電力變壓器差動(dòng)保護(hù)技術(shù)分析

摘 要：電力變壓器作為電力系統(tǒng)非常重要的設(shè)備之一，其承提著電壓變換、電有分配和電能傳統(tǒng)的重要工作，其運(yùn)行的安全性與電力系統(tǒng)供電的可靠性息息相關(guān)，所以需要做好變壓器的保護(hù)工作。差動(dòng)保護(hù)作為變壓器保護(hù)措施中非常重要的一種保護(hù)技術(shù)，在實(shí)際變壓器保護(hù)工作中也較為常用。有效的確保了變壓器安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，確保了電網(wǎng)能夠提供穩(wěn)定的電源供應(yīng)。文中從差動(dòng)保護(hù)的基本原理和接線特點(diǎn)入手，對(duì)不平衡電流誤動(dòng)作和預(yù)控進(jìn)行了分析，并進(jìn)一步對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了具體的闡述。

關(guān)鍵詞：變壓器；差動(dòng)保護(hù)；不平衡電流；實(shí)現(xiàn)技術(shù)

1 差動(dòng)保護(hù)的基本原理

差動(dòng)保護(hù)屬于快速保護(hù)，其是以基爾霍夫電流定律為原理，由于其將流入元件的電流與流出元件的電流相量和稱為差動(dòng)電流，而且變壓器處于正常運(yùn)行或是保護(hù)區(qū)外故障時(shí)，其差動(dòng)電流為零，差動(dòng)保護(hù)不會(huì)發(fā)生動(dòng)作，而當(dāng)變壓器有區(qū)內(nèi)故障發(fā)生時(shí)，差動(dòng)電流則會(huì)增加從而導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的發(fā)生。

變壓器差動(dòng)保護(hù)過程中由于會(huì)受到電流互感器飽和和變壓器變比等因素的影響，所以會(huì)導(dǎo)致不平衡電流產(chǎn)生。由于這種不平衡電流的存在，所以為了有效的避免差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的發(fā)生，需要引入制動(dòng)電流，從而根據(jù)比率差動(dòng)來對(duì)是差動(dòng)保護(hù)是否動(dòng)作進(jìn)行判斷。比率差動(dòng)是差動(dòng)電流與制動(dòng)電流的比值。在實(shí)際運(yùn)行過程中，變壓器各則額定電流和各側(cè)電流互感器變比都存在著一定的差異，所以在對(duì)各側(cè)二次電流進(jìn)行計(jì)算時(shí)需要充分的參考變壓器變比和各側(cè)電流互感器變比情況，這樣才能通過差動(dòng)電流更好的對(duì)一次差動(dòng)電流進(jìn)行反應(yīng)。

2 接線特點(diǎn)

在電力系統(tǒng)變壓器接線方式中，通常采用的都是三角形接線、星形接線和中性線接線，但由于變壓器各側(cè)電流相位都存在較大的不同，而且二次側(cè)的線電壓超前一次側(cè)線電壓30度，這樣就會(huì)導(dǎo)致變壓器差動(dòng)保護(hù)的差回路中會(huì)有不平衡電流產(chǎn)生。在傳統(tǒng)的電磁式保護(hù)中，當(dāng)變壓器正常運(yùn)行或是有穿越性電流流過時(shí)，則需要差動(dòng)電流為零，但要想做到這點(diǎn)，則需要對(duì)相位差利用改變接線組別的方法進(jìn)行矯正，從而使接線組別得以改變，但這樣矯正過程中較為復(fù)雜，而且極易出現(xiàn)錯(cuò)誤。在當(dāng)前微機(jī)保護(hù)越來越普及的情況下，對(duì)于各側(cè)電流存在的相位差校正時(shí)通過軟件即可實(shí)現(xiàn)，而且軟件還可以對(duì)變壓器副邊電流進(jìn)行相位校準(zhǔn)，且軟件具有較為靈活性，并對(duì)TA接線進(jìn)一步簡(jiǎn)化，更易于現(xiàn)場(chǎng)施工操作的簡(jiǎn)易性。

在利用軟件來校準(zhǔn)相位時(shí)，則還需要對(duì)調(diào)整計(jì)算變壓器各側(cè)TA變比，這樣才能有效的將變壓器差動(dòng)保護(hù)過程中不平衡電流所帶來的影響進(jìn)行消除。當(dāng)利用微機(jī)保護(hù)時(shí)，則可以依靠軟件來實(shí)現(xiàn)變比中的計(jì)算調(diào)整，同時(shí)計(jì)算出來的TA調(diào)整系數(shù)則會(huì)送入到微機(jī)保護(hù)中，確保TA自動(dòng)平衡功能的實(shí)現(xiàn)，使不平衡電流得以消除。同時(shí)為了確保軟件能夠準(zhǔn)確的進(jìn)行計(jì)算，則在采用微機(jī)差動(dòng)保護(hù)裝置時(shí)則需要在接線時(shí)確保各側(cè)差動(dòng)TA的極性都要朝著母線側(cè)。

3 不平衡電流誤動(dòng)作與預(yù)控分析

3.1 變壓器連接組引起的不平衡電流

在總降壓變電所內(nèi)，其變壓器的連接組通常采用的是原邊Y型接線，副邊三角形接線，相位差11點(diǎn)。這樣變壓器兩側(cè)線電流就會(huì)存在30度的相位差，會(huì)導(dǎo)致不平衡電流產(chǎn)生，所以需要通過消除相位來確保不平衡電流能夠消除。這就需要將變壓器星形接線側(cè)的電流互感器接線和變壓器三角形接線側(cè)的電流互感器的接線方式進(jìn)行互換，將星形接線變成三角形接線，同時(shí)將三角形接線轉(zhuǎn)換了星形接線，這樣就會(huì)確保變壓器兩側(cè)電流互感器的二次側(cè)電流相同，從而使變壓器連接組所引起的不平衡電流能夠得以消除。

