干式變壓器嚴重故障時(shí)提高差動(dòng)保護速度的方法

分析了干式變壓器比率差動(dòng)保護運行速度慢的原因及差動(dòng)電流速斷保護應用中遇到的問(wèn)題。根據故障時(shí)差動(dòng)保護動(dòng)作電流與制動(dòng)電流的比值關(guān)系，提出了通過(guò)增加快速動(dòng)作區來(lái)解決差動(dòng)保護快速動(dòng)作問(wèn)題的方案。數值仿真驗證了該方案能有效提高該地區嚴重故障下差動(dòng)保護的運行速度。1.引言縱比制動(dòng)差動(dòng)保護(以下簡(jiǎn)稱(chēng)縱差保護或差動(dòng)保護)是干式變壓器的主要保護。其正確動(dòng)作關(guān)系到干式變壓器的安全和經(jīng)濟效益，其動(dòng)作速度關(guān)系到干式變壓器的安全和電網(wǎng)的穩定。為了防止差動(dòng)保護因勵磁涌流而誤動(dòng)作，差動(dòng)保護常增加二次諧波閉鎖。采用二次諧波閉鎖后，由于諧波對該區域嚴重故障的影響，差動(dòng)保護往往會(huì )延遲動(dòng)作。對于大容量干式變壓器，為了保證空投式干式變壓器的差動(dòng)保護不發(fā)生故障，往往需要降低二次諧波的制動(dòng)系數(一般為15%)，二次諧波制動(dòng)系數的降低進(jìn)一步延緩了該區域嚴重故障差動(dòng)保護的運行速度；此外，目前采用雙主雙后的雙保護配置，差動(dòng)保護也應采用以前用作后備保護的非TYP變壓器。為了提高差動(dòng)保護的可靠性，差動(dòng)保護增加了抗區外故障CT飽和的閉鎖邏輯，進(jìn)一步延遲了干式變壓器差動(dòng)保護區嚴重故障的動(dòng)作時(shí)間。為了保證干式變壓器的安全和該區域發(fā)生嚴重故障時(shí)系統的穩定性，有必要提高干式變壓器區域發(fā)生嚴重故障時(shí)差動(dòng)保護的運行速度。2.差動(dòng)電流斷線(xiàn)保護應用中遇到的問(wèn)題為了提高干式變壓器內部故障嚴重時(shí)差動(dòng)保護的運行速度，干式變壓器保護一般配置差動(dòng)電流斷線(xiàn)保護。但差動(dòng)電流開(kāi)斷保護的動(dòng)作電流是根據干式變壓器避免空載合閘時(shí)的較大勵磁涌流設定的，這使得其在應用中遇到以下問(wèn)題：(1)干式變壓器空載合閘時(shí)的較大勵磁涌流難以獲得，一般是根據經(jīng)驗值設定的，不能保證空投式干式變壓器不誤動(dòng)作的可靠性。(2)如果整定值過(guò)大，雖然保證空投干式變壓器可靠不誤動(dòng)作，但在干式變壓器嚴重故障時(shí)，可能會(huì )因差動(dòng)電流達不到整定值而無(wú)法運行，無(wú)法起到保護作用。(3)如果設定值太小，空投正常干式變壓器可能發(fā)生故障。即使空投干式變壓器可靠，不發(fā)生故障，但當區外故障CT飽和時(shí)，也可能發(fā)生故障，影響系統運行。3.提高差動(dòng)保護動(dòng)作速度的方案(1)差動(dòng)保護動(dòng)作電流與制動(dòng)電流的比值為了簡(jiǎn)單分析問(wèn)題，將所有兩個(gè)以上端子的干式變壓器等效為一個(gè)兩端子系統，并以?xún)啥俗酉到y為例，分析故障時(shí)差動(dòng)保護動(dòng)作電流與制動(dòng)電流的比值關(guān)系。假設EM為送電端，EN為受電端，發(fā)生內部故障時(shí)，兩端的系統阻抗角基本相同。圖1為等效雙端系統，圖2為該區域發(fā)生嚴重故障時(shí)兩側電流矢量圖，其中為兩側電源夾角，為等效系統阻抗角。

根據中的參考方向 #p#分頁(yè)標題#e#

較好個(gè)區域是A 1.1的快速動(dòng)作區，其中差動(dòng)保護可以不考慮任何閉鎖邏輯；第二區為A 1的作用區，該區應考慮區外斷層的涌流、TA斷線(xiàn)、TA飽和的影響，第三區為A 1的作用區，該區應考慮區外斷層的涌流、TA斷線(xiàn)、TA飽和的影響。在原有差動(dòng)保護動(dòng)作特性的基礎上，設置了差動(dòng)保護快速動(dòng)作段。由于A(yíng) 1.1不需要任何閉鎖邏輯，干式變壓器區發(fā)生嚴重故障時(shí)差動(dòng)保護的動(dòng)作時(shí)間由故障電流決定，并采用算法。如果采用快速算法，其典型動(dòng)作時(shí)間約為10 ms，可以快速排除干式變壓器區域的嚴重故障，保證干式變壓器的安全和電網(wǎng)的穩定。該動(dòng)作段的動(dòng)作邏輯如下：

差動(dòng)保護的快速動(dòng)作部分不需要用戶(hù)設置。增加差動(dòng)保護快速動(dòng)作段后，雙面供電的大容量干式變壓器可考慮差動(dòng)電流開(kāi)斷保護，減少整定計算帶來(lái)的麻煩。(3)數值模擬試驗結果

數模測試系統接線(xiàn)示意圖如圖5所示。高壓側為3/2接線(xiàn)，中壓側為雙母線(xiàn)，低壓側裝有電抗器和電容器。在圖6中，縱坐標中的電流單位是安培，橫坐標是采樣點(diǎn)數(在一個(gè)電流周期中收集24個(gè)點(diǎn))。圖6中黑色為差動(dòng)保護快速動(dòng)作段的動(dòng)作曲線(xiàn)，動(dòng)作時(shí)間為12ms?！爸饌€(gè)”為差動(dòng)保護的動(dòng)作線(xiàn)，動(dòng)作時(shí)間為28.5ms，圖7中，縱坐標的電流單位為安培，橫坐標為采樣點(diǎn)數(一個(gè)電流周期采集24個(gè)點(diǎn))。圖7中“逐個(gè)”為差動(dòng)保護快速動(dòng)作段的動(dòng)作線(xiàn)，黑色為差動(dòng)流量中斷的動(dòng)作線(xiàn)，動(dòng)作時(shí)間為12ms。發(fā)生區外故障時(shí)，由于一側CT飽和，A相差動(dòng)電流達到額定電流的16倍，A相差動(dòng)電流分斷保護動(dòng)作，差動(dòng)保護快速動(dòng)作段不可靠動(dòng)作。4.結論：分析了差動(dòng)保護動(dòng)作緩慢的主要原因及差動(dòng)電流速斷保護應用中遇到的問(wèn)題。通過(guò)分析不同故障下差動(dòng)保護動(dòng)作電流與制動(dòng)電流的關(guān)系，提出了一種快速切除干式變壓器內部故障的差動(dòng)保護動(dòng)作邏輯，實(shí)現了快速切除