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上海徐吉電氣有限公司
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變壓器（高壓試驗(yàn)變壓器）縱差保護(hù)中不平衡電流的克服方法
2010-7-17 閱讀(3695)
縱差保護(hù)是高壓試驗(yàn)變壓器一切電氣主設(shè)備的主保護(hù),，它靈敏度高,、選高壓試驗(yàn)變壓器擇性好，在變壓器保護(hù)上運(yùn)用較為成功,。但是高壓試驗(yàn)變壓器變壓器縱差保護(hù)一直存在高壓試驗(yàn)變壓器勵磁涌流難以鑒定的問題,，雖然高壓試驗(yàn)變壓器已經(jīng)有幾種較為有效的閉鎖方案，又因?yàn)槌邏狠旊娋€路長度的增加、高壓試驗(yàn)變壓器靜止無功補(bǔ)償容量的增大以及變壓器硅鋼片工藝的改進(jìn),、磁化特高壓試驗(yàn)變壓器性的改善等因素,，變壓器縱差保護(hù)的固有原理性矛盾更加突出。高壓試驗(yàn)變壓器
1.變壓器縱差保護(hù)基本原理高壓試驗(yàn)變壓器
縱差保護(hù)在高壓試驗(yàn)變壓器發(fā)電機(jī)上的應(yīng)用比較簡單,，但是作為變壓器內(nèi)部故障的主保護(hù),，縱差保護(hù)將有許多特點(diǎn)和困難。變壓器具有兩個高壓試驗(yàn)變壓器或更多個電壓高壓試驗(yàn)變壓器等級,，構(gòu)成縱差保護(hù)所用電流互感器的額定參數(shù)各不相同,，由此產(chǎn)生的縱差保護(hù)不平衡電流將比發(fā)電機(jī)的大高壓試驗(yàn)變壓器得多，縱高壓試驗(yàn)變壓器差保護(hù)是利用比較被保護(hù)元件各端電流的幅值和相位的原理構(gòu)成的,，根據(jù)KCL基本定理,，當(dāng)高壓試驗(yàn)變壓器被保護(hù)設(shè)高壓試驗(yàn)變壓器備*時恒有各流入電流之和必等于各流出電流之和。
當(dāng)被保護(hù)設(shè)備內(nèi)部本身高壓試驗(yàn)變壓器發(fā)生故障時,，短路點(diǎn)成為一個新的端子,，此時電流大于0，但是實(shí)際上在外部發(fā)生短路時還存在一個不平衡電流,。事實(shí)上,，外部發(fā)生短路故障時，因?yàn)橥獠慷搪冯娏鞔?，非凡是暫態(tài)過程中含有非周期分量電流,，使電高壓試驗(yàn)變壓器流互高壓試驗(yàn)變壓器感器的勵磁電流急劇增大，而呈飽和狀態(tài)使得變壓器兩側(cè)互感器的傳變特性很難保持一致,，而出現(xiàn)較大的不平衡電流,。因此采用帶制動特性的原理，外部短路電流越大,，制動電流也越大,，繼電器能夠可靠制動。
另外,，由于縱差保護(hù)的構(gòu)成原理是基于比較變壓器各側(cè)電流的大小和相位,，受變壓器各側(cè)電流互感器以及諸多因素影響，變壓器在正常運(yùn)行和外部故障時,，其動差保護(hù)回路中有不平衡電流,，使縱差保護(hù)處于不利的工作條件下。為保證變壓器縱差保護(hù)的正確靈敏動作,，必須對其回路中的不平衡電流進(jìn)行分析,，找出產(chǎn)生的原因，采取措施予以消除,。
2.縱差保護(hù)不平衡電流分析
2.1穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流
變壓器在正常運(yùn)行時縱差保護(hù)回路中不平衡電流主要是由電流互感器,、變壓器接線方式及變壓器帶負(fù)荷調(diào)壓引起,。
