由主变低压侧零序电压保护反应其单相接地故障严重程度，当达到动作定值后，经整定延时报警或跳闸出口。TV发生二次断线时，TV开口三角绕组不会出现零序电压，因此二次断线不予考虑。TV一次断线时，TV开口零序电压、自产零序电压和负序电压(完全断线时U2＝57.74/3＝19.28V)均会出现；而单相接地故障时，只有自产零序电压和开口三角零序电压出现，因此，可以利用负序电压来判别TV一次断线。TV一次断线判据：当TV的负序电压和TV开口三角零序电压同时出现时，判为TV一次断线，经短延时报警。TV的一次断线闭锁主变低压侧接地保护跳闸段，报警段不受影响。

保护输入量主要包括开关量和模拟量，具体接入保护装置的交流量及辅助开入量。

模拟量：若变压器低压侧电压互感器为双组电压互感器TV配置时，则为接入变压器低压侧TV1三相电压和TV2开口三角零序电压。变压器低压侧两组电压互感器交叉接入变压器双重化保护的两套装置。即一套接TV1三相绕组和TV2开口三角绕组，另一套接TV2三相绕组和TV1开口三角绕组。

若变压器低压侧电压互感器为单组电压互感器配置时，则接入变压器低压侧电压互感器三相电压和开口三角零序电压。

上述所说的保护输出量主要为保护动作于报警和跳闸。

保护出口1：变压器低压侧零序电压保护报警。

保护出口2：变压器低压侧零序电压保护跳闸。

上述所说的主变低压侧TV1和TV2为区分变压器低压侧两组不同电压互感器TV，非具体命名。

在本发明中，当变压器低压侧一次回路发生单相接地故障时，零序电压保护启动，同时判断电压互感器电压回路无断线并开放零序电压保护出口，使得该保护可靠动作于跳闸；当变压器低压侧电压互感器一次或二次侧电压回路断线时，零序电压保护启动，同时判断电压互感器电压回路有断线并闭锁零序电压保护出口，使得该保护不误动，只发电压互感器电压回路断线信号。

本发明的优点：

(1)本发明利用发生一次单相接地故障和电压互感器断线时各自所产生的负序电压和零序电压特性差异构成电压互感器一次、二次断线闭锁零序电压保护的接线及逻辑方法，该方法有效的解决了变压器低压侧电压互感器一次、二次侧电压回路断线引起变压器低压侧零序电压保护误动的问题，确保了变压器低压侧一次回路发生单相接地故障时正确可靠动作。该方法具有安全性高、可靠性高、灵敏度高、灵活性大等优点，很大的现场实际应用推广价值。

(2)本发明的零序电压跳闸保护方法基本上不改变原有保护设备的结构，只有当在变压器低压侧配置电压互感器为双组电压互感器时，改变其接线方式，进而设置零序过电压跳闸保护逻辑、保护输入量和保护输出量，从而实现跳闸保护，不增加设备成本的投入。

附图说明

图1是本发明所涉变压器低压侧配置双组电压互感器的接线方式示意图。

图2是本发明所涉变压器低压侧配置双组电压互感器的报警逻辑框图。

图3是本发明所涉变压器低压侧配置双组电压互感器的跳闸逻辑框图。

图4是本发明所涉变压器低压侧配置单组电压互感器的接线方式示意图。

图5是本发明所涉变压器低压侧配置单组电压互感器的报警逻辑框图。

图6是本发明所涉变压器低压侧配置单组电压互感器的跳闸逻辑框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

