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一、稳态情况下的不平衡电流
变压器在正常运行时纵差保护回路中不平衡电流主要是由电流互感器、变压器接线方式及变压器带负荷调压引起。
1、由电流互感器计算变比与实际变比不同而产生
正常运行时变压器各侧电流的大小是不相等的。为了满足正常运行或外部短路时流入继电器差动回路的电流为零,则应使高、低压两侧流入继电器的电流相等,即高、低侧电流互感器变比的比值应等于变压器的变比。但是实际上由于电流互感器的变比都是根据产品目录选取的标准变比,而变压器的变比是一定的,因此上述条件是不能得到满足的,因而会产生不平衡电流。
2、由变压器两侧电流相位不同而产生
变压器常常采用两侧电流的相位相差30°的接线方式(对双绕组变压器而言)。此时,如果两侧的电流互感器仍采用通常的接线方式(即均采用Y 形接线方式),则二次电流由于相位不同,也会在纵差保护回路产生不平衡电流。
3、由变压器带负荷调整分接头产生
在电力系统中,经常采用有载调压变压器,在变压器带负荷运行时利用改变变压器的分接头位置来调整系统的运行电压。改变变压器的分接头位置,实际上就是改变变压器的变化。如果纵差保护已经按某一运行方式下的变压器变比调整好,则当变压器带负荷调压时,其变比会改变,此时,纵差保护就得重新进行调整才能满足要求,但这在运行中是不可能的。因此,变压器分接头位置的改变,就会在差动继电器中产生不平衡电流,它与电压调节范围有关,也随一次电流的增大而增大。
二、暂态情况下的不平衡电流
1、由变压器励磁涌流产生
变压器的励磁电流仅流经变压器接通电源的某一侧,对差动回路来说,励磁电流的存在就相当于变压器内部故障时的短路电流。因此,它必然给纵差保护的正确工作带来不利影响。正常情况下,变压器的励磁电流很小,故纵差保护回路的不平衡电流也很小。在外部短路时,由于系统电压降低,励磁电流也将减小。因此,在正常运行和外部短路时励磁电流对纵差保护的影响常常可忽略不计。但是,在电压突然增加的特殊情况下,比如变压器在空载投入和外部故障切除后恢复供电的情况下,则可能出现很大的励磁电流,这种暂态过程中出现的变压器励磁电流通常称励磁涌流。
2、由变压器外部故障暂态穿越性短路电流产生
纵差保护是瞬动保护,它是在一次系统短路暂态过程中发出跳闸脉冲。因此,必须考虑外部故障暂态过程的不平衡电流对它的影响。在变压器外部故障的暂态过程中,一次系统的短路电流含有非周期分量,它对时间的变化率很小,很难变换到二次侧,而主要成为互感器的励磁电流,从而使互感器的铁心更加饱和。
三、变压器纵差保护中不平衡电流的克服方法
构成纵差保护时,如不采取适当的措施,流入差动继电器的不平衡电流将很大,按躲开变压器外部故障时出现的最大不平衡电流整定的纵差保护定值也将很大,保护的灵敏度会很低。若再考虑励磁涌流的影响,保护将无法工作。因此,如何克服不平衡电流,并消除它对保护的影响,提高保护的灵敏度,就成为纵差保护的中心问题。
1、由电流互感器变比产生的不平衡电流的克服方法
对于由电流互感器计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流可采用2 种方法来克服:一是采用自耦变流器进行补偿。通常在变压器一侧电流互感器(对三绕组变压器应在两侧)装设自耦变流器,将LH 输出端接到变流器的输入端,当改变自耦变流器的变比时,可以使变流器的输出电流等于未装设变流器的LH 的二次电流,从而使流入差动继电器的电流为零或接近为零。二是利用中间变流器的平衡线圈进行磁补偿。通常在中间变流器的铁心上绕有主线圈即差动线圈,接入差动电流,另外还绕一个平衡线圈和一个二次线圈,接入二次电流较小的一侧。适当选择平衡线圈的匝数,使平衡线圈产生的磁势能完全抵消差动线圈产生的磁势,则在二次线圈里就不会感应电势,因而差动继电器中也没有电流流过。采用这种方法时,按公式计算出的平衡线圈的匝数一般不是整数,但实际上平衡线圈只能按整数进行选择,因此还会有一残余的不平衡电流存在,这在进行纵差保护定值整定计算时应该予以考虑。
