電力變壓器工作原理及保護(hù)

4、變壓器差動(dòng)保護(hù)不平衡電流產(chǎn)生的原因及消除方法【6】

從理論上講，變壓器在正常運(yùn)行和區(qū)外故障時(shí)，應(yīng)該有Ij=I1"- I2"=0。然而，由于變壓器在結(jié)構(gòu)和運(yùn)行上的特點(diǎn)，實(shí)際運(yùn)行中很多因素使Ij= Ibp≠0，（Ibp為不平衡電流），即當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)無故障時(shí)也存在不平衡電流，這些不平衡電流有可能引起保護(hù)誤動(dòng)。對(duì)不平衡電流產(chǎn)生的原因及消除方法分析如下。穩(wěn)態(tài)情況下不平衡電流產(chǎn)生的原因有：

（1）因各側(cè)繞組的接線方式不同造成電流相位不同而產(chǎn)生不平衡電流

我國(guó)規(guī)定的五種變壓器標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組中，35kV Y/D-11雙繞組變壓器常被使用。這種聯(lián)結(jié)方式的變壓器兩側(cè)電流相差300，要使差動(dòng)保護(hù)不誤動(dòng)就要設(shè)法調(diào)整CT二次回路的接線和變比以進(jìn)行相位校正，使電源側(cè)和負(fù)荷側(cè)的CT二次電流相差1800且大小相等，這樣就能消除Y/D-11變壓器接線對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響。其它方式依此類推。

（2）因CT計(jì)算變比與實(shí)際變比不同而產(chǎn)生不平衡電流

由于各側(cè)的CT變比都是標(biāo)準(zhǔn)的，如：600/5、800/5、1000/5、1200/5等，變壓器的變比也是一定的，很難完全滿足 或 的要求，即Ij≠0，產(chǎn)生Ibp，此時(shí)差動(dòng)回路就有不平衡電流流過使保護(hù)可能誤動(dòng)。通常利用差動(dòng)繼電器的平衡線圈進(jìn)行磁補(bǔ)償來消除或減小這個(gè)差值，即用平衡線圈彌補(bǔ)實(shí)際變比與理想值之差，使兩臂電流差接近零，從而消除或盡量減小不平衡電流。

（3）因各側(cè)CT型號(hào)不同而存在變換誤差產(chǎn)生不平衡電流

因各側(cè)CT型號(hào)不同，其結(jié)構(gòu)形式、飽和特性、勵(lì)磁電流（歸算到同側(cè)）、傳變特性等也就不同。因此正常運(yùn)行情況下差動(dòng)回路中產(chǎn)生在兩臂的不平衡電流較大：Ibp.CT =Ktx?Ker?Id.max/ nl1（其中Ktx =1），會(huì)影響保護(hù)正確動(dòng)作。在外部故障因某一側(cè)CT飽和而產(chǎn)生大量的不平衡電流時(shí)，也有可能影響變壓器差動(dòng)保護(hù)的正確動(dòng)作。所以應(yīng)采用CT同型系數(shù)為1的互感器以滿足10％誤差曲線的要求，并在整定計(jì)算中予以考慮。

（4）因帶負(fù)荷調(diào)整分接頭而產(chǎn)生不平衡電流

帶負(fù)荷調(diào)整分接頭是電網(wǎng)中采用有載調(diào)壓變壓器來調(diào)整電壓的方法。改變分接頭就是改變變壓器的變比nB，破壞了nl2/ nl1= nB的關(guān)系，對(duì)于已調(diào)整好的差動(dòng)保護(hù)將產(chǎn)生較大的不平衡電流（CT二次側(cè)不允許開路，即nl2, nl1不能改變），Ibp. ΔU=±ΔU? Id.max/ nl1 。由于有載調(diào)壓是帶負(fù)荷連續(xù)調(diào)節(jié)，而差動(dòng)保護(hù)不能帶電調(diào)整，所以在整定計(jì)算時(shí)必須考慮這個(gè)因素。