实施例1：

一种适应于变压器低压侧的零序电压跳闸保护方法，是针对变压器低压侧一次中性点接地方式为不接地系统，在变压器低压侧配置双组电压互感器，并设置零序过电压跳闸保护逻辑、保护输入量和保护输出量，作为变压器低压侧接地保护的方法；其中：在变压器低压侧配置电压互感器为双组电压互感器TV1、TV2配置时，由变压器保护装置交叉接入变压器低压侧电压互感器的两组电压互感器星形三相二次绕组及开口三角二次绕组回路，即其中一套变压器保护装置接电压互感器TV1星形三相二次绕组和TV2开口三角二次绕组，另一套变压器保护装置接电压互感器TV2星形三相二次绕组和TV1开口三角二次绕组；其中TV2一次断线闭锁判别公式为3U0zc＜U0zd且3U0＞U0zd，式中3U0zc为TV1的自产零序电压，3U0为TV2开口三角的零序电压，U0zd为变压器低压侧零序电压跳闸定值；满足以上条件延时发TV2一次断线报警信号，并闭锁变压器低压侧零序电压动作于跳闸。

低压侧零序电压跳闸元件采用TV的开口三角零序电压，当低压侧零序电压报警及变压器低压侧零序电压保护软压板投入，同时低压侧零序电压报警元件启动后延时1至10秒，变压器低压侧零序电压报警；当变压器低压侧零序电压保护软压板和硬压板都投入，同时低压侧零序电压跳闸元件启动，在变压器低压侧TV无一次断线情况下，此时低压侧零序电压启动元件后延时1秒，变压器低压侧零序电压保护跳闸；

所述的保护输入量包括变压器的低压侧TV1三相电压和TV2开口三角零序电压；

所述的保护输出量包括报警信号和跳闸信号。

实施例2：

一种适应于变压器低压侧的零序电压跳闸保护方法，是针对变压器低压侧一次中性点接地方式为不接地系统，在变压器低压侧配置单组电压互感器，并设置零序过电压跳闸保护逻辑、保护输入量和保护输出量，作为变压器低压侧接地保护的方法；其中：在变压器低压侧配置电压互感器为单组电压互感器TV配置时，由变压器保护装置正常接入变压器低压侧电压互感器二次绕组及开口三角绕组回路；其中TV一次断线闭锁判别公式为U2＞0.33*U0zd且3U0’＞U0zd，式中U2为TV的负序电压，3U0’为TV开口三角的零序电压；满足以上条件延时发TV一次断线报警信号，并闭锁变压器低压侧零序电压动作于跳闸。

所述的保护逻辑包括低压侧零序电压跳闸元件采用TV的开口三角零序电压，当低压侧零序电压报警及变压器低压侧零序电压保护软压板投入，同时低压侧零序电压报警元件启动后延时5秒，变压器低压侧零序电压报警；当变压器低压侧零序电压保护软压板和硬压板都投入，同时低压侧零序电压跳闸元件启动，在变压器低压侧TV无一次断线情况下，此时低压侧零序电压启动元件后延时1至10秒，变压器低压侧零序电压保护跳闸。

所述的保护输入量包括变压器的低压侧TV的三相电压和开口三角零序电压。

所述的保护输出量包括报警信号和跳闸信号。

实施例3：

一种适应于变压器低压侧的零序电压跳闸保护方法，是针对变压器低压侧一次中性点接地方式为不接地系统，在变压器低压侧配置双组电压互感器，并设置零序过电压跳闸保护逻辑、保护输入量和保护输出量，作为变压器低压侧接地保护的方法；其中：在变压器低压侧配置电压互感器为双组电压互感器TV1、TV2配置时，由变压器保护装置交叉接入变压器低压侧电压互感器的两组电压互感器星形三相二次绕组及开口三角二次绕组回路，即其中一套变压器保护装置接电压互感器TV1星形三相二次绕组和TV2开口三角二次绕组，另一套变压器保护装置接电压互感器TV2星形三相二次绕组和TV1开口三角二次绕组；其中TV2一次断线闭锁判别公式为3U0zc＜U0zd且3U0＞U0zd，式中3U0zc为TV1的自产零序电压，3U0为TV2开口三角的零序电压，U0zd为变压器低压侧零序电压跳闸定值；满足以上条件延时发TV2一次断线报警信号，并闭锁变压器低压侧零序电压动作于跳闸。