3.2 電流互感器變比引起的不平衡電流

通過選擇合適的電流互感器變比，可以使變壓器兩側(cè)電流互感器二次側(cè)電流能夠相竺，但由于電流互感器變比分為若干個(gè)不同等級(jí)，而實(shí)際需要的變比與產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)又會(huì)存在較大的不同之處，這樣差動(dòng)保護(hù)兩側(cè)的電流則不可能出現(xiàn)相等的情況，不可避免的會(huì)導(dǎo)致不平衡電流的產(chǎn)生。所以對(duì)電流互感器變比所引起的不平衡電流可以利用差動(dòng)繼電器中的平衡線圈或是自耦電流互感器來進(jìn)行消除。

3.3 變壓器勵(lì)磁涌流引起的不平衡電流

當(dāng)變壓器處于空載投入或是切除外部故障后，在電壓恢復(fù)過程中會(huì)有較大的勵(lì)磁涌流產(chǎn)生，而且會(huì)有數(shù)值較大的非周期分量存在著涌流中，從而導(dǎo)致涌流數(shù)值較大，會(huì)在較大的不平衡電流通過差動(dòng)繼電器，為了能夠降低涌流所產(chǎn)生的不平衡電流，則需要通過利用速飽和電流互感器或是差動(dòng)繼電器的速飽和鐵心來實(shí)現(xiàn)。

3.4 對(duì)于不平衡電流的產(chǎn)生，需要采取有效的方法對(duì)其進(jìn)行預(yù)防和控制

3.4.1 通過裝設(shè)自耦變流器進(jìn)行電流補(bǔ)償，自耦變流器一般裝置在電流互感器一側(cè)，而對(duì)于三繞組變壓器則應(yīng)該裝設(shè)在兩側(cè)。

3.4.2 利用中間變流器（BHL）的平衡繞組進(jìn)行電流補(bǔ)償。因?yàn)榇罅康姆侵芷谛苑至靠赡茉陔娏骰ジ衅鲿簯B(tài)不平衡電流中出現(xiàn)，而使得電流完全偏離時(shí)間軸的一側(cè)，根據(jù)這一特點(diǎn)，可在差動(dòng)回路中裝設(shè)具有速飽和特性的中間變流器，從而減小了暫態(tài)不平衡電流，避免誤動(dòng)作的產(chǎn)生。

4 變壓器差動(dòng)保護(hù)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

4.1 變壓器差動(dòng)保護(hù)兩側(cè)電流的移相

呈Y，d接線的變壓器，兩側(cè)電流的相位不同，就不能滿ΣI=0。因此，要使正常工況下差動(dòng)保護(hù)各側(cè)的電流向量和為零，首先應(yīng)將某一側(cè)差動(dòng)TA二次電流進(jìn)行移相。在傳統(tǒng)的模擬量變壓器差動(dòng)保護(hù)中，主要采取改變二次TA接線的方式或采用輔助TA。用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)變壓器高壓側(cè)差動(dòng)TA二次電流的移相方式，是采用計(jì)算差動(dòng)TA二次兩相電流差的方式。分析表明，這種移相方式與采用改變TA接線進(jìn)行移相的方式是完全等效的。

4.2 消除變壓器差動(dòng)保護(hù)兩側(cè)電流中的零序

對(duì)于YN，d接線的變壓器，當(dāng)高壓側(cè)線路上發(fā)生接地故障時(shí)，差動(dòng)保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作，但有零序電流流過高壓側(cè)，而由于低壓側(cè)繞組為d聯(lián)接，在變壓器的低壓側(cè)無零序電流輸出。若不采取相應(yīng)的措施變壓器縱差保護(hù)可能誤動(dòng)而切除變壓器。

當(dāng)變壓器高壓側(cè)發(fā)生接地故障時(shí)，為使變壓器縱差保護(hù)不誤動(dòng)，應(yīng)消除零序電流對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響。在傳統(tǒng)的差動(dòng)保護(hù)中，由于TA接線方式的原因，零序不會(huì)產(chǎn)生影響。在微機(jī)差動(dòng)保護(hù)中，對(duì)于D，YN接線的變壓器，軟件做差時(shí)已將零序消除。對(duì)于YN，y接線方式的變壓器，在高壓側(cè)電流的采樣過程中濾掉零序。

4.3 變壓器差動(dòng)各側(cè)之間的平衡系數(shù)

變壓器差動(dòng)保護(hù)實(shí)現(xiàn)過程中，需要高低壓側(cè)大小不等的電流需要產(chǎn)生等同的作用，而在微機(jī)保護(hù)裝置中則引用了折算系數(shù)，即平衡系數(shù)來確保兩個(gè)大小不等的電流折算成作用完全相向的電流系數(shù)。而且在對(duì)差動(dòng)兩側(cè)之間的平衡系數(shù)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，則需要對(duì)變壓器的容量，接線組別、各側(cè)電壓及各側(cè)差動(dòng)TA的變比進(jìn)行具體的考慮。

5 結(jié)束語

近年來隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，微機(jī)保護(hù)裝置已實(shí)現(xiàn)了越來越廣泛的應(yīng)用，由于變壓器主保護(hù)誤動(dòng)產(chǎn)生的原因較多，所以還無法完全避免。因此需要控制好安裝調(diào)試關(guān)，嚴(yán)把整組試驗(yàn)關(guān)，有效的確保變壓器差動(dòng)保護(hù)可靠性的提升，降低變壓器運(yùn)行過程中差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，確保電網(wǎng)能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

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