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        變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)因素分析及解決措施

        2018-12-18 11:09:48廣東省輸變電工程有限公司凌正茂
        電子世界 2018年23期
        關(guān)鍵詞:差流差動(dòng)互感器

        廣東省輸變電工程有限公司 凌正茂

        變壓器保護(hù)常采用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)和非電量保護(hù)作為主保護(hù),當(dāng)發(fā)生內(nèi)部短路故障時(shí),變壓器兩側(cè)的電流互感器檢測到差流,保護(hù)裝置計(jì)算的差流值大于差動(dòng)動(dòng)作值時(shí),保護(hù)發(fā)出跳閘命令。而當(dāng)發(fā)生外部短路,正確配置的差動(dòng)繼電器在極端條件下由于不平衡電流、勵(lì)磁涌流等干擾下,保護(hù)發(fā)生誤動(dòng)。本文在從理論上分析差動(dòng)誤動(dòng)原因,求各種情況下流入繼電器的不平衡電流,并提出措施減少不平衡電流的產(chǎn)生,從而提高差動(dòng)保護(hù)的可靠性。

        1 變壓器差動(dòng)保護(hù)原理

        電力變壓器作為電網(wǎng)系統(tǒng)中不同等級電壓之間聯(lián)系的紐帶,廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié),變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行牽涉面非常大,所造成損失往往難以估量。變壓器在實(shí)際運(yùn)行時(shí)除受自然環(huán)境影響,還受到承載負(fù)荷的瞬時(shí)擾動(dòng),長期運(yùn)行的變壓器容易出現(xiàn)各種故障和異常情況。作為變壓器主保護(hù)的縱聯(lián)差動(dòng)(簡稱差動(dòng))保護(hù)和非電量保護(hù),如果發(fā)生故障不能快速切除,不但會損壞變壓器,甚至?xí)l(fā)系統(tǒng)事故或大面積停電事故。因此,變壓器的繼電保護(hù)歷來是廠站保護(hù)中的重中之重,受到極大關(guān)注。

        變壓器差動(dòng)保護(hù)的原理是:在變壓器的各側(cè)繞組裝設(shè)電流互感器,二次繞組按照循環(huán)電流法接線,各側(cè)CT端子引出線按同極性方向依次相連,同時(shí)串入差動(dòng)繼電器。此時(shí)差動(dòng)繼電器中流過電流是變壓器二次電流差值。在正常運(yùn)行和區(qū)外故障時(shí)流過差動(dòng)繼電器的差流應(yīng)為零。變壓器差動(dòng)保護(hù)需要對數(shù)值進(jìn)行如下幾類處理:一是對變壓器不同側(cè)的差動(dòng)互感器二次電流進(jìn)行移相;二是濾除區(qū)外接地故障時(shí)流過變壓器的零序電流;三是使變壓器各側(cè)差動(dòng)互感器二次電流用平衡系數(shù)加以折算。

        2 差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)原因

        提高變壓器差動(dòng)保護(hù)的可靠性,必須先對差動(dòng)保護(hù)容易產(chǎn)生誤動(dòng)的原因進(jìn)行分析,之后才能進(jìn)一步找到解決問題的辦法。

        2.1 不平衡電流引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)

        正常運(yùn)行狀態(tài)下,變壓器差動(dòng)保護(hù)繼電器不會檢測到差流。但如果發(fā)生外部短路故障,外部流經(jīng)一個(gè)非常大的短路電流,同時(shí)短路電流的暫態(tài)特性中含有大量非周期和諧波電流分量,使得勵(lì)磁電流急劇增大。單相變壓器參數(shù)折算后等效電路如圖1所示:電流互感器流經(jīng)的一次電流I1呈飽和狀態(tài),低壓側(cè)互感器的二次負(fù)載電流I2很難跟隨一次值一致變化,從而出現(xiàn)較大的不平衡電流流入差動(dòng)繼電器,如果不平衡電流瞬時(shí)峰值達(dá)到差動(dòng)動(dòng)作值,差動(dòng)繼電器則會出口動(dòng)作。研究如何減小該不平衡電流值,對提高保護(hù)動(dòng)作可靠性有重要意義。

