干式變壓器差動保護(hù)的特點(diǎn)及誤動原因分析

文摘：干式變壓器差動保護(hù)是通過反映干式變壓器兩端電流互感器二次電流流入差動繼電器的電流差來動作的。當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)無故障時，差動繼電器中的不平衡電流應(yīng)接近零。但是，在某些情況下，當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)沒有故障時，差動繼電器中仍然存在較大的不平衡電流。介紹了干式變壓器差動保護(hù)的這一特點(diǎn)，并簡要分析了干式變壓器差動保護(hù)兩種誤動作的原因。關(guān)鍵詞：干式變壓器差動保護(hù)不平衡電流誤動原因分析

向前

差動保護(hù)是通過一定的通信通道縱向連接電氣設(shè)備兩端的保護(hù)裝置，比較兩端的電量，從而判斷保護(hù)是否動作。根據(jù)基爾霍夫定律，流入和流出保護(hù)范圍的電流應(yīng)相等(干式變壓器應(yīng)歸入同一側(cè))。當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時，流入和流出的電流不相等。差動保護(hù)就是基于這種不平衡電流。因此，這種保護(hù)方法具有較高的動作選擇性和靈敏度，適用于保護(hù)大容量、大電流、高電壓、高靈敏度要求的電氣設(shè)備。因此，該方法被廣泛用于大容量、高壓干式變壓器的保護(hù)，并以其優(yōu)越的保護(hù)性能成為大容量、高壓干式變壓器的主要保護(hù)方法。但值得注意的是，干式變壓器在結(jié)構(gòu)和運(yùn)行上有一定的特點(diǎn)，因此在實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)沒有故障時，差動保護(hù)裝置也存在較大的不平衡電流，可能會導(dǎo)致差動保護(hù)裝置誤動作。此外，即使考慮并糾正干式變壓器差動保護(hù)的這些特點(diǎn)，由于該保護(hù)裝置的復(fù)雜性，在某些情況下也經(jīng)常會發(fā)生一些誤操作。簡要分析了干式變壓器差動保護(hù)兩種誤動作的原因。

1.干式變壓器差動保護(hù)的特點(diǎn)1。干式變壓器勵磁涌流的存在干式變壓器的勵磁電流(勵磁電流)只流過干式變壓器的一側(cè)，因此通過電流互感器作用于差動回路時會形成不平衡電流。穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時，干式變壓器的勵磁電流很小，只有額定電流的2-5%。當(dāng)故障發(fā)生在差動范圍之外時，由于電壓降低，勵磁電流降低。所以兩種情況下形成的不平衡電流都很小，對干式變壓器差動保護(hù)影響不大。然而，當(dāng)干式變壓器空載運(yùn)行且外部故障消除后電壓恢復(fù)時，可能會出現(xiàn)大的勵磁電流，即浪涌電流。這種現(xiàn)象的存在是由干式變壓器的鐵芯飽和和剩磁引起的。具體分析如下：當(dāng)二次側(cè)開路，一次側(cè)接入電網(wǎng)時，一次回路方程為u1=umcos(wt )=i1R1 N1d/dt (1)u1:一次電壓，um:一次電壓峰值，:合閘瞬間電壓初始相角，R1:干式變壓器一次繞組電阻。

I1R1比較小，在瞬態(tài)過程分析的初始階段可以忽略不計(jì)，所以umcos(wt)=n1d/dt d=(um/n1)cos(wt)dt積分，=(um/n1)sin(wt)c=m sin(wt)cm為主磁通峰，c為積分常數(shù)。設(shè)t=0，=0時鐵芯無剩磁，所以c=-msin，所以空載合閘磁通為= msin (2)。根據(jù)公式(2)，空載合閘磁通的大小與電壓的初始相角有關(guān)?？紤]較壞情況，當(dāng)=900時，電壓過零= msin (WT900)-。 #p#分頁標(biāo)題#e#

圖1電壓過零點(diǎn)時干式變壓器主磁通的變化

磁通量有兩個分量，周期分量mcoswt和非周期分量m，此時磁通量的較大值是穩(wěn)態(tài)時的兩倍。如果同時考慮剩磁的影響，這個值甚至更大。我們知道干式變壓器正常工作在鐵芯磁化曲線的拐點(diǎn)附近，此時鐵芯接近或略飽和。當(dāng)磁通量達(dá)到2倍m以上時，鐵芯高度飽和(見圖2)。圖2磁化曲線確定的閉合電流圖

從圖2可以看出，此時干式變壓器的勵磁電流大大增加，達(dá)到額定電流的6~8倍。由于勵磁電流只出現(xiàn)在干式變壓器的一側(cè)，差動繼電器會產(chǎn)生很大的不平衡電流。此后，由于R1的存在，非周期分量衰減，值將減小。綜上所述，涌流的大小和衰減時間與外加電壓、鐵芯剩磁的大小和方向、回路阻抗、干式變壓器的容量和鐵芯的性質(zhì)有關(guān)。對于三相交流干式變壓器，由于三相相差1200，所以在任意時刻至少有兩相會有不同的涌流。2.干式變壓器每側(cè)繞組的連接方式不同。在我規(guī)定的干式變壓器五種標(biāo)準(zhǔn)接線組別中，經(jīng)常使用的是35kV Y/D-11雙繞組干式變壓器。這種接線方式下干式變壓器兩側(cè)的電流差為300。為了防止差動保護(hù)誤動作，需要盡量調(diào)整CT二次回路的接線和變比，使電源側(cè)和負(fù)載側(cè)CT二次電流相差1800，大小相等。這樣可以消除Y/D-11干式變壓器接線對差動保護(hù)的影響。為了達(dá)到上述目的，干式變壓器差動保護(hù)的TA接線如圖3所示