低压侧零序电压跳闸元件采用TV的开口三角零序电压，当低压侧零序电压报警及变压器低压侧零序电压保护软压板投入，同时低压侧零序电压报警元件启动后延时1至10秒，变压器低压侧零序电压报警；当变压器低压侧零序电压保护软压板和硬压板都投入，同时低压侧零序电压跳闸元件启动，在变压器低压侧TV无一次断线情况下，此时低压侧零序电压启动元件后延时10秒，变压器低压侧零序电压保护跳闸；

所述的保护输入量包括变压器的低压侧TV1三相电压和TV2开口三角零序电压；

所述的保护输出量包括报警信号和跳闸信号。

上述实施例的方法利用在一次中性点不接地系统中发生一次单相接地故障和电压互感器断线时各自所产生的负序电压和零序电压特性差异构成电压互感器断线闭锁零序电压保护接线及逻辑方法，该方法有效的解决了变压器低压侧电压互感器一次、二次侧电压回路断线引起变压器低压侧零序电压保护误动的问题，确保了变压器低压侧一次回路发生单相接地故障时正确可靠动作。

Claims (4)

1.一种适应于变压器低压侧的零序电压跳闸保护方法，其特征在于：是针对变压器低压侧一次中性点接地方式为不接地系统，在变压器低压侧配置单组或双组电压互感器，并设置零序过电压跳闸保护逻辑、保护输入量和保护输出量，作为变压器低压侧接地保护的方法；

(1)当在变压器低压侧配置电压互感器为双组电压互感器TV1、TV2配置时：

其电压互感器和变压器保护装置的接线方式为：由变压器保护装置交叉接入变压器低压侧电压互感器的两组电压互感器星形三相二次绕组及开口三角二次绕组回路；具体为：其中一套变压器保护装置接电压互感器TV1星形三相二次绕组和TV2开口三角二次绕组，另一套变压器保护装置接电压互感器TV2星形三相二次绕组和TV1开口三角二次绕组；

变压器保护装置内保护逻辑及保护输入/输出量的设置为：TV2一次断线闭锁判别公式为3U0zc＜U0zd且3U0＞U0zd，式中3U0zc为TV1的自产零序电压，3U0为TV2开口三角的零序电压，U0zd为变压器低压侧零序电压跳闸定值；满足以上条件延时发TV2一次断线报警信号，并闭锁变压器低压侧零序电压动作于跳闸；

(2)当在变压器低压侧配置电压互感器为单组电压互感器TV配置时：

其电压互感器和变压器保护装置的接线方式为：由变压器保护装置正常接入变压器低压侧电压互感器二次绕组及开口三角绕组回路；

变压器保护装置内保护逻辑及保护输入/输出量的设置为：TV一次断线闭锁判别公式为U2＞0.33*U0zd且3U0’＞U0zd，式中U2为TV的负序电压，3U0’为TV开口三角的零序电压；满足以上条件延时发TV一次断线报警信号，并闭锁变压器低压侧零序电压动作于跳闸。

2.根据权利要求1所述的适应于变压器低压侧的零序电压跳闸保护方法，其特征在于：所述的保护逻辑具体为：低压侧零序电压跳闸元件采用TV的开口三角零序电压，当低压侧零序电压报警及变压器低压侧零序电压保护软压板投入，同时低压侧零序电压报警元件启动后延时1至10秒，变压器低压侧零序电压报警；当变压器低压侧零序电压保护软压板和硬压板都投入，同时低压侧零序电压跳闸元件启动，在变压器低压侧TV无一次断线情况下，此时低压侧零序电压启动元件后延时1至10秒，变压器低压侧零序电压保护跳闸。

3.根据权利要求1所述的适应于变压器低压侧的零序电压跳闸保护方法，其特征在于：所述的保护输入量包括变压器的低压侧TV1三相电压和TV2开口三角零序电压。

4.根据权利要求1所述的适应于变压器低压侧的零序电压跳闸保护方法，其特征在于：所述的保护输出量包括报警信号和跳闸信号。