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淺談關(guān)于變壓器的差動(dòng)保護

返回打印來(lái)源：儀天成電力時(shí)間：2017/12/07 閱讀：次

一、引言
　　　　變壓器差動(dòng)保護是變壓器的主保護，一般采用的是帶制動(dòng)特性的比率差動(dòng)保護，因其所具有的區內故障可靠動(dòng)作，區外故障可靠閉鎖的特點(diǎn)使其在系統內得到了廣泛的運用。其中有許多文獻[1][2]都對上敘二種故障情況做出了詳盡的分析，但是從現場(chǎng)工程實(shí)際來(lái)看，當變壓器發(fā)生區外短路故障時(shí)，電流互感器負荷箱是檢驗電流互感器時(shí)，專(zhuān)門(mén)提供的各種有效負載，是全自動(dòng)互感器校驗臺及現場(chǎng)互感器誤差測試的理想配套產(chǎn)品。由于變壓器本身流過(guò)巨大的短路電流而對其本體的絕緣和性能造成了破壞，同時(shí)伴隨著(zhù)變壓器內部發(fā)生匝間短路故障的情況也時(shí)常發(fā)生，這就要求差動(dòng)保護在這種情況下也能夠可靠動(dòng)作而不被誤閉鎖，這就對差動(dòng)保護提出了更高的要求。本文就從上敘工程現場(chǎng)出現的問(wèn)題出發(fā)，對這種情況進(jìn)行重點(diǎn)分析。
　　　　二、加強主保護，應使差動(dòng)保護更完善和簡(jiǎn)化整定計算
　　　　加強主保護的目的，是為了簡(jiǎn)化后備保護，使變壓器發(fā)生故障能夠瞬時(shí)切除故障。目前220kV及以上電壓等級的變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護雙重化，這是加強主保護的必要措施。差動(dòng)保護應在安全可靠的基礎上使之完善。
　　在簡(jiǎn)化整定計算方面，差動(dòng)保護應多設置自動(dòng)的輔助定值和固定的輸入定值，使用戶(hù)需要整定的保護定值減少，以發(fā)揮微機型繼電保護裝置的優(yōu)越性。不需要系統參數，不需要校核靈敏度，可以根據變壓器的參數獨立完成保護的整定，整定方法簡(jiǎn)單清晰。
　　　　三、差動(dòng)保護用的電流互感器的基本要求
　　　　差動(dòng)保護用的電流互感器需要滿(mǎn)足兩個(gè)條件，其一是穩態(tài)誤差必須控制在10%誤差范圍之內，因為整定計算中采用的不平衡穩態(tài)電流是按10%誤差條件計算。其二是暫態(tài)誤差，影響電流互感器暫態(tài)特性的參數主要有：短路電流及其非周期分量，一次回路時(shí)間常數，電流互感器工作循環(huán)及經(jīng)歷時(shí)間，二次回路時(shí)間常數等。電流互感器剩磁對于飽和影響很大，當剩磁與短路電流暫態(tài)分量引起的磁通極性相同時(shí)，加重二次電流的畸變，因此電流互感器鐵心中存在剩磁，則電流互感器可能在一次電流遠低于正常飽和值即過(guò)早飽和。差動(dòng)保護的暫態(tài)不平衡電流比穩態(tài)時(shí)大得多，僅在整定計算時(shí)將穩態(tài)不平衡電流增大二倍是不夠安全的。采取抗飽和的辦法是使用帶有氣隙的TPY級電流互感器。但是差動(dòng)保護廣泛使用的是P級電流互感器，對P級電流互感器規定允許穩態(tài)誤差不超過(guò)10%，暫態(tài)誤差必然要超過(guò)穩態(tài)誤差，在實(shí)用上可在按穩態(tài)誤差選出的技術(shù)規范基礎上通過(guò)“增密”以限制暫態(tài)誤差。
　　采用增密的方法有以下幾種[2]：（1）將準確限值系數增大二倍（允許短路電流為額定電流的倍數）；（2）將二次額定負擔增大一倍；（3）增大二次電纜截面使二次回路的總電阻減半；（4）改用5P級電流互感器（復合誤差由10%降為5%）。
