干式變壓器縱差保護原理及不平衡電流的分析和

摘要：在闡述干式變壓器縱差保護基本原理的基礎上，分析了縱差保護的不平衡電流，提出了克服干式變壓器縱差保護不平衡電流的方法。關(guān)鍵詞：干式變壓器；縱向差動(dòng)保護；不平衡電流

前言縱差保護是所有電氣主設備的主要保護。它靈敏度高，選擇性好，已成功應用于干式變壓器保護。然而，干式變壓器縱差保護一直存在勵磁涌流難以識別的問(wèn)題。雖然有幾種有效的閉鎖方案，但由于超高壓輸電線(xiàn)路長(cháng)度的增加、靜態(tài)無(wú)功補償容量的增加、硅鋼片工藝的改進(jìn)以及干式變壓器的磁化特性，干式變壓器縱差保護固有的原理矛盾更加突出。

1.干式變壓器縱差保護的基本原理

縱差保護在發(fā)電機中的應用相對簡(jiǎn)單，但作為干式變壓器內部故障的主要保護，縱差保護會(huì )有許多特點(diǎn)和難點(diǎn)。干式變壓器有兩個(gè)或兩個(gè)以上的電壓等級，用于縱差保護的電流互感器的額定參數不同，因此縱差保護產(chǎn)生的不平衡電流會(huì )比發(fā)電機大得多?？v向差動(dòng)保護是通過(guò)比較被保護元件兩端電流的幅值和相位來(lái)構成的。根據KCL基本定理，當被保護設備發(fā)生故障時(shí)，所有流入電流之和必須始終等于所有流出電流之和。詳情請訪(fǎng)問(wèn)：輸配電設備網(wǎng)

當被保護設備內部發(fā)生故障時(shí)，短路點(diǎn)成為新的端子，電流大于0，但實(shí)際上發(fā)生外部短路時(shí)存在不平衡電流。事實(shí)上，當外部短路故障發(fā)生時(shí)，由于外部短路電流較大，尤其是暫態(tài)過(guò)程中的非周期分量電流，電流互感器的勵磁電流急劇增大，飽和狀態(tài)使得干式變壓器兩側變壓器的輸變電特性難以保持一致，導致不平衡電流較大。因此，利用制動(dòng)特性原理，外部短路電流越大，制動(dòng)電流越大，繼電器能夠可靠制動(dòng)。

此外，由于縱聯(lián)差動(dòng)保護的原理是基于比較干式變壓器各側電流的大小和相位，并受干式變壓器各側電流互感器和多種因素的影響，所以干式變壓器的動(dòng)態(tài)差動(dòng)保護電路在正常運行和外部故障時(shí)存在不平衡電流，使縱聯(lián)差動(dòng)保護處于不利的工作閾值下。為了保證干式變壓器縱差保護動(dòng)作正確、靈敏，有必要對其電路中的不平衡電流進(jìn)行分析，找出原因并采取措施消除。

2.縱聯(lián)差動(dòng)保護不平衡電流分析

2.1穩態(tài)不平衡電流

干式變壓器縱差保護電路在正常運行時(shí)電流不平衡主要是由電流互感器、干式變壓器的接線(xiàn)方式和干式變壓器有載調壓造成的。

電流互感器的計算比率與實(shí)際比率不同。正常運行時(shí)，干式變壓器每側的電流不相等。為了滿(mǎn)足正常運行或外部短路時(shí)流入繼電器差動(dòng)電路的電流為零的要求，高低壓兩側流入繼電器的電流應相等，即高低壓側電流互感器的比例應等于干式變壓器的比例。但實(shí)際上，因為電流互感器的比率都是根據產(chǎn)品目錄選擇的標準比率，而干式變壓器的比率 #p#分頁(yè)標題#e#