圖3Y/D-11型接線組干式變壓器差動保護(hù)變壓器接線圖

IA1、IB1、IC1指高壓側(cè)電流IA2、IB2、IC2指二次電流Ia1、Ib1、Ic1指低壓側(cè)電流Ia2、Ib2、Ic2指連接到干式變壓器低壓側(cè)CT的二次電流。根據(jù)接線圖，在設(shè)計(jì)干式變壓器差動保護(hù)時，干式變壓器的一次側(cè)電流互感器與主電路連接成一個Y/D-5型接線組。干式變壓器二次側(cè)的CT作為D/Y-7接線組與主回路相連。這種連接方法可以使差分電路1800中的電源側(cè)和負(fù)載側(cè)之間的TA二次電流產(chǎn)生相位差。圖4顯示了該連接組的向量分析。(a)Y側(cè)干式變壓器電流矢量圖(b)Y側(cè)TA二次側(cè)Y/D-5電流矢量圖

但當(dāng)電流互感器采用上述聯(lián)結(jié)方法時，CT接成D型側(cè)差動臂中電流又增大 倍。為使兩側(cè)電流的大小相等，在選擇CT變比時應(yīng)滿足 nLy/nLd=nT 這樣就消除了Y/D-11聯(lián)結(jié)組對差動保護(hù)的影響。2、 電流互感器計(jì)算變比與實(shí)際變比不同

  由于干式變壓器兩側(cè)電流互感器都是根據(jù)產(chǎn)品目錄選取標(biāo)準(zhǔn)的變比而且干式變壓器的變比也是一定的，因此三者不能準(zhǔn)確的滿足 nLy/nLd=nT的要求。此時差動回路就有不平衡電流流過使保護(hù)裝置誤動。所以通常利用差動繼電器的平衡線圈來消除或減小這個差值。即用平衡線圈彌補(bǔ)實(shí)際變比與理想值之間的差，使兩臂電流差接近零，從而消除或盡量減小不平衡電流。#p#分頁標(biāo)題#e#

4、兩側(cè)電流互感器型號不同

  如果干式變壓器兩側(cè)互感器型號不同，它們的飽和特性、勵磁電流（歸算到同側(cè)）也就不同。因此產(chǎn)生在兩臂的電流差就較大，它將影響保護(hù)的動作，所以應(yīng)采用電流互感器的同型系數(shù)為1的互感器。

5、干式變壓器帶負(fù)荷調(diào)整分接頭

  帶負(fù)荷調(diào)整干式變壓器的分接頭是電力系統(tǒng)中采用帶負(fù)荷調(diào)壓的干式變壓器來調(diào)整電壓的方法。改變分接頭就是改變了干式變壓器的變比，對于已調(diào)整好的差動保護(hù)裝置將產(chǎn)生較大的不平衡電流。由于干式變壓器有載調(diào)壓是帶負(fù)荷連續(xù)調(diào)節(jié)的，而差動保護(hù)是不可以帶電進(jìn)行調(diào)整，所以在整定時必須考慮這個因素。

二、干式變壓器差動保護(hù)兩種誤動原因的簡單分析

1、二次側(cè)負(fù)載在流過短路電流下，不能滿足CT10%誤差曲線的要求。在電流互感器接入系統(tǒng)容量變化或新裝保護(hù)投入運(yùn)行時，不可忽略根據(jù)差動保護(hù)區(qū)內(nèi)短路故障時穿越干式變壓器的較大短路電流和實(shí)測的差動回路二次負(fù)荷，較核保護(hù)用CT的10%誤差曲線是否滿足要求。確保CT在10%誤差范圍內(nèi)。如果不滿足CT的10%誤差曲線要求，由于CT的容量不足以提供二次負(fù)荷所需的要求，在故障時差動保護(hù)可能拒動、誤動直接影響差動保護(hù)的可靠性。此時應(yīng)適當(dāng)加大CT變比，并重新較核CT的10%誤差曲線直到符合要求。

2、差動保護(hù)二次電流回路接地方式不當(dāng)

  差動保護(hù)二次電流回路接地時，各側(cè)TA的二次電流回路必須通過一點(diǎn)接于地網(wǎng)，因?yàn)樽冸娬镜慕拥鼐W(wǎng)絡(luò)之間并非絕對等電位，在不同點(diǎn)之間有一定的電位差。當(dāng)發(fā)生短路故障時，有較大的電流流入地網(wǎng)，各點(diǎn)之間的電位差較大。如果差動保護(hù)二次電流回路接在地網(wǎng)的不同點(diǎn)，它們之間的電位差產(chǎn)生的電流將流入保護(hù)裝置，影響差動保護(hù)裝置動作的準(zhǔn)確性甚至使之誤動。所以各側(cè)CT的二次電流回路應(yīng)并聯(lián)后接到保護(hù)裝置的差動電流回路中，所有電流回路必須在并聯(lián)的公共點(diǎn)處接地（如圖三所示）。

三、結(jié)束語

  干式變壓器差動保護(hù)是干式變壓器的主保護(hù)，要求有很高的可靠性，而干式變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，先具特點(diǎn)，所以必須嚴(yán)格按規(guī)程要求認(rèn)真分析各個細(xì)節(jié)，了解干式變壓器差動保護(hù)的特點(diǎn)，采用相應(yīng)措施，杜絕事故發(fā)生，保證保護(hù)可靠動作。