电力变压器差动保护技术

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【摘 要】电力变压器是电力系统中最关键的主设备之一,它承担着电压变换,电能分配和传输,并提供电力服务,变压器差动保护中诸多问题,不能够很好的解决这些问题,就会直接影响变压器差动保护的性能,甚至造成变压器差动保护的误动或拒动.本文笔者根据多年从事工作经验对其技术进行阐述,谈谈个人一些认识与见解.

【关 键 词】电力系统;变压器;差动保护;技术分析

1.电力变压器差动保护的原理

差动保护的原理是基于节点电流定律,利用基尔霍夫电流定理工作的,当变压器正常工作或发生区外故障时,将其看作理想变压器,则流入变压器的电流和流出电流(折算后的电流)相等,差动继电器不动作.当变压器内部故障时,两侧(或三侧)向故障点提供短路电流,差动保护感受到的二次电流和的正比于故障点电流,差动继电器动作.因而它只对被保护设备内部发生的短路故障发出响应,因此差动保护具有百分之百的选择性,即使外部的故障极其严重,它也不会对其做出任何动作,因此也可以作为线路、电机等电力设施的主保护.绕组变压器两侧设有电流互感器,而它的二次侧则是按照循环电流法进行线路连接.两侧的电流互感器同极端如果同时朝向母线,则会与同极性的端子连接,并且会在两个接线之间接入电流继电器.继电线圈内部的电流为两边的电流互感器的二次电流差,所以差动继电器的位置是在差动回路上.


2.变压器差动保护技术的实现

总结变压器纵差保护所遇到的技术问题,要实现变压器差动保护必须做到:使差动保护各侧电流的相位相同或相反;使由变压器各侧TA二次流入差动保护的电流产生的效果相同,即是等效的;变压器差动保护能可靠躲过励磁涌流空,保证投变压器时不会误动;大电流侧系统内发生接地故障时保护不会误动,即避开零序电流的影响;能可靠躲过稳态及暂态不平衡电流.

2.1变压器差动保护两侧电流的移相

呈Y,d接线的变压器,两侧电流的相位不同,就不能满ΣI等于0.因此,要使正常工况下差动保护各侧的电流向量和为零,首先应将某一侧差动TA二次电流进行移相.在传统的模拟量变压器差动保护中,主要采取改变二次TA接线的方式(例如YN,dll接线方式的变压器,其差动回路协接成Dynll)或采用辅助TA.运行实践表明:通过改变变压器差动TA接线方式对电流进行移相的方法存在一些缺点:第一次投运的变压器,若某相差动TA的极性接错,分析及处理相对较麻烦,实现差动元件的TA断线闭锁也比较困难.在微机保护中通过计算软件对变压器纵差保护某侧电流的移相方式,对于Y,d接线的变压器,当用计算机软件对某侧电流移相时,差动TA的接线均采用Y,y.用计算机软件对变压器高压侧差动TA二次电流的移相方式,是采用计算差动TA二次两相电流差的方式.分析表明,这种移相方式与采用改变TA接线进行移相的方式是完全等效的.这是因为取Y形接线TA二次两相电流之差与将Y形接线TA改成△形接线后取一相的输出电流是等效的.

值得注意的是:用软件实现移相时,究竟取哪两相TA二次电流之差?这应由变压器的接线组别决定.例如:当变压器的接线组别为YN,d11时,在Y侧流入A、B、C三个差动元件的计算电流,应分别取Ia-Ib,Ib-Ic,Ic-Ia(Ia、Ib、Ic为差动TA二次三相电流).

2.2消除变压器差动保护两侧电流中的零序

对于YN,d接线的变压器,当高压侧线路上发生接地故障时,差动保护不应动作,但有零序电流流过高压侧,而由于低压侧绕组为d联接,在变压器的低压侧无零序电流输出.若不采取相应的措施变压器纵差保护可能误动而切除变压器.