由以上分析可知,穩(wěn)態(tài)情況下不平衡電流Ibp由以上幾部分組成： Ibp= Ibp.T+ Ibp.CT +Ibp. ΔU。

暫態(tài)情況下不平衡電流產(chǎn)生原因及消除措施有：

（1）非周期分量的影響：此時(shí)不平衡電流要比穩(wěn)態(tài)大，且含有很大的非周期分量，持續(xù)時(shí)間比較長(zhǎng)(幾十周波)，其最大值出現(xiàn)在短路后幾個(gè)周波，Ibp.CT=Kfzq?Ker?Ktx?Id.max/ nl1 。需采用快速飽和中間變流器來抑制非周期分量。

（2）由ILy產(chǎn)生的不平衡電流：當(dāng)變壓器電壓突然增加(如空載合閘、區(qū)外短路切除后)，引起IL升高產(chǎn)生勵(lì)磁涌流，數(shù)值可達(dá)(6-8) Ie，其特點(diǎn)是有很大的直流分量(80%基波)、有很大的諧波分量、尤以二次諧波為主(20%基波)、且波形間出現(xiàn)間斷(削去負(fù)波后)。需采用具有速飽和鐵芯的差動(dòng)繼電器，以及應(yīng)用二次諧波制動(dòng)、間斷角原理、或波形對(duì)稱原理的差動(dòng)保護(hù)。

5、提高微機(jī)變壓器保護(hù)動(dòng)作可靠性的其它措施

變壓器差動(dòng)保護(hù)是變壓器的主保護(hù)，要求有很高的可靠性，而變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，獨(dú)具特點(diǎn)，所以必須嚴(yán)格按規(guī)程要求認(rèn)真分析各個(gè)細(xì)節(jié)，了解變壓器差動(dòng)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(dòng)作。除裝置本身的因素外，其安裝接線整定校驗(yàn)維護(hù)等環(huán)節(jié)都與正確動(dòng)作有關(guān)。

為進(jìn)一步提高變壓器保護(hù)動(dòng)作的可靠性，除如前一部分所述要盡量消除或降低穩(wěn)態(tài)暫態(tài)不平衡電流外，還要采取其它措施，主要包括：

（1）采用先進(jìn)的多CPU容錯(cuò)技術(shù)進(jìn)行保護(hù)的設(shè)計(jì)開發(fā)以保證裝置本身工作的可靠性，可大大降低由于硬件問題引起誤動(dòng)的概率。多CPU同時(shí)處理一組數(shù)據(jù)且信息共享，能及時(shí)檢測(cè)、糾正因硬件故障可能引起的誤動(dòng)和拒動(dòng)，一個(gè)CPU有故障其它正常的CPU仍可工作。

（2）優(yōu)化硬件電路的設(shè)計(jì)，輸入輸出電路采取隔離、濾波、削峰、過壓過流保護(hù)等措施，提高抗干擾能力，降低功耗。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，保護(hù)裝置本身最易出故障的部分是接口電路和電源，所以這部分要采取特別設(shè)計(jì)。

（3）采用先進(jìn)的數(shù)字濾波和軟件容錯(cuò)技術(shù)以保證不為瞬時(shí)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)干擾而引起誤動(dòng)或拒動(dòng)。

（4）條件具備時(shí)配置雙套保護(hù)。雙套保護(hù)有兩種配置方案，一種是完全雙重化，即兩套保護(hù)設(shè)置獨(dú)立的信號(hào)通道，使用獨(dú)立的直流電源和CT二次回路，但主保護(hù)和后備保護(hù)可共用一個(gè)保護(hù)CT，其缺點(diǎn)是停柜維修困難、模擬量數(shù)字量信號(hào)和跳閘接點(diǎn)過多、工程布線難。另一種是部分雙重化，即將關(guān)系到設(shè)備安全的重要保護(hù)雙重化，其缺點(diǎn)是后備保護(hù)配置復(fù)雜、容易造成誤動(dòng)。