CN103606889B - 一种电弧炉变压器二次侧过流保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电弧炉变压器二次侧过流保护电路，包括电弧炉变压器，接于电弧炉变压器一次侧的电压互感器、第一电流互感器、断路器、断路器跳闸回路，接于电弧炉变压器二次侧的第二电流互感器，一次侧微机继电保护装置和二次侧微机继电保护装置，一次侧微机继电保护装置分别与电压互感器、电压互感器的开口三角和第一电流互感器连接，一次侧微机继电保护装置的跳闸信号输出接口并联接入断路器跳闸回路，二次侧微机继电保护装置与第二电流互感器连接，二次侧微机继电保护装置的信号输出接口并联接入断路器跳闸回路。增加了过流保护的灵敏性和可靠性，节约了故障处理时间、故障判断时间，延长了变压器的使用寿命。

Description

一种电弧炉变压器二次侧过流保护电路

技术领域

本发明涉及一种变压器保护电路，尤其是涉及一种电弧炉变压器二次侧过流保护电路。

背景技术

目前炼钢厂电炉变压器二次侧过流保护一般采用反时限过流继电器作为保护元件。该类保护装置属于第一代继电保护装置，由感应式过流继电器组成，存在动作不可靠，性能不稳定，已调好的整定值，经过一段时间后，保护动作值就会发生改变的问题，而且加上炼钢厂环境较为恶劣，炼钢变压器二次过流频繁，尤其在起弧穿井期更易发生短路过流现象，这样就加剧了过流继电器性能的老化。由于上述原因，采用反时限过流继电器的保护系统常发生保护拒动现象，导致越级跳闸发生。越级跳闸发生后，会产生如下危害：1、切断故障电流的时间被延长，变压器绕组通过短路电流的时间也被延长，绕组温度上升，加剧了绝缘的老化，变压器寿命被缩短；同时变压器绕组承受的电动力急剧增加，易导致二次绕组变形、绝缘损伤、开路、短路等，严重时还会造成烧坏变压器等重大事故。2、加长了对故障的判断时间。如二次侧保护动作，仅凭电炉操作人员在十几秒内即可判断出故障原因并复位合闸冶炼。但发生越级跳闸，一次保护动作，就要电工判断一次电路有无故障，最少需要8分钟以上时间，对生产造成影响。另外，电流互感器、电压互感器二次回路断线累有发生，当电压回路和电流回路发生断线时，还会造成保护误动和保护拒动。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种电弧炉变压器二次侧过流保护电路，解决了传统采用反时限过流继电器会造成保护拒动，导致发生越级跳闸的问题。

本发明的发明目的通过以下技术方案来实现：

一种电弧炉变压器二次侧过流保护电路，该保护电路包括电弧炉变压器，接于电弧炉变压器一次侧的电压互感器、第一电流互感器、断路器、断路器跳闸回路，接于电弧炉变压器二次侧的第二电流互感器，其特征在于，该保护电路还包括一次侧微机继电保护装置和二次侧微机继电保护装置，所述的一次侧微机继电保护装置分别与电压互感器、电压互感器的开口三角和第一电流互感器连接，以接收三者的输入信号，该一次侧微机继电保护装置的跳闸信号输出接口并联接入断路器跳闸回路，所述的二次侧微机继电保护装置与第二电流互感器连接，以接收其输入信号，该二次侧微机继电保护装置的信号输出接口并联接入断路器跳闸回路。

优选的，所述的断路器的一端连接高压进线，另一端连接电弧炉变压器，所述的电压互感器的一端接在断路器与高压进线之间，所述的第一电流互感器的一端接在断路器与电弧炉变压器之间。

优选的，所述的一次侧微机继电保护装置的一次侧保护整定为：电流速断保护通过躲过变压器励磁涌流来整定，定时限过流保护根据变压器2.5倍额定电流来整定，反时限过流保护的动作时间按公式t=0.14τ[(I/Ip)^0.02-1]来整定，其中t为动作时间，τ为反时限常数、取值为0.16s，I为故障电流，Ip为启动电流、取值为1.25倍额定电流。

优选的，所述的二次侧微机继电保护装置的二次侧保护整定为：电流速断保护取2.2倍额定电流整定，定时限过流保护取1.8倍倍额定电流来整定、时限1s，反时限过流保护的动作时间按公式t=0.14τ[(I/Ip)^0.02-1]来整定，t为动作时间，τ为反时限常数、取值为0.14s，I为故障电流，Ip为启动电流、取值为1.2倍额定电流。

优选的，所述的一次侧微机继电保护装置的信号输入端还与变压器重瓦斯检测设备连接。

优选的，所述的一次侧微机继电保护装置的信号输入端还与变压器开关重瓦斯检测设备连接。

优选的，所述的一次侧微机继电保护装置的信号输入端还与变压器压力释放阀连接。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、有效地解决了过去感应式过流继电器性能不稳定这一毛病，节约了故障处理时间：过去采用的感应式过流继电器一直存在保护不灵现象，时常越级跳上级变电站，每跳一次上级变电站恢复送电都需要半个小时，且影响供电系统的稳定运行，微机保护改造后，再没发生过保护拒动这一现象。