2、由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流的克服方法
对于由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流可以通过改变LH 接线方式的方法(也称相位补偿法)来克服。对于变压器Y 形接线侧,其LH 采用△形接线,而变压器△形接线侧,其LH 采用Y 形接线,则两侧LH 二次侧输出电流相位刚好同相。但当LH 采用上述连接方式后,在LH 接成△形侧的差动一臂中,电流又增大了3 倍,此时为保证在正常运行及外部故障情况下差动回路中没有电流,就必须将该侧LH 的变比扩大3 倍,以减小二次电流,使之与另一侧的电流相等。由于励磁涌流产生的不平衡电流仍然是纵差保护的重点,不平衡电流的影响导致纵差保护方案的设计也不尽相同。因此,在实践的变压器差动保护中,应结合不同方案进行具体的设计。
四、总结
通过以上对电力变压器保护应用中几个技术问题的分析与探讨,我们知道应尽量寻求解决这些问题的有效途径,才不会直接影响变压器的保护性能,避免或减少变压器保护在运行应用中的误动或拒动,从而保证和提高电力变压器保护的可靠性、安全性。
参 考 文 献
1蔡光德;大型电动机差动保护误动分析[J];电力自动化设备;2002年03期
2周云波,曹良;一起主变压器差动保护误动事故及防止对策[J];电网技术;2001年12期
3贺勋;变压器涌流问题的研究[D];昆明理工大学硕士论文;2006年
4谷君;变压器和应涌流产生机理及其防误动措施的研究[D];华北电力大学(北京)硕士论文;2007年
5苏景军;变压器差动保护制动及误动机理分析[D];武汉大学硕士论文;2004年
6胡定辉;变压器差动保护装置的研制及其误差分析与补偿[D];武汉大学硕士论文;2005年
7杨凌;防止变压器差动保护区外故障误动的波形识别新方法[D];天津大学硕士论文;2005年
8朱声石;差动保护采用P级电流互感器的问题[J];继电器;2000年07期■
变压器在正常运行时纵差保护回路中不平衡电流主要是由电流互感器、变压器接线方式及变压器带负荷调压引起。
1、由电流互感器计算变比与实际变比不同而产生
正常运行时变压器各侧电流的大小是不相等的。为了满足正常运行或外部短路时流入继电器差动回路的电流为零,则应使高、低压两侧流入继电器的电流相等,即高、低侧电流互感器变比的比值应等于变压器的变比。但是实际上由于电流互感器的变比都是根据产品目录选取的标准变比,而变压器的变比是一定的,因此上述条件是不能得到满足的,因而会产生不平衡电流。
2、由变压器两侧电流相位不同而产生
变压器常常采用两侧电流的相位相差30°的接线方式(对双绕组变压器而言)。此时,如果两侧的电流互感器仍采用通常的接线方式(即均采用Y 形接线方式),则二次电流由于相位不同,也会在纵差保护回路产生不平衡电流。
3、由变压器带负荷调整分接头产生
在电力系统中,经常采用有载调压变压器,在变压器带负荷运行时利用改变变压器的分接头位置来调整系统的运行电压。改变变压器的分接头位置,实际上就是改变变压器的变化。如果纵差保护已经按某一运行方式下的变压器变比调整好,则当变压器带负荷调压时,其变比会改变,此时,纵差保护就得重新进行调整才能满足要求,但这在运行中是不可能的。因此,变压器分接头位置的改变,就会在差动继电器中产生不平衡电流,它与电压调节范围有关,也随一次电流的增大而增大。
二、暂态情况下的不平衡电流
1、由变压器励磁涌流产生
变压器的励磁电流仅流经变压器接通电源的某一侧,对差动回路来说,励磁电流的存在就相当于变压器内部故障时的短路电流。因此,它必然给纵差保护的正确工作带来不利影响。正常情况下,变压器的励磁电流很小,故纵差保护回路的不平衡电流也很小。在外部短路时,由于系统电压降低,励磁电流也将减小。因此,在正常运行和外部短路时励磁电流对纵差保护的影响常常可忽略不计。但是,在电压突然增加的特殊情况下,比如变压器在空载投入和外部故障切除后恢复供电的情况下,则可能出现很大的励磁电流,这种暂态过程中出现的变压器励磁电流通常称励磁涌流。