        圖1 雙繞組單相變壓器等效電路

        2.2 CT二次回路斷線引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)

        如果變壓器不同側(cè)的接線組別不一致,則由于高低壓側(cè)電流存在相位差,從而差動(dòng)回路會產(chǎn)生不平衡電流。傳統(tǒng)的差動(dòng)保護(hù)對此的處理方法是:改變CT二次回路接線來實(shí)現(xiàn)一次組別的“相位補(bǔ)償”。例如雙繞組變壓器最通常采用的是Y/dll接線,該種接線方法使得一次三角形側(cè)電流相位超前一次星形側(cè)300o,二次回路接線需將變壓器星形側(cè)的CT二次側(cè)接成三角形,而三角形側(cè)的CT接成星形,采用此方法調(diào)整后流入差動(dòng)繼電器的差流相位差恢復(fù)為零。目前變壓器差動(dòng)保護(hù)多采用軟件移相法,無需對CT二次接線進(jìn)行更改,對于任意接線組別的變壓器,其CT二次回路都可以采用全星型連接,Y,d變換由微機(jī)裝置進(jìn)行“相位補(bǔ)償”計(jì)算來實(shí)現(xiàn)內(nèi)部移相,具體方法為“對稱分量法” 經(jīng)“矩陣變換”計(jì)算得出。

        CT如果發(fā)生二次回路斷線,最明顯特征是電流會立刻下降。在微機(jī)保護(hù)中,若某側(cè)電流只有一相或兩相電流為零,剩余其他相電流與起動(dòng)電流相等,故障相電流的突變量大于定值,同時(shí)滿足上述條件則判定為CT斷線。差動(dòng)裝置會閉鎖差動(dòng),防止變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。

        2.3 區(qū)外故障引起的差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)

        當(dāng)變壓器發(fā)生區(qū)外故障時(shí),有如下幾種原因容易產(chǎn)生差流:

        (1)電流互感器(TA)本身存在誤差或不同型號TA的轉(zhuǎn)化差異較大,造成各側(cè)電流不一致;當(dāng)二側(cè)互感器型號不一致,特別是發(fā)生短路故障的一側(cè)使用P級互感器,保護(hù)級互感器,而短路電流小的一側(cè)使用TPY級互感器,而此時(shí)短路電流較大,兩側(cè)的暫態(tài)特性差異使得一、二次側(cè)傳送差異非常大。

        (2)當(dāng)變壓器進(jìn)行有載調(diào)壓操作時(shí),分接頭動(dòng)作后電壓發(fā)生波動(dòng)產(chǎn)生不平衡電流。

        3 減少差動(dòng)誤動(dòng)可能性的措施

        減少差動(dòng)保護(hù)在區(qū)外故障下誤動(dòng)可能性,可從如下幾方面著手,減小流入差動(dòng)繼電器的不平衡電流值,增大制動(dòng)性能。

        (1)在進(jìn)行繼電保護(hù)定值計(jì)算時(shí),保護(hù)門檻定值不宜設(shè)置低,一般整定在0.4 In或以上較合適。

        (2)兩側(cè)TA盡量選用同一型號的,可以同為P級或TPY級互感器,減少兩側(cè)TA的不平衡性,使用TPY級互感器效果較好。

        (3)提高硬件的采樣精確度和防抖精度??梢詮木幹频能浖?,來防止區(qū)外故障切除時(shí)對保護(hù)造成的誤動(dòng)。

        4 結(jié)論

        隨著計(jì)算機(jī)水平的發(fā)展,保護(hù)裝置硬件不斷升級,軟件計(jì)算逐步采用多種差動(dòng)原理,采樣精度和計(jì)算準(zhǔn)確度也在提高。但仍存在諸多因素有可能造成變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。本文從容易產(chǎn)生差動(dòng)誤動(dòng)的原因分析入手,分析各種情況下流入繼電器的不平衡電流,并提出措施減少不平衡電流的產(chǎn)生,從而提高差動(dòng)保護(hù)的可靠性。我們只有在調(diào)試過程中把每一環(huán)節(jié)工作做細(xì),嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),及時(shí)多方溝通,可以保證差動(dòng)保護(hù)的可靠性,最大程度的降低差動(dòng)保護(hù)的誤動(dòng)作概率。

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