由電流互感器計算變比與實(shí)際變比不同而產(chǎn)生。正常運(yùn)行時變壓器各側(cè)電流的大小是不相等的,。為了滿足正常運(yùn)行或外部短路時流入繼電器差動回路的電流為零,，則應(yīng)使高、低壓兩側(cè)流入繼電器的電流相等,，即高,、低側(cè)電流互感器變比的比值應(yīng)等于變壓器的變比。但是,，實(shí)際上由于電流互感器的變比都是根據(jù)產(chǎn)品目錄選取的標(biāo)準(zhǔn)變比,，而變壓器的變比是一定的，因此上述條件是不能得到滿足的,，因而會產(chǎn)生不平衡電流,。
由變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生。變壓器經(jīng)常采用兩側(cè)電流的相位相差30°的接線方式,。此時,，假如兩側(cè)的電流互感器仍采用通常的接線方式，則二次電流由于相位不同,，也會在縱差保護(hù)回路產(chǎn)生不平衡電流,。
由變壓器帶負(fù)荷調(diào)整分接頭產(chǎn)生。在電力系統(tǒng)中,，經(jīng)常采用有載調(diào)壓變壓器,，在變壓器帶負(fù)荷運(yùn)行時利用改變變壓器的分接頭位置來調(diào)整系統(tǒng)的運(yùn)行電壓。改變變壓器的分接頭位置,，實(shí)際上就是改變變壓器的變化,。假如縱差保護(hù)已經(jīng)按某一運(yùn)行方式下的變壓器變比調(diào)整好，則當(dāng)變壓器帶負(fù)荷調(diào)壓時,，其變比會改變,，此時，縱差保護(hù)就得重新進(jìn)行調(diào)整才能滿足要求,，但這在運(yùn)行中是不可能的,。因此，變壓器分接頭位置的改變,，就會在差動繼電器中產(chǎn)生不平衡電流,，它與電壓調(diào)節(jié)范圍有關(guān),，也隨一次電流的增大而增大,。
2.2暫態(tài)情況下的不平衡電流
由變壓器勵磁涌流產(chǎn)生
變壓器的勵磁電流僅流經(jīng)變壓器接通電源的某一側(cè)，對差動回路來說,，勵磁電流的存在就相當(dāng)于變壓器內(nèi)部故障時的短路電流,。因此，它必然給縱差保護(hù)的正確工作帶來不利影響。正常情況下,，變壓器的勵磁電流很小,，故縱差保護(hù)回路的不平衡電流也很小。在外部短路時,，由于系統(tǒng)電壓降低,，勵磁電流也將減小。因此,，在正常運(yùn)行和外部短路時勵磁電流對縱差保護(hù)的影響經(jīng)?？珊雎圆挥嫛５?，在電壓忽然增加的非凡情況下,，比如變壓器在空載投入和外部故障切除后恢復(fù)供電的情況下，則可能出現(xiàn)很大的勵磁電流,，這種暫態(tài)過程中出現(xiàn)的變壓器勵磁電流通常稱勵磁涌流,。
由變壓器外部故障暫態(tài)穿越性短路電流產(chǎn)生
縱差保護(hù)是瞬動保護(hù)，它是在一次系統(tǒng)短路暫態(tài)過程中發(fā)出跳閘脈沖,。因此,，必須考慮外部故障暫態(tài)過程的不平衡電流對它的影響。在變壓器外部故障的暫態(tài)過程中,，一次系統(tǒng)的短路電流含有非周期分量,，它對時間的變化率很小，很難變換到二次側(cè),，而主要成為互感器的勵磁電流,，從而使互感器的鐵心更加飽和。
3.變壓器縱差保護(hù)中不平衡電流的克服方法
從上面的分析可知,，構(gòu)成縱差保護(hù)時,，如不采取適當(dāng)?shù)拇胧魅氩顒永^電器的不平衡電流將很大,，按躲開變壓器外部故障時出現(xiàn)的zui大不平衡電流整定的縱差保護(hù)定值也將很大,，保護(hù)的靈敏度會很低。若再考慮勵磁涌流的影響,，保護(hù)將無法工作,。因此，如何克服不平衡電流,，并消除它對保護(hù)的影響,，提高保護(hù)的靈敏度，就成為縱差保護(hù)的中心問題,。
由電流互感器變比產(chǎn)生的不平衡電流的克服方法
