对变压器差动保护中不平衡电流的分析

JournalofChifengCollege(NaturalScienceEdition)Vol.21No.4Aug.2005

对变压器差动保护中不平衡电流的分析

蔡󰀁雷

(中电投赤峰热电检修分公司,内蒙古󰀁赤峰󰀁02400)

󰀁󰀁摘󰀁要:通过分析变压器差动保护稳态情况、暂态情况下产生不平衡电流的几点因素,针对性地提出了减少暂态及稳态不平衡电流的方法,以此提高变压器差动保护的灵敏性、可靠性.

关键词:变压器差动保护;不平衡电流;方法中图分类号:TM401+.2文献标识码:A󰀁󰀁变压器差动保护是变压器的主保护,可防止变压器和引出线的多相短路、大接地电流电网侧线圈和引出线的接地短路以及线圈砸间短路.但变压器高低压侧电流的大小和相位一般都不同,所以在实现变压器差动保护时应考虑对两侧电流进行相位补偿,再进行数值补偿.此外,在实现变压器差动保护时,还应考虑变压器的励磁涌流及变压器差动保护中的不平衡电流,而变压器差动保护中的不平衡电流是保证保护正常工作的关键.当不平衡电流大大增加时,差动保护将处于非常不利的工作条件.下面谈谈变压器差动保护中不平衡电流产生的几点因素及消除友法.变压器差动保护的不平衡电流产生有两种:稳态情况下的不平衡电流;暂态下的不平衡电流.

1󰀁稳态情况下的不平衡电流产生因素及改善方法1.1󰀁变压器各侧电流互感器型号不同引起的不平衡电流

变压器各侧的电压不同,各侧采用的电流互感器变比不同,不同型号的电流互感器其磁化特性就不一样,因此将在变压器差动保护中引起较大的不平衡电流.当变压器外部故障时,由于一次侧流过较大的短路电流,在电流互感器二次负荷一定的情况下,此电流必然使铁芯饱和,产生不平衡电流.

减少CT型号不同而产生的不平衡电流通常采用的方法:(1)采用CT10%误差曲线,CT在稳悉下的误差.在选用电流互感器及考虑二次回路负荷时,都以电流互感器的10%误差曲线为依据.对于一定的被保护设备,由最大外部短路电流求出n(最大短路电流与CT一次额定电流比),查CT10%误差曲线得相应的Zfz(CT二次负载阻抗),为保证误差不大于10%,就应选用适当截面的二次电缆,使二次负载阻抗不大于查得的Zfz值.这样就可保证外部短路电流通过CT时,其二次电流误差一定小于10%.

(2)在差动保护的动作电流上引入一个同型系数

文章编号:1673-260X(2005)04-0026-02

Ktx.在差动保护的动作电流上引入一个同型系数Ktx,消除电流互感器型号不同的影响.当变压器两侧的电流互感器型号相同时,Ktx=0.5;当变压器两侧的电流互感器型号不同时,Ktx=1.这实际上是采用较大的Ktx值来提高差动保护的动作电流,以躲开不平衡电流的影响,但必须是在满足灵敏度的情况下.

1.2󰀁实际的电流互感器变比和计算变比不同引起不平衡电流

变压器两侧电流互感器变比不能选的完全合适,因为两侧电流互感器都是采用定型产品,所以实际需要的计算变比与产品的标准变比往往不一样,因此,在差动回路中将产生不平衡电流.

减少电流互感器变化和计算变比不同引起不平衡电流通常采用的方法:

(1)采用自耦变流器ZOLH进行补尝.

在电流互感器的一侧装设自耦变流器ZOLH对变压器的差动保护电流进行第二次补偿.将CT输出端接到变流器的输入端,自藕变流器输出端输出电流为I󰀂2,改变自耦变流器变比,使I1=I2,从而使流入差动继电器的电流为零或接近为零.(2)采用中间变流器ZLH平衡线圈进行补偿.在中间变流器ZLH的铁芯上绕有差动线圈Wcd,接入差动电流I 1-I

2

󰀂

.另外还绕一个平衡线圈Wpb和一个二次线圈

1

W2.设1 2)I 2>I 1,则I 先经Wpb后再和I 2:差接.当

正常和外部故障时,若满足I 1(Wpb+Wcd)=1 2Wcd,则中间变流器内总磁通等于零,在二次线圈W2上就没有感应电势,从而没有电流流入差动继电器.

1.3󰀁变压器两侧绕组接线方式不同产生不平衡电流

电力系统中,电力变压器经常采用Y/!-11接线方式,因此变压器两侧电流相位不一致,在正常运行情况下,变压器!侧线电流比Y侧对应相的线电流超前30∀;若两侧电流互感器采用相同的接线方式,则两侧对应相的二次电流也相差30∀,从而产生很大的不平衡电流.

