干式變壓器小故障的故障分量比差動(dòng)檢測研究(

0引入比率差動(dòng)保護因其能夠可靠地檢測區域內的故障和避免泄漏電流而在電力系統保護中得到廣泛應用，其在干式變壓器保護中的應用歷史悠久。但由于負載電流的干擾，制動(dòng)電流不能很好地反映故障電流，經(jīng)常被負載電流淹沒(méi)，使得其對微小故障的檢測靈敏度過(guò)低。然而，帶故障分量的比率差動(dòng)保護降低了負載分量的影響，因此對檢測小故障具有較高的靈敏度。大型干式變壓器容量很大，滿(mǎn)載運行時(shí)低壓側等效電阻很小(往往只有1左右)。由于傳統的比率差動(dòng)保護對低壓側高阻接地故障不敏感，故障元件的比率差動(dòng)保護可以很好地檢測故障，因此故障元件的比率差動(dòng)保護應廣泛應用于大型干式變壓器的保護中。

當干式變壓器在額定負載運行時(shí)發(fā)生輕微的匝間短路故障(2%匝間短路)時(shí)，傳統的比率差動(dòng)保護往往不夠靈敏，無(wú)法檢測到故障。雖然差動(dòng)電流大于啟動(dòng)電流的閾值，但由于制動(dòng)電流加上干式變壓器負載電流的一倍，為了檢測這種故障，比率制動(dòng)系統的K值必須設置得很低，這會(huì )削弱比率差動(dòng)保護的抗TA飽和能力，使故障發(fā)生在區域外時(shí)容易誤動(dòng)作。切實(shí)可行的辦法是降低保護的靈敏度，等待匝間故障進(jìn)一步發(fā)展。當差動(dòng)電流和制動(dòng)電流進(jìn)入動(dòng)作區時(shí)，保護在出口跳閘，會(huì )對干式變壓器造成嚴重損壞。傳統比率差動(dòng)保護的抗TA飽和能力很弱，為防止保護誤動(dòng)，必須增加附加的補充判據。

由于消除了負載電流對制動(dòng)電流的干擾，對于故障元件的比率差動(dòng)保護，制動(dòng)系數x值可以設置得很高。因此，當干式變壓器在額定負荷運行中出現輕微匝間短路故障時(shí)，保護具有足夠的靈敏度來(lái)檢測故障；同時(shí)也提高了低壓側區域高阻接地故障的檢測靈敏度。因為X值大，所以有足夠的抗TA飽和能力。

1故障分量比率微分算法的建立

1.1基本算法

故障分量比差動(dòng)算法從傳統差動(dòng)保護的差動(dòng)電流和制動(dòng)電流中減去正常時(shí)間的負載電流。以雙繞組干式變壓器的縱差為例(以干式變壓器的流量為正方向)。

公式中ih和i1分別為干式變壓器高低壓側的故障分量電流；Im為干式變壓器正常運行時(shí)的勵磁電流；Ih、i1、iload為干式變壓器的高低壓側電流和正常時(shí)間的穿越負載電流；k為比率差動(dòng)電流與比率制動(dòng)電流之比；Icd和izd分別是傳統的比率差動(dòng)和制動(dòng)電流；icd和izd分別是故障元件的比率差動(dòng)和制動(dòng)電流。

由公式(2)可知，故障分量的比率差動(dòng)電流與傳統的比率差動(dòng)電流之差是正常時(shí)勵磁電流的1倍；故障元件的比率制動(dòng)電流與傳統的比率制動(dòng)電流相差正常時(shí)勵磁電流的1倍，但制動(dòng)電流增加了2倍的穿越負載電流(不包括勵磁電流)。

1.2故障成分的提取 #p#分頁(yè)標題#e#

故障分量比率差動(dòng)保護性能的關(guān)鍵在于故障分量的提取。不同保護設備故障分量的提取是不同的。干式變壓器故障分量提取的具體要求是：先先要準確減去負載電流；其次，為了避免過(guò)渡故障和故障重疊時(shí)較好個(gè)故障的影響，當較好個(gè)故障再次出現時(shí)，應快速檢測出故障

(1)在故障發(fā)展過(guò)程中，故障前負載電壓(電流)不斷變化，以較好次故障前的電壓(電流)為基準會(huì )帶來(lái)誤差。但故障前電壓的不斷變化只能導致故障分量的正序分量的提取，對負序和零序故障分量的提取沒(méi)有影響。由于干式變壓器保護僅使用電量進(jìn)行比較，不涉及阻抗、方向等參數的計算，因此具有足夠的準確性。

(2)由于故障前的電流被記錄為負荷，故障中的電流與故障前的電流之差可用于提取ih和i1。隨著(zhù)故障時(shí)間的延長(cháng)，故障后電量與故障前電量的相角差越來(lái)越大，ih與i1之間的誤差越來(lái)越大，使得icd的值恒定(誤差減小)，izd的值越來(lái)越小，所以計算出的k值隨時(shí)間的偏差越來(lái)越大。要解決這個(gè)問(wèn)題，只能限制故障分量比差動(dòng)保護的開(kāi)啟時(shí)間。否則，當故障發(fā)生在區域外時(shí)，隨著(zhù)時(shí)間的積累，相角差會(huì )使保護誤動(dòng)。但如果開(kāi)啟時(shí)間過(guò)短，則在開(kāi)發(fā)故障中無(wú)法檢測到第二個(gè)故障，因此開(kāi)啟時(shí)間應為100-150 ms。

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