变压器差动保护回路产生不平衡电流的原因与防范
2012年09月07日10:46
1引言
变压器是电力系统广发使用的电压变换和电能传送的重要设备,情系千家万户。为提高变压器运行的安全与可靠,设置了诸种相应的保护装置,而差动保护则是变压器外部故障的主保护。差动保护装置在运行中受到诸因素的影响,会在保护回路中产生不平衡电流,致使差动保护误动作,影响变压器的正常运行。为此,只有采取防止不平衡电流产生的相应措施,才能确保变压器安全运行。
2差动保护回路产生不平衡电流原因
差动保护是变压器保护范围内,流入和流出电流的差值进行设计与工作的。由于变压器接哦股与运行上的特点,使之在运行中受到诸多因素的影响,导致保护回路中产生非故障性的不平衡电流而引起保护装置的误动作,从而影响变压器的正常运行。其回路产生不平衡电流的原因有:
2.1变压器励磁涌流引起的不平衡电流
当变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复时,因铁心磁饱和及剩磁的存在,可产生数值为额定电流5—10倍的励磁涌流。其特点是:含有很大成分的非周期分量和高次谐波、励磁涌流的大小和衰减时间与外加电压、铁心剩磁、回路阻抗、铁心特性及容量等有关。对三相变压器而言,又有三相电压相位的不同,无聊在任何瞬间合闸,至少有两相会出现不同程度的励磁涌流,从而在保护回路产生不平衡电流。
2.2变压器绕组连接方式不同引起不平衡电流
三相三绕组变压器采用Y.y.d(Y/Y/△)连接时,各侧电流存在相位差。即使各侧电流互感器二次电流大小相互匹配,但由于两侧相位不同,这种相位差也将在保护回路中产生不平衡电流。
2.3电流互感器型号不同引起的不平衡电流
变压器各侧电压不同,装设的电流互感器型号也不会相同,它们的饱和特性和励磁电流也不相同。当变压器外部出现故障时,流过各侧电流互感器的一次电流有很大差别,这种过大差别的电流将在保护回路产生不平衡电流。
2.4电流互感器实际变比与即使变比不吻合引起的不平衡电流
电流互感器都是定型产品,其变比也是标准化的。因而所选用的电流互感器变比很可能难以与实际变比相吻合,这种变比的不吻合将在保护回路产生不平衡电流。
2.5变压器改变分接开关档位引起的不平衡电流
变压器运行中通过改变分接开关档位,可调整输出电压值。当分接开关档位改变后,会引起调压侧一次电流的变化,从而导致该侧电流互感器二次电流的变化。差动保护的整定计算,往往是按变压器额定变化计算各侧工作电流,并以此选择电流互感器的变比,缺点继电器平衡线圈匝数,确保保护回路的磁势平衡。当变压器分接开关档位改变后,调压侧电流随之改变,但电流互感器变比是固定不变的,因而引起二次电流的变化,打破原来的磁势平衡,从而导致保护回路产生不平衡电流。
3不平衡电流对差动保护的影响
差动保护是变压器外部故障的主保护,具有很好的动作选择性和灵敏度。差动保护装置的动作,是按被保护范围内流入和流出电流的差值来进行整定的,而整定值的计算往往是按变压器额定变比为依据。然而在保护回路运行中受到诸多因素的影响而产生不平衡电流,这种非故障性的不平衡电流若超过差动保护装置动作的整定值时,即会引起保护装置的误动作而影响变压器运行,造成供电中断的危害。
差动保护回路中产生的不平衡电流,是导致保护装置误动作的主要原因,这种非故障性保护装置动作,必将造成变压器的非故障运行中断,从而影响电网的正常供电。变压器这种非故障性停电危害极大,不仅影响电网的正常运行,而且还将给客户造成停电的经济损失。
4防止不平衡电流产生的措施
4.1防止变压器励磁涌流影响的措施
防止励磁涌流影响的措施:
4.1.1利用保护范围内故障电流与励磁涌流波形的差别,在晶体管变压器差动保护装置中,运用波形差别来躲开励磁涌流的影响;
4.1.2利用励磁涌流中的非周期分量助磁使铁心饱和,自动增大差动保护的动作电流,以躲开励磁涌流的影响。
4.2变压器绕组连接方式不同的补偿措施
为消除差动保护回路中电流的相位差,通常采用的补偿方式是:将变压器Y接线侧电流互感器二次绕组接成△,而将变压器△接线侧电流互感器二次绕组接成Y,致使电流互感器二次电流相位得到补偿,以消除绕组连接方式不同所带来的影响。
4.3电流互感器实际变比与计算变比不吻合的改善措施
为消除变比不吻合而产生的不平衡电流,可通过磁势平衡原理来实际。通常采用具有速饱和铁心的差动继电器,即可消除变比不吻合带来的影响。由于这种差动继电器的平衡绕组与差动绕组共同绕再中间磁柱上,因而这两个绕组的磁势放下相反而互相抵消,从而消除变比不吻合的影响。
4.4消除电流互感器型号不同影响的措施
消除电流互感器型号不同影响的措施:
4.4.1按10%误差曲线要求选择各侧电流互感器,以保证变压器外部故障时,电流互感器二次电流误差不超过10%;
4.4.2在整定差动保护动作电流值时,引入一个同型号系数K,用以反映电流互感器型号异同的影响。当变压器各侧电流互感器型号相同时取K=0.5,当各侧电流互感器型号不同时取K=1,这实质上市采用较大K值来提高差动保护的动作电流。
4.5消除分接开关改变档位时影响的措施
根据变压器分接开关改变档位的具体情况,以提高差动保护动作电流的整定值,来躲开不平衡电流的影响。
5结语
差动保护是防止变压器外部故障的主保护,因运行中会受到诸多因素影响,将在保护回路中产生不平衡电流,影响保护装置的选择性灵敏度,甚至引起保护装置的误动作,造成变压器中断运行。
运行实践证明,只有采取相应措施防止不平衡电流的产生,即可避免差动保护的误动作。除防止平衡电流对保护装置动作的影响外,还要优化保护装置的设计,开发应用微机形成套保护装置,从而提高保护装置的性能和动作的正确率,实现变压器的安全运行。
 
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