由干式變壓器有載調節抽頭產(chǎn)生。在電力系統中，經(jīng)常使用有載調壓干式變壓器。干式變壓器帶負荷運行時(shí)，通過(guò)改變干式變壓器的抽頭位置來(lái)調節系統的工作電壓。改變干式變壓器的抽頭位置，其實(shí)就是改變干式變壓器的變化。如果在一定的運行方式下，縱向差動(dòng)保護已經(jīng)按照干式變壓器的比率進(jìn)行了調整，那么當干式變壓器被加載和調整時(shí)，比率會(huì )發(fā)生變化。此時(shí)，必須重新調整縱向差動(dòng)保護以滿(mǎn)足要求，但這在運行中是不可能的。因此，干式變壓器抽頭位置的變化會(huì )在差動(dòng)繼電器中產(chǎn)生不平衡電流，這與電壓調節范圍有關(guān)，并隨著(zhù)一次電流的增加而增加。

2.2瞬態(tài)條件下的不平衡電流

干式變壓器：勵磁涌流產(chǎn)生的信息源

干式變壓器的勵磁電流僅流過(guò)連接到電源的干式變壓器的一側。對于差動(dòng)電路，勵磁電流的存在相當于干式變壓器內部發(fā)生故障時(shí)的短路電流。因此，必然會(huì )給縱聯(lián)差動(dòng)保護的正確工作帶來(lái)不利影響。一般情況下，干式變壓器的勵磁電流很小，所以縱差保護電路的不平衡電流也很小。在外部短路的情況下，勵磁電流將隨著(zhù)系統電壓的降低而降低。因此，在正常運行和外部短路時(shí)，勵磁電流對縱聯(lián)差動(dòng)保護的影響往往可以忽略不計。但在突然電壓升高的非常情況下，如干式變壓器空載投入后恢復供電，外部故障切除后，可能會(huì )出現較大的勵磁電流，干式變壓器在此暫態(tài)過(guò)程中出現的勵磁電流通常稱(chēng)為勵磁涌流。

干式變壓器外部故障暫態(tài)穿越短路電流產(chǎn)生

縱差保護是瞬時(shí)保護，在系統短路過(guò)渡過(guò)程中發(fā)出跳閘脈沖。因此，必須考慮外部故障暫態(tài)過(guò)程中不平衡電流的影響。干式變壓器外部故障暫態(tài)過(guò)程中，一次系統短路電流含有非周期分量，其隨時(shí)間的變化率很小，很難變換到二次側，而主要成為變壓器的勵磁電流，從而使變壓器鐵心更加飽和。

3.干式變壓器縱差保護不平衡電流的克服方法信息源：

從以上分析可以看出，構成縱聯(lián)差動(dòng)保護時(shí)如果不采取適當措施，流入差動(dòng)繼電器的不平衡電流會(huì )很大，在避免干式變壓器外部故障時(shí)根據較大不平衡電流設定的縱聯(lián)差動(dòng)保護整定值也會(huì )很大，保護的靈敏度會(huì )很低。如果再次考慮勵磁涌流的影響，

