一种高压厂用变压器短路保护配置结构的制作方法

1.本实用新型设计高压厂用变压器保护领域，特别是一种高压厂用变压器短路保护配置结构。


背景技术：

2.对于大型的火力发电厂，高压厂用变压器(高厂变)通常接在发电机与主变压器之间，其额定电压在18～24kv左右。它的保护配置主要存在以下问题：高厂变高压侧的额定电流很小，一般约为2ka左右，短路电流很大，大致在150ka～250ka。这一特点使得保护装置的最小动作电流(按高厂变过负荷进行整定)很小，而需要保护装置可靠动作的最大电流很大(在最大短路电流时希望保护装置能够可靠动作)。在以往的保护配置中对此问题的考虑并不十分周全，甚至可能出现在最大短路电流时没有任何一套保护装置能够立即可靠动作的情况。
3.如图5和图6所示的常规高厂变保护配置示意图中，由于在高厂变的高压侧的短路电流非常大，因此，高厂变的差动保护并不一定能够保护其差动的全范围，在靠近高压侧的很大范围，发生故障时保护能否正确、快速动作是不确定的，且除高压侧短路电流大之外，高厂变差动保护用的电流互感器保证准确度的范围有限，以及高厂变差动保护装置的可靠动作范围有限。如在图5中，对于配合高厂变差动保护用的2500/1a的电流互感器，其一般的保证准确度的上限是额定一次电流的20倍，即20
×
2500a＝50000a＝50ka。而2500/1a电流互感器的下方若三相短路时，短路电流可能达到150ka甚至接近250ka。这时的电流既超出了电流互感器保证准确度的范围，也超出了保护装置的正常动作范围。因此，高厂变的差动保护此时能否确保动作是没有把握的。即如图6所示高厂变到主变差动保护装置之间存在的无可靠的动作保护范围g。
4.现今存在的解决方案包括，增加一套大电流互感器以及相应的电流保护装置，但高厂变高压侧的套管高度有限，增加的电流互感器无法安装，当然也可以安装在高厂变高压侧的引下线内(通常为封闭母线)，但这增加了安装和检修的困难。故目前的解决方案都需要增加较多的硬件，也不可避免的会增加较多的成本，尤其目前的保护装置一般都是完整的两套，因此转矩的成本可能达到十万元以上，且增加这些设备将给维护和检修带来更多的工作量。
5.因此需要一种高厂变的保护装置，解决出现短路电流时可能存在的无可靠保护装置对高厂变进行可靠动作保护的问题。


