1.5.4 由于直流控制系统快速的调节作用,在需要的时候,可以快速的将功率传输由一个方向反至另一个方向,对于换流变压器来说,就会出现快速的潮流反向。
1.5.5 换流变压器保护区内发生接地故障时,实际造成了阀的短路。由于阀的单向导电性,故障电流半周电流大,半周电流小,导致差电流中含有较大的二次谐波。
1.5.6 对于逆变侧的换流变压器的区内故障,往往会导致换相失败的发生,从而在穿越电流电流中产生很大的谐波,但差电流(即提供给故障点的电流)仍主要为工频分量。
1.5.7 由于换流变压器的特殊运行方式以及较大的漏抗(作为换相电抗),二次侧故障一般不会造成各侧TA的饱和,即使饱和造成保护的“误动作”也是正确的(换流变的区外即阀的区内故障,都会造成直流的停运)。但对于一个半开关的接线方式,交流系统区外故障时高压侧TA存在饱和的可能。。这种情况下的误动作是不可接受的,必须防止。
1.5.8 在阀未解锁前,当阀侧交流连线存在接地故障时,并不产生接地电流,也不会对变压器造成损害。但如此时不发现故障,阀一解锁后,就会造成阀的短路。因此要设置保护检测这种情况下的接地故障。
2 换流变压器的保护措施
2.1 保护的配置原则 为了保证既可靠又安全,在既简单又经济的情况下,可以这样配置换流变压器保护:每台换流变压器保护装设两台保护装置,每台保护装置的电源、输入独立,每台装置的输出都可以到达断路器的两个跳闸线圈以及直流控制的两个系统。每台装置采取措施防止自身误动作,而靠两装置的或出口防止故障情况下的拒动作。
2.2 保护的配置及原理 为了避免换流站特有的谐波对保护的影响,保护装置应从硬件和软件上采取措施,使保护只针对工频分量。
主保护包括稳态比率差动、差动速断、工频变化量比率差动、零序比率差动、过激磁保护。后备保护包括过流、零序过流、过电压、零序过压、饱和保护。
2.2.1 稳态比率差动保护 由于变比和联接组的不同,电力变压器在运行时,各侧电流大小及相位也不同。在构成继电器前必须消除这些影响。换流变压器的TA一般装在各侧绕组上,因此原、副边绕组电流相位相同,因此只需要对变比的影响进行补偿。以下的叙述的前提均为已消除了变压器各侧幅值和相位的差异。
稳态比例差动保护用来区分感受到的差流是由于内部故障还是不平衡输出(特别是外部故障时)引起。装置采用初始带制动的变斜率比率制动特性,稳态比率差动元件由低值比率差动(灵敏)和高值比率差动(不灵敏)两个元件构成。为了保证区内故障的快速切除,只有低值比率差动元件(灵敏)设有TA饱和判据,高值比率差动元件(不灵敏)不设TA饱和判据。
对于换流变压器分接头调整造成的差动电流不平衡,可用三种方法来解决:一是通过整定值躲开;二是利用浮动门槛自适应调整;三是利用分接头位置来调整。方法一、二简单实用,三实现起来复杂。
2.2.2 工频变化量比率差动保护 装置中依次按相判别,当满足 一定条件时,工频变化量比率差动动作。工频变化量比率差动保护经过涌流判别元件、过激磁闭锁元件闭锁后出口。
由于工频变化量比率差动的制动系数可取较高的数值,其本身的特性抗区外故障时TA的暂态和稳态饱和能力较强。工频变化量比率差动元件提高了装置在变压器正常运行时内部发生轻微匝间故障的灵敏度。且工频变化量比率差动保护不会受换流变压器分接头调整造成的差动电流不平衡的影响。
2.2.3 后备保护 后备保护包括过流、零序过流、过电压、零序过压、饱和保护。
3 小结
分析换流变压器与交流系统的主变压器比较所具有特点,阐述了这些特点以及直流输电的各种特殊运行工况对换流变压器保护带来的影响,并提出了相应的保护方案。