保護將無(wú)法工作。因此，如何克服不平衡電流，并消除它對保護的影響，提高保護的靈敏度，就成為縱差保護的中心問(wèn)題。

由電流互感器變比產(chǎn)生的不平衡電流的克服方法

對于由電流互感器計算變比與實(shí)際變比不同而產(chǎn)生的不平衡電流可采用2種方法來(lái)克服：一是采用自耦變流器進(jìn)行補償。通常在干式變壓器一側電流互感器裝設自耦變流器，將LH輸出端接到變流器的輸入端，當改變自耦變流器的變比時(shí)，可以使變流器的輸出電流等于未裝設變流器的LH的二次電流，從而使流入差動(dòng)繼電器的電流為零或接近為零。二是利用中間變流器的平衡線(xiàn)圈進(jìn)行磁補償。通常在中間變流器的鐵心上繞有主線(xiàn)圈即差動(dòng)線(xiàn)圈，接入差動(dòng)電流，另外還繞一個(gè)平衡線(xiàn)圈和一個(gè)二次線(xiàn)圈，接入二次電流較小的一側。適當選擇平衡線(xiàn)圈的匝數，使平衡線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁勢能完全抵消差動(dòng)線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁勢，則在二次線(xiàn)圈里就不會(huì )感應電勢，因而差動(dòng)繼電器中也沒(méi)有電流流過(guò)。采用這種方法時(shí)，按公式計算出的平衡線(xiàn)圈的匝數一般不是整數，但實(shí)際上平衡線(xiàn)圈只能按整數進(jìn)行選擇，因此還會(huì )有一殘余的不平衡電流存在，這在進(jìn)行縱差保護定值整定計算時(shí)應該予以考慮。 #p#分頁(yè)標題#e#

由干式變壓器兩側電流相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流的克服方法

對于由干式變壓器兩側電流相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流可以通過(guò)改變LH接線(xiàn)方式的方法來(lái)克服。對于干式變壓器Y形接線(xiàn)側，其LH采用△形接線(xiàn)，而干式變壓器△形接線(xiàn)側，其LH采用Y形接線(xiàn)，則兩側LH二次側輸出電流相位剛好同相。但當LH采用上述連接方式后，在LH接成△形側的差動(dòng)一臂中，電流又增大了3倍，此時(shí)為保證在正常運行及外部故障情況下差動(dòng)回路中沒(méi)有電流，就必須將該側LH的變比擴大3倍，以減小二次電流，使之與另一側的電流相等。

由干式變壓器外部故障暫態(tài)穿越性短路電流產(chǎn)生的不平衡電流的克服方法

在干式變壓器外部故障的暫態(tài)過(guò)程中，使縱差保護產(chǎn)生不平衡電流的主要原因是一次系統的短路電流所包含的非周期分量，為消除它對干式變壓器縱差保護的影響，廣泛采用具有不同特性的差動(dòng)繼電器。 對于采用帶速飽和變流器的差動(dòng)繼電器是克服暫態(tài)過(guò)程中非周期分量影響的有效方法之一。根據速飽和變流器的磁化曲線(xiàn)可以看出，周期分量很輕易通過(guò)速飽和變流器變換到二次側，而非周期分量不輕易通過(guò)速飽和變流器變換到二次側。因此，當一次線(xiàn)圈中通過(guò)暫態(tài)不平衡電流時(shí)，它在二次側感應的電勢很小，此時(shí)流入差動(dòng)繼電器的電流很小，差動(dòng)繼電器不會(huì )動(dòng)作。 信息請登陸:輸配電設備網(wǎng)

另外，采用具有磁力制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器。這種差動(dòng)繼電器是在速飽和變流器的基礎上，增加一組制動(dòng)線(xiàn)圈，利用外部故障時(shí)的短路電流來(lái)實(shí)現制動(dòng)，使繼電器的起動(dòng)電流隨制動(dòng)電流的增加而增加，它能可靠地躲開(kāi)干式變壓器外部短路時(shí)的不平衡電流，并提高干式變壓器內部故障時(shí)的靈敏度。因此，繼電器的啟動(dòng)電流隨著(zhù)制動(dòng)電流的增大而增大。通過(guò)正確的定值整定，可以使繼電器的實(shí)際啟動(dòng)電流不論在任何大小的外部短路電流的作用下均大于相應的不平衡電流，干式變壓器縱差保護能可靠躲過(guò)干式變壓器外部短路時(shí)的不平衡電流。

由于勵磁涌流產(chǎn)生的不平衡電流仍然是縱差保護的重點(diǎn)，不平衡電流的影響導致縱差保護方案的設計也不盡相同。因此，在實(shí)踐的干式變壓器差動(dòng)保護中，應結合不同方案進(jìn)行具體的設計。 信息來(lái)自:

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