電力變壓器工作原理及保護(hù)

（6）在CT接入系統(tǒng)容量變化或新裝保護(hù)投入運(yùn)行時(shí)，不可忽略根據(jù)差動(dòng)保護(hù)區(qū)內(nèi)短路故障時(shí)穿越變壓器的最大短路電流和實(shí)測的差動(dòng)回路二次負(fù)荷，校核保護(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)。否則在故障時(shí)差動(dòng)保護(hù)可能拒動(dòng)、誤動(dòng)。

（7）注意合理整定各定值。實(shí)際運(yùn)行中時(shí)有因定值不合理發(fā)生保護(hù)誤動(dòng)的現(xiàn)象。需要注意的是，有的運(yùn)行部門通過提高啟動(dòng)電流來提高差動(dòng)保護(hù)的可靠性，但這卻降低了內(nèi)部輕微故障的靈敏度。實(shí)際上，差動(dòng)保護(hù)的啟動(dòng)電流、拐點(diǎn)電流、斜率對(duì)靈敏度都有相互的制約關(guān)系。

（8）采用新的保護(hù)原理。如標(biāo)積制動(dòng)原理有很高的靈敏度，但它對(duì)相位特性特別敏感，容易誤動(dòng)，如果采取特殊的抗CT飽和措施，即可消除這個(gè)缺點(diǎn)，從而提高保護(hù)動(dòng)作的可靠性?！?】

基于電壓/電流相似性的差動(dòng)保護(hù)可通過在特定時(shí)間段內(nèi)比較變壓器電源端電壓和差動(dòng)電流波形的相似性來區(qū)分變壓器內(nèi)部故障和勵(lì)磁涌流，能在很短時(shí)間內(nèi)動(dòng)作（20ms）且不受CT飽和影響。【8】
虛擬三次諧波的差動(dòng)保護(hù)是用一個(gè)虛擬的波形代替第2.5周期，該波形與第1.5周期幅值相同符號(hào)相反。由于波形對(duì)稱，頻譜中只有基波和奇次諧波分量，且三次諧波含量比其它諧波都大，這樣就可明顯提高差動(dòng)保護(hù)的速度?！?】

基于人工智能的差動(dòng)保護(hù)是借助模糊邏輯算法計(jì)算磁通差動(dòng)電流微分曲線、諧波約束條件以及比率差動(dòng)特性曲線，然后對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析判別勵(lì)磁涌流何內(nèi)部故障，這種保護(hù)速度快，能在3/4周期內(nèi)作出反應(yīng)，可適用于各種類型的變壓器。【10】【11】基于能譜分析的差動(dòng)保護(hù)使用特殊設(shè)計(jì)的互感器捕捉暫態(tài)電流中的高頻分量，進(jìn)而求出原/副邊的差動(dòng)電流和平均電流，再抽取相應(yīng)的能譜作為動(dòng)作和約束條件，能譜的數(shù)值差別用于區(qū)分內(nèi)部故障和外部故障?！?2】

基于小波變換的差動(dòng)保護(hù)應(yīng)用小波分析提取涌流和故障電流的特征，具有很高的辨析度。結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)變換結(jié)果進(jìn)行診斷分析將進(jìn)一步提高保護(hù)的準(zhǔn)確性和可靠性?！?3】

6、微機(jī)變壓器保護(hù)設(shè)計(jì)開發(fā)實(shí)例

根據(jù)以上考慮而設(shè)計(jì)開發(fā)基于高性能CPU的微機(jī)變壓器成套保護(hù)，經(jīng)過靜模、動(dòng)模試驗(yàn)及實(shí)際現(xiàn)場運(yùn)行證明，能夠有效提高變壓器保護(hù)的可靠性，其配置及主要功能如下。

（1） 保護(hù)配置：變壓器本體保護(hù)裝置具有十路非電量重動(dòng)和動(dòng)作指示，提供有兩路斷路器操作回路或兩路電壓并列操作；變壓器主保護(hù)具有能滿足四側(cè)電流輸入的差動(dòng)速斷保護(hù)和二次諧波制動(dòng)比率差動(dòng)保護(hù)，同時(shí)具有CT斷線閉鎖、冷控失電延時(shí)跳閘、十路非電量動(dòng)作記錄、一路斷路器操作回路、故障錄波等；后備保護(hù)裝置具有復(fù)壓閉鎖方向過流I/II/III段保護(hù)、零壓過流I/II/III段保護(hù)、間隙放電零序過流保護(hù)、零序過壓保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)，以及閉鎖有載調(diào)壓、啟停風(fēng)扇控制、可編程接點(diǎn)輸出、虛擬遙信上傳、多時(shí)限相電流及零序保護(hù)、操作回路、故障錄波等，可作為各側(cè)的后備保護(hù)；

