海洋石油平台主变压器继电保护配置方案探讨
海洋石油平台主变压器继电保护配置方案探讨
中海油能源发展装备技术有限公司 王贵生
摘要：近年来，随着海洋石油平台数量增多、规模扩大，以及平台与平台之间电力系统的逐步组网，对平台电力系统的稳定性提出了更高的要求。在此背景下，变压器作为电力系统中的重要设备，为其设置一套合理的继电保护方案，保障其稳定工作，就成为海洋石油平台电气工作的一项重要任务。本文通过理论联系实际，提出了一套切实可行的变压器保护配置方法，以期能为相关电气工作者提供借鉴。
关键词：海洋石油平台、变压器、继电保护、方案
引言
目前，继电保护装置作为保障石油平台变压器安全运行的“杀手锏”，其保护方案配置的合理与否，往往关系到继电保护能否在关键时刻发挥作用。因此，如何为一台变压器配置一套合理的保护方案，就成为海上石油平台电气人员普遍关注的焦点问题。当前海上变压器配备的主保护主要有比率差动保护、电流速断保护、过电流保护、过负荷保护以及零序过电流保护等。本文结合作者参与的为某海洋石油平台新增变压器设计继电保护的工作实例，详细讨论了为海洋石油平台变压器配置保护的方法。
一、设备运行参数
该石油平台新增变压器的主要参数如下表所示：
二、保护配置
根据现场实际情况，结合该海洋石油平台电气工作人员的要求，拟定为这台新增变压器配置三种保护：比率差动保护、过电流保护和零序过电流保护。
1、比率差动保护
差动保护反应流进流出被保护变压器各侧电流的差，保护整个变压器零秒动作。
（1）最小启动电流，即：
按躲过正常运行情况下的最大不平衡电流进行整定，则有
Iset.min = Krel × Iunb.max = Krel(Ker +△U +△f)In
= 1.5×(0.06+0.05+0.1)In
= 0.32In
根据经验，适当取大启动电流值，取：
Iset.min = 0.4In =0.4×439.9A = 175.96A
式中：Krel ——可靠系数，取Krel = 1.5
Ker ——电流互感器变比误差，正常运行时取0.06
△U ——变压器调压引起的误差，取△U=0.05
△f ——通道装置调整误差引起的不平衡电流系数，取△f = 0.1
In ——变压器高压侧额定电流
二次值：Iop.min = = 1.01A
（2）拐点电流Iset.res1 , Iset.res2
拐点电流1：Iset.res1 = 0.5In=0.5×439.9A=220A
拐点电流2：Iset.res2 = 2In=2×439.9A=880A
（3）比率制动特性斜率的整定计算
斜率S1的整定
拐点2处的最大不平衡电流：
Iunb.res2 =(Ker +△U +△f)Iset.res2 =(0.1+0.05+0.1) ×880A=220A
式中：Iunb.res2 ——对应于Iset.res2的动作电流
Ker、△U、△f的含义与上面相同。
为保证拐点2处的最大不平衡电流可靠不动作
Iset.1=Krel Iunb.res2=1.5×220A=330A
所以Ⅰ段斜率S1==0.23，为保证可靠取0.3。
斜率S2的整定：
变压器外部故障时的最大不平衡电流
Iunb.max = (Ker +△U +△f)Ik.max =(0.1+0.05+0.1) ×4613A=1153.25A
式中：Iunb.max ——外部短路时的最大动作电流
Ik.max ——根据现场提供的数据，最大运行方式下变压器10.5KV侧三相短路故障时流过保护装置的电流为4613A
Ker、△U、△f的含义与上面相同。
为保证变压器外部故障时可靠不动作，
Iset.2=KrelIunb.max =2×1153.25=2306.5A
则有：S2=
==0.52
为可靠起见，取S2=0.6
2、过电流保护
反应变压器相间故障短路电流增大延时动作，作为后备保护。
（1）按躲过变压器运行时的最大负荷电流来整定
式中：In——变压器高压侧额定电流
Krel——可靠系数，取1.3
Kre——保护继电器返回系数，近似取0.95
Kst——电机自启动系数，近似取2
（2）二次动作值
（3）灵敏度校验
式中：Ikmin——最小运行方式下，变压器低压侧发生两相短路时流过保护装置的电流，现场提供的数据为2427A。
（4）动作时间 t = 0.8s,动作于跳闸。
3、零序过电流保护
（1）零序过电流保护依照零序CT测得的电流值进行整定。
Iset = =100A Iop =
式中：IK0 ——单相接地短路时的零序电流 Ksen ——灵敏系数，取2.
（2）动作时间 t=0s,动作于跳闸。
结束语
除了上文论述的保护配置方案，目前海洋石油平台应用较多的变压器保护配置还有电流速断保护外加过电流保护、过负荷保护和零序过电流保护。一台变压器的安全运行，合理的继电保护配置是基础，同时也离不开电气人员的定期巡视检查，这样双管齐下，电力设备才能够更好的为我们服务。
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