技术实现要素：

6.本实用新型所解决的技术问题即在出现短路电流时为高压厂用变压器提供可靠保护动作，提出一种高压厂用变压器短路保护配置结构。
7.本实用新型所采用的技术手段如下所述：
8.一种高压厂用变压器短路保护配置结构，包括高压厂用变压器，在高压厂用变压
器的高压侧和低压侧分别设置有第一电流互感器和第二电流互感器，第一电流互感器和第二电流互感器之间连接设置有高厂变差动保护装置，在第一电流互感器上还连接设置有高厂变过负荷保护装置，在第二电流互感器上还连接设置有分支过流保护装置；在高压厂用变压器的高压侧还设置有第三电流互感器，第三电流互感器连接设置有主变差动保护装置，第三电流互感器位于第一电流互感器和高压厂用变压器之间；以及在第三电流互感器上还连接设置有高厂变电流速断保护装置。
9.作为优选，第一电流互感器、第二电流互感器和第三电流互感器均设置有两个。
10.本实用新型与现有的技术相比具有如下优点：
11.1.本实用新型无需增加新的电流互感器，在原有电流互感器上即可完成电流速断保护装置的设置，基本不会增加成本；
12.2.通过增加电流速断保护程序和对应装置后，只有在高厂变内部故障时才会动作，主变压器保护范围内故障时是不会动作的，因此动作可靠性很高，方向性很强。
附图说明
13.图1为本实用新型一实施例的结构示意图。
14.图2为图1实施例可靠动作保护范围的示意图。
15.图3为本实用新型另一实施例的结构示意图。
16.图4为图3实施例可靠动作保护范围的示意图。
17.图5为常规高厂变保护配置示意图。
18.图6为图5实施例可靠动作保护范围的示意图。
19.其中，1高压厂用变压器，2高压侧，3低压侧，4第一电流互感器，5第二电流互感器，6第三电流互感器，7高厂变差动保护装置，8高厂变过负荷保护装置，9主变差动保护装置，10高厂变电流速断保护装置，11分支过流保护装置；
20.a主变差动保护的可靠动作范围，b高厂变差动保护的可靠动作范围，c高厂变电流速断保护的可靠动作范围，d高厂变差动保护和高厂变电流速断保护的重叠区，e分支过流保护的可靠动作范围；f高厂变差动保护的不确定动作范围，g无可靠的动作保护范围。
具体实施方式
21.如图1和图2所示的实施例中，提供一种高压厂用变压器短路保护配置结构，包括高压厂用变压器1，在高压厂用变压器1的高压侧2和低压侧3分别设置有第一电流互感器4和第二电流互感器5，第一电流互感器4和第二电流互感器5之间连接设置有高厂变差动保护装置7，在第一电流互感器4上还连接设置有高厂变过负荷保护装置8，在第二电流互感器5上还连接设置有分支过流保护装置11；在高压厂用变压器1的高压侧2还设置有第三电流互感器6，第三电流互感器6连接设置有主变差动保护装置9，第三电流互感器6位于第一电流互感器4和高压厂用变压器1之间；以及在第三电流互感器6上还连接设置有高厂变电流速断保护装置10。其中，第一电流互感器4、第二电流互感器5和第三电流互感器6均设置有两个。其第一电流互感器4的型号为2500/1a，第三电流互感器6的型号为15000～30000/5a。
22.如图3和图4显示的一实施例为本技术设置有一套保护装置时的实施例。即第一电流互感器4、第二电流互感器5和第三电流互感器6均设置有一个。在该实施例中，第三电流
互感器6之上为主变差动保护可靠动作范围a，第三电流互感器6到高压厂用变压器1之下一段距离为高厂变电流速断保护可靠动作范围c，该保护范围一般是指第三电流互感器6到高压厂用变压器1低压侧3的一部分高压绕组之间。第二电流互感器5到高压厂用变压器1之间为高厂变差动保护的可靠动作范围b，第二电流互感器5之下为分支过流保护的可靠动作范围e，这样在高压厂用变压器1到其低压侧3的一段距离存在高厂变差动保护和高厂变电流速断保护的重叠区d。因此该实施例与图1和图2显示常规高厂变保护配置相比，在高厂变范围内已经没有了不确定的保护范围，整台变压器的各部分都有能够可靠动作的保护装置负责，其中有一部分还具备两套保护同时动作的条件，这对于在故障时快速的将高厂变退出运行状态、减小损失十分有利。
23.在图1和图2所示的实施例中，安装有两套完全相同的保护，即第一电流互感器4、第二电流互感器5和第三电流互感器6均设置有两个。这样即使其中一套电流互感器或保护装置出现问题时，也仍然有另一套保护装置可以动作保护，从而确保高厂变任意一点故障都有至少一套电流互感器或保护装置能够在正常的工作范围内正确、快速的动作。
24.如图2所示的可靠动作保护范围的示意图中，为简单起见，两套高厂变差动保护的可靠动作范围b的上限用一条相同线表示；同样，两套高厂变电流速断保护的可靠动作范围c的保护下限也用一条相同的线表示；两套高厂变差动保护和高厂变电流速断保护的重叠区d也用一段相同的区域表示。
25.通过本技术，所有的电流互感器均可以仅对自己具有准确性的工作范围内负责，所有的保护装置仅需要工作在各自的保证准确性的范围即可。全部保护配置并不寄希望于任何一组电流互感器超过其规定的准确范围工作，也不需要任何一套保护装置超过其设定的保证动作的范围工作。当然，即使超过了也没有任何不良的作用。正如图4中表示的，由于有了“高厂变电流速断保护”，因此无论“高厂变压器差动保护”对于不确定动作范围内的故障是否动作，都不会影响对故障的快速切除。
26.本实用新型主要是在高压厂用变压器的高压侧利用配合主变压器差动保护的电流互感器中，增加一套作为高压厂用变压器的电流速断用的保护装置，并通过与高压厂用变压器过负荷保护及差动保护用电流互感器的配合，实现对高压厂用变压器内部全区域的可靠短路保护。因此仅需在保护装置内通过修改软件及增加简单的速断保护硬件设备即可实现速断保护，如在跳闸出口和信号回路中需要增加少量的辅助设备。由此实现了增加成本不多，保护配置发案近乎完美的结果。为降低电厂的维护成本，提高设备及机组的可利用率创造了有利的条件，达到了发电机组提高效益的目的。且本技术方案适用性好，既可用于新建工程，也可用于已有设备的改造。