减少变压器两侧绕组接线方式不同产生的不平衡电流

#26#通常采用的方法:变压器差动保护的二次回路中,两侧电流的相位必须基本一致,不能出现相位差.变压器Y侧的LH采用Y/!-11接线,而!侧的LH采用Y/Y-12接线.这样,变压器两侧LH二次回路电流相位一致,不会因相位不同产生不平衡电流.电流互感器采用上述连接方式后,在互感器接成!侧的差动臂中,电流增大了3倍,为了使差动继电器中没有不平衡电流,必须将该侧的电流互感器的变比加大3倍,以减小二次电流,使之与另一臂的电流相等.对变压器两侧电流互感器的电流进行了上述的相位及数值的补偿,使正常运行时流入变压器差动保护中差动继电器的电流为零.

1.4󰀁改变变压器分接头产生的不平衡电流

带负荷调整变压器分接头位置,实际上是在改变分接头的变比,因此将产生不平衡电流.

减少变压器分接头产生的不平衡电流的方法:变压器分接头产生的不平衡电流与调节范围!U(变压器调节范围)有关,通常规定!U调节范围最大为15%,以保证差动保护正常工作.

2󰀁暂态情况下不平衡电流产生的因素及改善的方法2.1󰀁由短路电流的非周期分量引起的差动保护不平衡电流

在电力系统故障后的暂态过程中,短路电流中含有大量非周期分量.尽管该电流随时间的增长而衰减,但由于电流变化率并不很大,而且,LH磁通往往己达到饱和状态,因此一次电流很难完全传变到二次侧,主要是用于LH的励磁.由于非周期分量励磁电流的影响,LH饱和情况加剧,从而使误差增大,使不平衡电流比稳态情况下有所增加.减少因变压器短路电流的非周期分量产生的不平衡电流的方法:采用具有速饱和变流器的BCH性差动继电器构成的差动保护.带速饱和中间变流器的差动保护装置受到,又可能不满足差动保护灵敏度的要求,这时,可选用带制动特性的差动继电器或间断角原理的差动继电器,来解决暂态过程中的非周期分量对不平衡电流的影响.如带加强型速饱和中间变流器的差动继电器(BCH-2)在实际生产中已得到应用.

2.2󰀁变压器空载合闸时的励磁涌流引起差动保护产生不平衡电流

变压器励磁涌流也是一种暂态电流,它对差动保护不平衡电流的影响往往更大.

当空载变压器投入电网或变压器外部故障切除后电压

恢复时,励磁电流大大增加,其值可能达到变压器额定电流的6-8倍,该电流成为励磁涌流.由于励磁涌流在数值上可与变压器内部故障时的短路电流相比拟,因此,差动保护要可靠动作必须躲过励磁涌流,还同时能对短路电流做出正确反应.

城少变压器空载合闸时的励磁涌流引起差动保护产生不平衡电流的方法:要想克服变压器空载合闸时的励磁涌流引起差动保护产生不平衡电流,就要了解励磁涌流的特点.励磁涌流中含有很大的非周期分量,偏于时间轴一侧;励磁涌流中含有大量的高次谐波,其中二次谐波占有较大的比例,而短路中二次谐波成分很小;励磁涌流波形偏于时间轴一侧,且相邻波形之间存在∃间断角󰀂.根据励磁涌流的特点,克服励磁涌流对差动保护措施:涌流的影响.

(1)采用以二

次谐波为主的谐波制动方式的变压器差动保护来躲开励磁

(2)超高压电缆采用大容量静止无功补偿电

容的设置,使变压器差动保护区内,在短路时产生低次谐波自由电流,可能使差动保护延缓动作,所以,又提出了以二次谐波为唯一制动电流的谐波制动方案.

(3)采用了

鉴别波形∃间断角󰀂原理的变压器差动保护来躲开励磁涌流各种防励磁涌流误动的措施使变压器差动保护动作速度变慢.对于短路电流很大的内部短路,为加速清除故障,可增设一套电流差动速断保护,以保证内部短路电流大于此Idz时,能快速动作跳闸,切除故障.这是对变压器差动保护的一个很好补充.

减少差动保护中的不平衡电流,提高差动保护灵敏度的方法还有很多,比如减少电流互感器的二次负荷;减少操作电缆的电阻;采用二次额定电流为1A的CT来减少CT铁芯的饱和程度;使用小气隙的电流互感器来减少铁芯中的剩磁影响等等.

随着计算机技术的飞速发展,硬件成本迅速下降,微机变压器差动保护在生产中得到了广泛的应用,与传统的变压器差动保护相比,它采用了二次谐波制动的比率差动原理,并使用了变数据窗快速算法,大大提高严重内部故障时的动作速度,使变压器差动保护更有可靠性、准确性、灵敏性、快速性.参考文献:

[1]王广延.电力系统元件保护原理.水利电力出版社,

19.

[2]李骏年.电力系统继电保护.水利电力出版社,1993.[3]南京自动化设备总厂.WFBZ-01微机发变组保护装置

说明书.1997.

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