2、减少了故障判断时间：过去的感应式继电器因为性能不稳定，时间一久，就会发生保护拒动现象。当由变压器一次侧保护来完成保护时，故障检查范围就扩大了，且必须由专业电工才能完成故障确认，这一过程需要约8到10分钟。当变压器二次侧保护动作时，电炉操作人员在几十秒内就可完成故障确认。由于电炉冶炼的特殊性，二次侧容易发生过流现象。保守地计算，电炉每天发生两次二次过流算，过去采用感应式过流继电器一次侧和二次侧保护各动作一次，按正常操作，则每天需要10分钟用于恢复，每次二次保护恢复时间算一分钟，则每天可节约时间9分钟，按电炉每年生产300天计算，每年可节约故障处理时间2700分钟，折合45个小时。

3、延长了变压器的使用寿命：由于过去采用感应式过流继电器，反应慢，还时常发生拒动，越级跳闸现象，切断故障电流的时间被延长，变压器绕组通过短路电流的时间延长，温度上升，加剧了绝缘的老化，缩短变压器寿命；同时变压器绕组承受的电动力急剧增加，易导致二次绕组变形、绝缘损伤、开路、短路等，严重时造成烧坏变压器等重大事故。微机保护具有很高的灵敏性和可靠性，动作迅速，保护拒动发生率极低。当变压器二次侧电流达到保护动作值时，在很短的时间内就可动作于断路器，从而减少了大电流对变压器绕组的冲击，延长了变压器使用寿命。

附图说明

图1为本发明的变压器主电路的示意图；

图2为一次侧微机保护接线电路图；

图3为二次侧微机保护接线电路图；

图4为断路器跳闸回路的接线电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

本发明一种电弧炉变压器二次侧过流保护电路主要是在电弧炉变压器的一次侧和二次侧各装上一台珠海万力达公司的MTPR-610Hb微机继电保护装置，然后在保护装置上按保护接线图接入变压器电流、电压信号，微机保护跳闸出口信号接入断路器跳闸回路。当微机保护检测到故障跳闸信号时，通过跳闸信号输出接口发出跳闸指令，动作于断路器跳闸。在变压器一次侧微机保护中，需要设置瓦斯保护、压力释放阀保护、电流速断保护、定时限过流保护、反时限过流保护、失压保护、接地保护、温度告警、油位告警等保护。在二次侧微机保护中，只设置电流速断保护、定时限过流保护、反时限过流保护。一次侧保护选微机保护而不选继电器式保护的目的是增加二次过流保护的可靠性。

本发明的具体电路结构如图1所示，该保护电路包括电弧炉变压器T，接于电弧炉变压器T一次侧的电压互感器TV、第一电流互感器、断路器QF、断路器跳闸回路，接于电弧炉变压器T二次侧的第二电流互感器3TA，一次侧微机继电保护装置和二次侧微机继电保护装置。第一电流互感器包括用于测量的线圈1TA和用于保护的线圈2TA。如图2所示，一次侧微机继电保护装置分别与电压互感器TV、电压互感器的开口三角、第一电流互感器的用于测量的线圈1TA和第一电流互感器的用于保护的线圈2TA连接，以接收来自电压互感器的信号、来自电压互感器开口三角的信号、用于测量的线圈1TA和用于保护的线圈2TA的输入信号；该一次侧微机继电保护装置的跳闸信号输出接口并联接入断路器跳闸回路，当检测到一次侧故障跳闸信号时，通过跳闸信号输出接口发出跳闸指令，动作于断路器QF跳闸。如图3所示，二次侧微机继电保护装置与第二电流互感器3TA连接，以接收其输入信号，该二次侧微机继电保护装置的信号输出接口并联接入断路器跳闸回路，当检测到二次侧故障跳闸信号时，通过跳闸信号输出接口发出跳闸指令，动作于断路器QF跳闸。

电弧炉变压器T、电压互感器TV、第一电流互感器、断路器QF、断路器跳闸回路、第二电流互感器3TA都是属于变压器主回路的部件。变压器主回路还包括隔离开关1QS、避雷器F1、熔断器FU、隔离开关2QS、电抗器L、电阻R、电容C和避雷器F2。电弧炉变压器T依次串联电抗器L、隔离开关2QS、第一电流互感器、断路器QF、隔离开关1QS后连接到35KV高压进线。电压互感器TV串联熔断器FU后接到断路器QF与隔离开关1QS之间。避雷器F1接到断路器QF与隔离开关1QS之间。电容C一端接地、另一端串联电阻R后接到第一电流互感器与隔离开关2QS之间。避雷器F2接到第一电流互感器与隔离开关2QS之间。电阻R型号为100Ω/300w，电容C为0.1μf，电抗器为9MVar，电弧炉变压器T为45MVA。

