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          輸電線路單相斷線時主變間隙保護動作情況分析

           

                之前的推文里面有說過,有個大學室友在調度部門工作,應他的要求,這期跟大家說說,輸電線路單相斷線時主變間隙保護動作行為。這種故障現象在實際電網中是比較常見的,不管是繼保人員還是調度人員,要正確判斷處理。
                根據Q/GDW1175-2013《變壓器、高壓并聯電抗器和母線保護及輔助裝置標準化設計規范》,主變間隙保護保護采用外接零序電壓時,定值為180V;采用自產零序電壓時,定值設為120V。
                以圖1所示的220kV系統為例,變壓器Tm和Tn均為三相五柱式結構,Tm變壓器直接接地,Tn變壓器間隙接地且低壓側無電源,Tm和Tn變壓器中性點零序過壓保護繼電器分別接M母線和N母線PT開口三角繞組,額定電壓為100V。
          220kV系統為案例
          當M側線路A相開關跳閘后,故障序網如圖2所示。
          故障序網
                由于主變Tn變壓器不接地,因此零序回路處于開路狀態,零序電流不能流通。因此,M母線處的零序電壓為0(電流為0,乘以任何阻抗仍為0)。
                由于圖1中正序阻抗與負序阻抗相等,因此,在圖2中正序電流與負序電流相等,則斷口處的電壓為EA/2;而N母線的零序電壓,就是負序網的斷口電壓(電路原理)。
                根據上述分析,由于PT變比為220000/√3/100/√3/100V,M母線PT開口三角電壓3U0=0V,主變Tm的中性點間隙保護不會動作;N母線PT開口三角電壓3U0=150V,所以N母線主變Tn的中性點間隙保護不會動作。
           
                上述分析結果是以正序阻抗與負序阻抗相等為前提。當兩者不相等時,M母線PT開口三角電壓仍為0V,而N母線PT開口三角電壓將不再是150V。若負序阻抗大于正序阻抗,則N母線PT開口三角電壓將大于150V,主變間隙保護有可能會動作;若負序阻抗小于正序阻抗,則N母線PT開口三角電壓將小于150V,主變間隙保護肯定不會動作。以負序阻抗是正序阻抗的0.5倍為例,則N母線PT開口三角電壓將是100V;負序阻抗是正序阻抗的2倍為例,則N母線PT開口三角電壓將是200V,主變Tn的中性點間隙保護會動作。
           
                在智能變電站中,主變保護的中性點電壓通常不取PT開口三角,而采用自產電壓。以圖2為例,當負序阻抗等于正序阻抗時,主變Tn的中性點間隙保護的零序電壓為87V;以負序阻抗是正序阻抗的0.5倍為例,則N母線PT開口三角電壓將是57V;負序阻抗是正序阻抗的2倍為例,則N母線PT開口三角電壓將是115V。
                綜上所示,輸電線路斷線時,主變間隙保護是否動作應根據實際電網進行實際分析:既要看正序阻抗與負序阻抗的比例關系,還要看是采用外接零序或自產零序電壓。
           
                補充一句:之前有人問我,主變高壓側斷線時低壓側的三相電壓是如何變化;不想分析了,就用仿真軟件跑了一下,仿真結果顯示斷線前后電壓基本不變。結論正確與否還需進一步理論證明!
           

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