2、由变压器外部故障暂态穿越性短路电流产生
纵差保护是瞬动保护,它是在一次系统短路暂态过程中发出跳闸脉冲。因此,必须考虑外部故障暂态过程的不平衡电流对它的影响。在变压器外部故障的暂态过程中,一次系统的短路电流含有非周期分量,它对时间的变化率很小,很难变换到二次侧,而主要成为互感器的励磁电流,从而使互感器的铁心更加饱和。
三、变压器纵差保护中不平衡电流的克服方法
构成纵差保护时,如不采取适当的措施,流入差动继电器的不平衡电流将很大,按躲开变压器外部故障时出现的最大不平衡电流整定的纵差保护定值也将很大,保护的灵敏度会很低。若再考虑励磁涌流的影响,保护将无法工作。因此,如何克服不平衡电流,并消除它对保护的影响,提高保护的灵敏度,就成为纵差保护的中心问题。
1、由电流互感器变比产生的不平衡电流的克服方法
对于由电流互感器计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流可采用2 种方法来克服:一是采用自耦变流器进行补偿。通常在变压器一侧电流互感器(对三绕组变压器应在两侧)装设自耦变流器,将LH 输出端接到变流器的输入端,当改变自耦变流器的变比时,可以使变流器的输出电流等于未装设变流器的LH 的二次电流,从而使流入差动继电器的电流为零或接近为零。二是利用中间变流器的平衡线圈进行磁补偿。通常在中间变流器的铁心上绕有主线圈即差动线圈,接入差动电流,另外还绕一个平衡线圈和一个二次线圈,接入二次电流较小的一侧。适当选择平衡线圈的匝数,使平衡线圈产生的磁势能完全抵消差动线圈产生的磁势,则在二次线圈里就不会感应电势,因而差动继电器中也没有电流流过。采用这种方法时,按公式计算出的平衡线圈的匝数一般不是整数,但实际上平衡线圈只能按整数进行选择,因此还会有一残余的不平衡电流存在,这在进行纵差保护定值整定计算时应该予以考虑。
2、由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流的克服方法
对于由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流可以通过改变LH 接线方式的方法(也称相位补偿法)来克服。对于变压器Y 形接线侧,其LH 采用△形接线,而变压器△形接线侧,其LH 采用Y 形接线,则两侧LH 二次侧输出电流相位刚好同相。但当LH 采用上述连接方式后,在LH 接成△形侧的差动一臂中,电流又增大了3 倍,此时为保证在正常运行及外部故障情况下差动回路中没有电流,就必须将该侧LH 的变比扩大3 倍,以减小二次电流,使之与另一侧的电流相等。由于励磁涌流产生的不平衡电流仍然是纵差保护的重点,不平衡电流的影响导致纵差保护方案的设计也不尽相同。因此,在实践的变压器差动保护中,应结合不同方案进行具体的设计。
四、总结
通过以上对电力变压器保护应用中几个技术问题的分析与探讨,我们知道应尽量寻求解决这些问题的有效途径,才不会直接影响变压器的保护性能,避免或减少变压器保护在运行应用中的误动或拒动,从而保证和提高电力变压器保护的可靠性、安全性。
参 考 文 献
1蔡光德;大型电动机差动保护误动分析[J];电力自动化设备;2002年03期
2周云波,曹良;一起主变压器差动保护误动事故及防止对策[J];电网技术;2001年12期
3贺勋;变压器涌流问题的研究[D];昆明理工大学硕士论文;2006年
4谷君;变压器和应涌流产生机理及其防误动措施的研究[D];华北电力大学(北京)硕士论文;2007年
5苏景军;变压器差动保护制动及误动机理分析[D];武汉大学硕士论文;2004年
6胡定辉;变压器差动保护装置的研制及其误差分析与补偿[D];武汉大学硕士论文;2005年
7杨凌;防止变压器差动保护区外故障误动的波形识别新方法[D];天津大学硕士论文;2005年
8朱声石;差动保护采用P级电流互感器的问题[J];继电器;2000年07期■