　　目前110kV及以下電壓等級均采用P級電流互感器，220kV變壓器亦采用P級電流互感器或5P級、PR級（剩磁系數小于10%）電流互感器，因此差動(dòng)保護需要采取抗電流互感器飽和的措施。500kV變壓器在500kV側、220kV側均用TPY級電流互感器，對于600MW大型發(fā)電機變壓器組保護，500kV側均采用TPY級電流互感器，在發(fā)電機側已有TPY級電流互感器可選用。
四、度和快速性差動(dòng)保護的高靈敏的前提是安全、可靠　　
　　差動(dòng)保護應具有高靈敏度和快速性，輕微匝間短路能快速跳閘，但是提高靈敏度和快速性必須建立在安全、可靠的基礎上。運行實(shí)踐說(shuō)明：使用較低的起動(dòng)電流值在區外故障或區外故障切除時(shí)引起差動(dòng)保護誤動(dòng)的嚴重后果，因此對于靈敏度和快速性不要追求過(guò)高的指標而忽視可靠性。
　　提高靈敏度雖對反映輕微故障是有效的，但靈敏度的提高必然降低安全性。變壓器的嚴重故障并不都是由輕微故障發(fā)展而來(lái)的，故障發(fā)生的瞬間仍會(huì )發(fā)生燒毀設備的事故，同時(shí)輕微故障發(fā)展為嚴重故障也需要時(shí)間，因此輕微故障帶一些時(shí)間切除故障也是允許的，長(cháng)時(shí)間的運行實(shí)踐證實(shí)變壓器氣體保護是動(dòng)作時(shí)間稍長(cháng)地切除輕微的匝間故障。
　　輕微匝間故障時(shí)產(chǎn)生的機械應力和熱效應不大，在200ms內故障切除，不會(huì )危及鐵心，從檢修的角度，只要鐵心不損壞，輕微和嚴重的匝間故障都是需要更換線(xiàn)圈，因此只要差動(dòng)保護在鐵心損壞之前動(dòng)作，就可以滿(mǎn)足檢修的要求，不需要追求減少線(xiàn)圈的燒損程度而犧牲保護的安全性。　　
　　五、簡(jiǎn)化后備保護　　
　　后備保護作用主要是為了變壓器區外故障，特別是考慮在其聯(lián)接的母線(xiàn)發(fā)生故障未被切除的保護，當然也可以兼作變壓器主保護的后備（尤其110kV及以下電壓等級的變壓器）和其聯(lián)接的線(xiàn)路保護的后備（尤其110kV及以下電壓等級的線(xiàn)路）。當加強主保護以后，差動(dòng)保護雙重化配置，氣體保護獨立直流電源，因此主保護是非常可靠、靈敏、快速的，理應簡(jiǎn)化后備保護。后備保護只要具備在220kV及以上電壓系統是近后備，在110kV及以下電壓系統是遠后備的基礎，不需要仿照線(xiàn)路保護設幾段后備保護，線(xiàn)路保護有距離保護，基本不受短路電流的影響，保護范圍較固定，配合比較簡(jiǎn)單。變壓器后備保護主要是母線(xiàn)的近后備，110kV及以下電壓等級線(xiàn)路的遠后備，只要系統內故障能由保護動(dòng)作切除不致于拒動(dòng)就滿(mǎn)足要求。如果后備保護要從電流保護來(lái)解決多段式配合，這是既復雜又困難的問(wèn)題。變壓器后備保護不需作多段配合、定值校核的工作，我們要擺脫整定計算中難以配合的困擾。目前，微機型保護各側設置相間和接地保護各設3段8時(shí)限的復雜保護是作繭自縛，沒(méi)有好處。
　　簡(jiǎn)化后備保護的原則，作者認為變壓器高壓側只設置復合電壓過(guò)電流保護，中、低壓側設復合電壓過(guò)電流保護作為遠后備，電流限時(shí)速斷作為母線(xiàn)近后備。　　
　　六、結語(yǔ)　　
　　變壓器差動(dòng)保護提高靈敏度和快速性必須建立在安全可靠的基礎上，應采取防止因電流互感器飽和和區外故障切除的暫態(tài)誤差造成誤動(dòng)的措施。
　　加強主保護理應簡(jiǎn)化后備保護，變壓器后備保護主要是作為母線(xiàn)的近后備，110kV及以下電壓等級線(xiàn)路的遠后備，要擺脫整定計算中難以配合的困擾，不作定值校核，為此高壓側后備保護僅設復合電壓過(guò)流保護，中、低壓側后備保護設復合電壓過(guò)流保護和電流限時(shí)速斷保護，前者按變壓器額定電流整定，后者按同側母線(xiàn)的低靈敏度要求整定，時(shí)間應與同側相鄰線(xiàn)路的相應時(shí)間相配合。

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