断路器跳闸回路的电路图如图4所示，一次侧微机继电保护装置的跳闸信号输出接口、二次侧微机继电保护装置的跳闸信号输出接口、PLC跳闸接点、紧急跳闸接点并联后与合闸保持继电器串联。一次侧微机继电保护装置的跳闸信号输出接口、二次侧微机继电保护装置的跳闸信号输出接口、PLC跳闸接点、紧急跳闸接点中的任意一个发生动作均可接通断路器跳闸回路，从而实现断路器跳闸。

为了实现更好的过流保护，在一次侧微机继电保护装置上还可以接入变压器重瓦斯检测设备、变压器开关重瓦斯检测设备、变压器压力释放阀，从而实现瓦斯保护、压力释放保护。

由于微机型继电保护在快速性、灵敏性、可靠性都优于传统继电器型继电保护，因此，我们选取微机保护作为变压器继电保护。按国家标准电炉变压器保护必须要采用具有反时限功能的继电器，而微机继电保护装置是一种综合型继电保护装置，不是继电器，因此，电弧炉变压器一般不采用微机保护作为电弧炉变压器保护。微机保护在反时限过流保护这一运用上的困难是需要确定反时限曲线和反时限常数，这就需要我们进行探讨和研究。经多次试验后，得到一次侧微机继电保护装置的一次侧保护整定为：

电流速断保护采用躲过变压器励磁涌流来整定，而不要根据最小短路电流来整定，这样可提高保护的灵敏性。

定时限过流保护可根据变压器2.5倍额定电流来整定，时限1秒。

反时限过流保护反时限过流保护定值的确定是本方案的关键。当采用反时限过流继电器作为保护装置时，只需要按一般反时限原则选取继电器后按起动电流、1.7倍动作时限来整定即可。但采用微机保护就比较复杂，首先需确定反时限特性曲线，本保护我们经过考虑选取第一种反时限特性曲线，即反时限特性曲线=1；其次，需要确定保护起动电流，可按1.25倍额定电流来整定；再次，需要确定反时限常数，可取0.16S。动作时间可用t=0.14τ[(I/Ip)^0.02-1]来验算，式中t为动作时间，τ为反时限常数，I为故障电流，Ip为起动电流。

二次侧微机继电保护装置的一次侧保护整定为：

速断电流保护取2.2倍额定电流。

定时限过流保护取1.8倍额定电流，时限1S。

反时限过流保护方法同一次侧反时限保护，反时限特性取1，起动电流取1.2倍额定电流，反时限常数取0.14S。

本发明通过采用以上电路连接以及参数整定后，显著提高了过流保护的灵敏性和可靠性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电弧炉变压器二次侧过流保护电路，该保护电路包括电弧炉变压器，接于电弧炉变压器一次侧的电压互感器、第一电流互感器、断路器、断路器跳闸回路，接于电弧炉变压器二次侧的第二电流互感器，其特征在于，该保护电路还包括一次侧微机继电保护装置和二次侧微机继电保护装置，所述的一次侧微机继电保护装置分别与电压互感器、电压互感器的开口三角和第一电流互感器连接，以接收三者的输入信号，该一次侧微机继电保护装置的跳闸信号输出接口并联接入断路器跳闸回路，所述的二次侧微机继电保护装置与第二电流互感器连接，以接收其输入信号，该二次侧微机继电保护装置的信号输出接口并联接入断路器跳闸回路；所述的一次侧微机继电保护装置的一次侧保护整定为：电流速断保护通过躲过变压器励磁涌流来整定，定时限过流保护根据变压器2.5倍额定电流来整定，反时限过流保护的动作时间按公式t＝0.14τ[(I/Ip)^0.02-1]来整定，其中t为动作时间，τ为反时限常数、取值为0.16s，I为故障电流，Ip为启动电流、取值为1.25倍额定电流。

2.根据权利要求1所述的一种电弧炉变压器二次侧过流保护电路，其特征在于，所述的断路器的一端连接高压进线，另一端连接电弧炉变压器，所述的电压互感器的一端接在断路器与高压进线之间，所述的第一电流互感器的一端接在断路器与电弧炉变压器之间。

3.根据权利要求1所述的一种电弧炉变压器二次侧过流保护电路，其特征在于，所述的二次侧微机继电保护装置的二次侧保护整定为：电流速断保护取2.2倍额定电流整定，定时限过流保护取1.8倍倍额定电流来整定、时限1s，反时限过流保护的动作时间按公式t＝0.14τ[(I/Ip)^0.02-1]来整定，t为动作时间，τ为反时限常数、取值为0.14s，I为故障电流，Ip为启动电流、取值为1.2倍额定电流。

4.根据权利要求1所述的一种电弧炉变压器二次侧过流保护电路，其特征在于，所述的一次侧微机继电保护装置的信号输入端还与变压器重瓦斯检测设备连接。

5.根据权利要求1所述的一种电弧炉变压器二次侧过流保护电路，其特征在于，所述的一次侧微机继电保护装置的信号输入端还与变压器开关重瓦斯检测设备连接。

6.根据权利要求1所述的一种电弧炉变压器二次侧过流保护电路，其特征在于，所述的一次侧微机继电保护装置的信号输入端还与变压器压力释放阀连接。