變壓器縱差動保護的不平衡電流產(chǎn)生的原因與消除方法
| 摘要 本文簡要分析縱差動保護不平衡電流產(chǎn)生的原因，提出各種原因的有效消除方法，提高差動保護的“四性”，保證變壓器安全運行 變壓器差動保護是變壓器的主保護，一般容量在6300KV以上均應(yīng)裝設(shè)縱差動保護，它是按照循環(huán)電流原理構(gòu)成的。雙繞組變壓器在其兩側(cè)裝設(shè)電流互感器，在理想情況下，當(dāng)兩側(cè)電流互感器的同極性在同一方向，則將兩側(cè)電流互感器不同極性的二次端子相連接，（假如同極性端子均置于靠近母線一側(cè)時，二次側(cè)應(yīng)為同極性相連）差動繼電器的工作線圈并聯(lián)在電流互感器的二次端子上，在正常運行或區(qū)外故障時，兩側(cè)的二次電流大小相等，方向相反，通過繼電器中的電流等于零，因此差動繼電器不動作，但實際運行中，由于種種不平衡電流的存在，使得差動保護整定時需要躲開流過差動回路中的不平衡電流。因此對差動保護的不平衡電流產(chǎn)生的原因和消除方法進行分析很有必要。 ⒈不平衡電流產(chǎn)生的原因： 不平衡電流產(chǎn)生的原因主要有：⑴變壓器的勵磁涌流。⑵變壓器兩側(cè)電流相位不同。⑶計算變比與實際變比的不同。⑷兩側(cè)電流互感器型號不同。⑸變壓器帶負荷調(diào)整分接頭。 ⒉對差動保護的影響和消除方法： ⑴由變壓器勵磁涌流所產(chǎn)生的不平衡電流 變壓器的勵磁涌流僅流經(jīng)變壓器的某一側(cè)，因此，它通過電流互感器反應(yīng)到差動回落中不能被平衡，在正常運行情況下，此電流很小，一般不超過額定電流的2--10。在外部故障時，由于電壓降低，勵磁涌流減小，它的影響就很小。但是在變壓器空載投入和外部故障切除恢復(fù)時，由于變壓器的鐵芯嚴重飽和，勵磁電流將劇烈增大，這時出現(xiàn)數(shù)值很大的勵磁電流，可達額定電流的5—10倍。（通常稱為勵磁涌流）勵磁涌流中含有大量的非周期分量和高次諧波分量（以二次諧波為主）它不是正弦波。而是尖頂波，往往使涌流偏于時間軸的一側(cè)。勵磁涌流的大小和衰減速度、合閘瞬時外加電壓的相位鐵芯中剩磁的大小和方向、電流容量的大小、回路的阻抗、變壓器的容量和鐵芯性質(zhì)等有關(guān)系。例如，正好在電壓瞬時值為******時合閘，就不會出現(xiàn)勵磁涌流，而只有正常時的勵磁電流。對于三相變壓器而言，無論在任何瞬間合閘，至少有兩相要出現(xiàn)程度不同的勵磁涌流。 變壓器差動保護中減小勵磁涌流影響的方法：防止勵磁涌流的影響，采用BCH型具有速飽和變流器的繼電器是國內(nèi)目前廣泛采用的一種方法。當(dāng)外部故障時，所含非周期分量的******不平衡電流能使速飽和變流器的鐵芯很快單方面的飽和，致使不平衡電流難以傳變到差動繼電器的差動線圈上，保證差動保護不會誤動。內(nèi)部故障時，速飽和變流器的一次線圈中雖然也有非周期分量，但它的衰減速度相當(dāng)快，一般2個周期衰減完畢，以后變流器中通過的全是周期性的短路電流，所以繼電器能靈敏動作。⑵鑒別短路電流和勵磁涌流波形的差別，它是利用整流后的波形在動作整定值下存在時間長短來判定是內(nèi)部故障還是勵磁涌流。⑶利用二次諧波制動，差動保護在變壓器空載投入和外部故障切除電壓恢復(fù)時，利用二次諧波進行制動，內(nèi)部故障時，利用比例制動回路躲過不平衡電流。 ⑵由變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流 由于變壓器通常采用Y，d11的接線方式，因此，其兩側(cè)電流的相位相差30度，即使變壓器兩側(cè)的電流大小相等，反映到差動繼電器中也回出現(xiàn)不平衡電流。為了消除這種不平衡電流的影響，可用相位補償法，通常將變壓器的星形側(cè)的三個電流互感器接成三角形，而將變壓器三角形側(cè)的三個電流互感器接成星形，并適當(dāng)考慮聯(lián)接方式后可把二次電流的相位校正過來。相位補償后，在互感器接成三角形側(cè)的差動一臂中，電流又增大了1.732倍。為了保證在正常運行及外部故障情況下差動回路中沒有電流，就必須將該側(cè)電流互感器的變比加大1.732倍（在微機保護中，通過程序中的平衡系數(shù)來平衡），以減小二次電流，使之與另一側(cè)的電流相等。 ⑶由計算變比與實際變比不同而產(chǎn)生的不平衡電流 由于變壓器兩側(cè)的電流互感器都是根據(jù)產(chǎn)品目錄選取標準的變比，而變壓器的變比也是一定的，因此，兩側(cè)互感器的變比與變壓器的變比很難滿足要求，此時差動回路中將有電流流過。在實際選擇互感器時，通常是根據(jù)互感器的定型產(chǎn)品來確定一個比較接近的變比。例如：我公司一臺Y，d11接線，容量為31.5MVA，電壓為110/35KV的變壓器，高壓側(cè)TA的變比為300/5，低壓側(cè)TA變比為600/5，則先計算: 各側(cè)的額定電流： 差動繼電器中各側(cè)二次電流為: 所以流過差動繼電器中的不平衡電流為: Ibp=I1-I2=4.76-4.33=0.43A。 為了消除此不平衡電流，常采用具有速飽和鐵芯的差動繼電器利用它的平衡線圈來消除此差電流的影響。一般平衡線圈接于保護臂電流小的一側(cè)，因為平衡線圈和差動線圈共同繞在繼電器的中間磁柱上。適當(dāng)選擇平衡線圈的平衡匝數(shù)，使它產(chǎn)生懂得磁勢與差流在差動線圈中產(chǎn)生的磁勢相抵消。因此在鐵芯中沒有磁通，繼電器不可能動作。但實際上平衡線圈只能按整匝數(shù)進行選擇，所以還會有一殘余的不平衡電流存在，在整定計算時應(yīng)加以考慮。 ⑷由兩側(cè)電流型號不同而產(chǎn)生的不平衡電流 由于變壓器兩側(cè)電流互感器的型號不同，它們的飽和特性、勵磁電流（歸算到同一側(cè)）也就不同，因此在外部故障時差動回路中所產(chǎn)生的不平衡電流就較大。此時應(yīng)采用電流互感器的同型系數(shù)，并適當(dāng)提高差動保護的動作電流。 ⑸由變壓器帶負荷調(diào)整分接頭而產(chǎn)生的不平衡電流 帶負荷調(diào)整分接頭是電力系統(tǒng)中采用帶負荷調(diào)壓的變壓器來調(diào)整電壓的常用方法，實際上改變分接頭就是改變變壓器的變比，假如差動保護已按某一變比調(diào)整好（如利用平衡線圈），則當(dāng)分接頭改變時就會產(chǎn)生新的不平衡電流流入差動回路，此時不可能再用重新選擇平衡線圈的方法來消除這個不平衡電流，為了避免不平衡電流的影響，在整定保護的動作電流時應(yīng)予以考慮，通常是提高保護的動作整定值。 綜上所述，由變壓器兩側(cè)電流相位不同和計算變比與實際變比的不同產(chǎn)生的不平衡電流可適當(dāng)?shù)剡x擇電流互感器二次線圈的接法和變比、以及采用平衡線圈的方法，可使其降到最小。但由勵磁涌流、互感器的型號不同和帶負荷調(diào)整分接頭而產(chǎn)生的不平衡電流是不可能消除的。因此變壓器的縱差動保護必須躲過這不平衡電流的影響。不平衡電流越小，保護的靈敏度就越高，從而保證變壓器安全可靠運行。 |