對于由電流互感器計算變比與實(shí)際變比不同而產(chǎn)生的不平衡電流可采用2種方法來克服：一是采用自耦變流器進(jìn)行補(bǔ)償,。通常在變壓器一側(cè)電流互感器裝設(shè)自耦變流器,，將LH輸出端接到變流器的輸入端，當(dāng)改變自耦變流器的變比時,，可以使變流器的輸出電流等于未裝設(shè)變流器的LH的二次電流,，從而使流入差動繼電器的電流為零或接近為零。二是利用中間變流器的平衡線圈進(jìn)行磁補(bǔ)償,。通常在中間變流器的鐵心上繞有主線圈即差動線圈,，接入差動電流，另外還繞一個平衡線圈和一個二次線圈,，接入二次電流較小的一側(cè),。適當(dāng)選擇平衡線圈的匝數(shù)，使平衡線圈產(chǎn)生的磁勢能*抵消差動線圈產(chǎn)生的磁勢,，則在二次線圈里就不會感應(yīng)電勢,，因而差動繼電器中也沒有電流流過。采用這種方法時,，按公式計算出的平衡線圈的匝數(shù)一般不是整數(shù),，但實(shí)際上平衡線圈只能按整數(shù)進(jìn)行選擇，因此還會有一殘余的不平衡電流存在,，這在進(jìn)行縱差保護(hù)定值整定計算時應(yīng)該予以考慮,。
由變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流的克服方法
對于由變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流可以通過改變LH接線方式的方法來克服。對于變壓器Y形接線側(cè),，其LH采用△形接線,，而變壓器△形接線側(cè)，其LH采用Y形接線,，則兩側(cè)LH二次側(cè)輸出電流相位剛好同相,。但當(dāng)LH采用上述連接方式后，在LH接成△形側(cè)的差動一臂中,，電流又增大了3倍,，此時為保證在正常運(yùn)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)LH的變比擴(kuò)大3倍,，以減小二次電流,，使之與另一側(cè)的電流相等。
由變壓器外部故障暫態(tài)穿越性短路電流產(chǎn)生的不平衡電流的克服方法
在變壓器外部故障的暫態(tài)過程中,，使縱差保護(hù)產(chǎn)生不平衡電流的主要原因是一次系統(tǒng)的短路電流所包含的非周期分量,，為消除它對變壓器縱差保護(hù)的影響，廣泛采用具有不同特性的差動繼電器,。
對于采用帶速飽和變流器的差動繼電器是克服暫態(tài)過程中非周期分量影響的有效方法之一,。根據(jù)速飽和變流器的磁化曲線可以看出，周期分量很輕易通過速飽和變流器變換到二次側(cè),，而非周期分量不輕易通過速飽和變流器變換到二次側(cè),。因此,，當(dāng)一次線圈中通過暫態(tài)不平衡電流時,，它在二次側(cè)感應(yīng)的電勢很小,，此時流入差動繼電器的電流很小，差動繼電器不會動作,。
另外,，采用具有磁力制動特性的差動繼電器。這種差動繼電器是在速飽和變流器的基礎(chǔ)上,，增加一組制動線圈,，利用外部故障時的短路電流來實(shí)現(xiàn)制動，使繼電器的起動電流隨制動電流的增加而增加,，它能可靠地躲開變壓器外部短路時的不平衡電流,，并提高變壓器內(nèi)部故障時的靈敏度。因此,，繼電器的啟動電流隨著制動電流的增大而增大,。通過正確的定值整定，可以使繼電器的實(shí)際啟動電流不論在任何大小的外部短路電流的作用下均大于相應(yīng)的不平衡電流,，變壓器縱差保護(hù)能可靠躲過變壓器外部短路時的不平衡電流,。
由于勵磁涌流產(chǎn)生的不平衡電流仍然是縱差保護(hù)的重點(diǎn)，不平衡電流的影響導(dǎo)致縱差保護(hù)方案的設(shè)計也不盡相同,。因此,，在實(shí)踐的變壓器差動保護(hù)中，應(yīng)結(jié)合不同方案進(jìn)行具體的設(shè)計,。
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