当变压器高压侧发生接地故障时,为使变压器纵差保护不误动,应消除零序电流对差动保护的影响.在传统的差动保护中,由于TA接线方式的原因,零序不会产生影响.在微机差动保护中,对于D,YN接线的变压器,软件做差时已将零序消除.对于YN,y接线方式的变压器,在高压侧电流的采样过程中滤掉零序.

2.3变压器差动各侧之间的平衡系数

一般变压器差动高低压侧的TA二次电流大小是不同的,无法满足ΣI等于0.在实现变压器差动保护时,需将高低压侧大小不等的电流产生等同的作用.在微机型变压器保护装置中,引用了一个将两个大小不等的电流折算成作用完全相向电流的折算系数,将该系数称作为平衡系数.

根据变压器的容量,接线组别、各侧电压及各侧差动TA的变比,可以计算出差动两侧之间的平衡系数.

3.新投变压器差动保护误动作种类

新投变压器差动保护误动作,在变压器差动保护误动作中占了较大的比例,但这种情况的误动作,一般大多在变压器投运带负荷试运行的七十二小时就会被发现.笔者总结有以下几方面:

(1)接线错误造成变压器差动保护误动作.

电流互感器(TA)极性接反导致误动作.对于差动保护来说,一般采用减的算法都能得到差动电流.从电磁感应知道,电流互感器(TA)有极性,也就是同名端,变压器差动回路电流互感器(TA)的同名端指向母线侧还是指向变压器,将对差动电流的计算结果正确与否有直接影响.相序接反导致误动作.电力系统正常的相序为正序,也就是以A相为基准,B相比A相超前120°,C相比A相滞后120°.如果变压器任意一侧的电流互感器(TA)出现相序接错的情况,就会形成差电流,导致变压器差动保护误动作.

(2)整定值不合理造成变压器差动保护误动作.

差动速断定值和二次谐波制动的比率差动定值选择不正确造成误动作.差动速断的定值是按躲过变压器的励磁涌流和最大运行方式下,穿越性故障引起的不平衡电流,两者中的较大者.区外故障时,通过一定的比率进行制动,提高保护的可靠性;同时利用变压器空载合闸时,产生的二次谐波量来区别是故障电流还是励磁涌流,实现保护制动.

(3)现场变压器却在一般运行方式下,由于电流互感器变比、同时系数、计算误差的影响,就会导致变压器实际运行时形成一定的差电流,导致比率差动保护误动作.

高、低压侧电流相角的转移由高压侧CT采用△型接线,但要考虑CT一次同名端的接线方式(是同时指向母线或变压器,还是两侧不一致的),时钟差以一次为准,都能得到正确的差动电流.

4.变压器差动保护误动作的预防措施

对于新建或设备更新改造的发电厂和变电站的那些原因造成的变压器保护误动情况,应严格按照国家相关标准、文件或者厂家说明书执行,每一个流程均需要严格把关:即:正确选择高低压侧CT(要求保护用的电流互感器在通过15倍甚至是20倍额定电流的情况下,误差不超过5%或10%,即不出现饱和变比)减小差流和饱和的差距.提高整定的严密性,保证接线正确率,特别是变压器初次投运,一定要带负荷查看差电流,根据现场负荷情况再适当调整定值.我们只有在安装调试过程中把每一环节工作做细,按照检验条例和有关规程规定,严把整组试验关,积极采取相应措施,是可以提高变压器差动保护的可靠性的,或者完全可以避免变压器在运行中差动保护的误动作.

5.结束语

随着变压器的复杂性的增加及设备贵重程度的提高等,对变差器的主保护差动保护的可靠性、快速性、反应的准确性要(下转第76页)(上接第5页)求将会越来越高.变压器保护的方法也会越来越多,更先进的变压器保护装置也会不断出现,为电力系统的安全、可靠、稳定运行提供保障,取得多方面的效益.

【参考文献】

[1]徐志勤.浅谈变压器差动保护[J].科技创新导报,2012,(36).

[2]王维俭.电气主设备继电保护原理与应用[M].北京:中国电力出版社,1996.

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