（2） 主保護(hù)

主保護(hù)要求各側(cè)CT都按Y形接線，且各側(cè)CT極性均指向變壓器。不需通過外部接線進(jìn)行角度變換，裝置內(nèi)部能自動(dòng)進(jìn)行相位校正，并通過計(jì)算出的修正系數(shù)使各側(cè)電流達(dá)到平衡。如為兩圈變，把中壓側(cè)容量整定為零即可。

1）差動(dòng)電流速斷保護(hù)：采用三相差動(dòng)電流中任一相大于差動(dòng)電流速斷定值時(shí)瞬時(shí)動(dòng)作出口的策略，不受任何閉鎖條件約束，快速切除變壓器區(qū)內(nèi)發(fā)生的嚴(yán)重故障。根據(jù)微機(jī)保護(hù)的特點(diǎn)，該保護(hù)判據(jù)采用可變數(shù)據(jù)窗的兩種算法實(shí)現(xiàn)。一種用于保護(hù)啟動(dòng)后初始階段的快速判斷，加快出口動(dòng)作速度；另一種計(jì)算更準(zhǔn)確，可以在啟動(dòng)一個(gè)周波后隨時(shí)瞬動(dòng)出口。定值按躲過勵(lì)磁涌流、最嚴(yán)重外部故障時(shí)不平衡電流、CT飽和等整定。

2）比率差動(dòng)保護(hù)： 比率差動(dòng)采用三段動(dòng)作曲線，能夠有效避開正常運(yùn)行時(shí)的不平衡電流、外部短路時(shí)的誤差及勵(lì)磁涌流?？蛇x擇二次諧波交叉制動(dòng)方案，即一相涌流發(fā)生時(shí)同時(shí)閉鎖三相差動(dòng)電流；也可選擇按相制動(dòng)方案，即一相涌流發(fā)生時(shí)只閉鎖本相差動(dòng)元件。

3）CT飽和時(shí)的特殊處理：比率差動(dòng)保護(hù)設(shè)有CT飽和特殊處理區(qū)。對(duì)于發(fā)生在被保護(hù)變壓器區(qū)外故障引起的CT飽和，可以通過高值的初始制動(dòng)電流檢測出來，此電流會(huì)將工作點(diǎn)短暫地移至特殊處理區(qū)內(nèi)。反之，當(dāng)變壓器區(qū)內(nèi)故障時(shí)其工作點(diǎn)會(huì)立即進(jìn)入動(dòng)作區(qū)，不會(huì)進(jìn)入特殊處理區(qū)。因此，根據(jù)故障發(fā)生的最初半個(gè)周期內(nèi)測量值引發(fā)的工作點(diǎn)是否在特殊處理區(qū)內(nèi)判斷CT是否飽和，一旦檢查出外部故障引起CT飽和，則自動(dòng)閉鎖比率差動(dòng)保護(hù)直到整定時(shí)間到再解除。在外部故障引起CT飽和閉鎖比率差動(dòng)保護(hù)期間，如果此后故障改變或變壓器區(qū)內(nèi)發(fā)生故障，則工作點(diǎn)會(huì)穩(wěn)定地連續(xù)兩個(gè)周期工作在動(dòng)作區(qū)內(nèi)，閉鎖立即解除，并可靠地檢查出被保護(hù)變壓器的故障而迅速動(dòng)作。

4）CT斷線報(bào)警：裝置判別為CT斷線時(shí)延時(shí)發(fā)出預(yù)告信號(hào)，還可選擇是否閉鎖比率差動(dòng)保護(hù)，CT斷線消失后延時(shí)返回。瞬時(shí)CT斷線判據(jù)僅在比率差動(dòng)啟動(dòng)后投入且動(dòng)作后不報(bào)警，CT斷線閉鎖比率差動(dòng)保護(hù)僅在負(fù)荷電流大于比率差動(dòng)啟動(dòng)電流時(shí)投入，負(fù)荷電流較小時(shí)僅有延時(shí)報(bào)警而不閉鎖差動(dòng)保護(hù)。裝置還能有效區(qū)分匝間短路等不對(duì)稱故障與實(shí)際的CT斷線。