變壓器差動(dòng)保護(hù)回路產(chǎn)生不平衡電流的原因與防范

1引言

變壓器是電力系統(tǒng)廣發(fā)使用的電壓變換和電能傳送的重要設(shè)備，情系千家萬(wàn)戶。為提高變壓器運(yùn)行的安全與可靠，設(shè)置了諸種相應(yīng)的保護(hù)裝置，而差動(dòng)保護(hù)則是變壓器外部故障的主保護(hù)。差動(dòng)保護(hù)裝置在運(yùn)行中受到諸因素的影響，會(huì)在保護(hù)回路中產(chǎn)生不平衡電流，致使差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，影響變壓器的正常運(yùn)行。為此，只有采取防止不平衡電流產(chǎn)生的相應(yīng)措施，才能確保變壓器安全運(yùn)行。

2差動(dòng)保護(hù)回路產(chǎn)生不平衡電流原因

差動(dòng)保護(hù)是變壓器保護(hù)范圍內(nèi)，流入和流出電流的差值進(jìn)行設(shè)計(jì)與工作的。由于變壓器接哦股與運(yùn)行上的特點(diǎn)，使之在運(yùn)行中受到諸多因素的影響，導(dǎo)致保護(hù)回路中產(chǎn)生非故障性的不平衡電流而引起保護(hù)裝置的誤動(dòng)作，從而影響變壓器的正常運(yùn)行。其回路產(chǎn)生不平衡電流的原因有：

2.1變壓器勵(lì)磁涌流引起的不平衡電流

當(dāng)變壓器空載投入或外部故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)，因鐵心磁飽和及剩磁的存在，可產(chǎn)生數(shù)值為額定電流5—10倍的勵(lì)磁涌流。其特點(diǎn)是：含有很大成分的非周期分量和高次諧波、勵(lì)磁涌流的大小和衰減時(shí)間與外加電壓、鐵心剩磁、回路阻抗、鐵心特性及容量等有關(guān)。對(duì)三相變壓器而言，又有三相電壓相位的不同，無(wú)聊在任何瞬間合閘，至少有兩相會(huì)出現(xiàn)不同程度的勵(lì)磁涌流，從而在保護(hù)回路產(chǎn)生不平衡電流。

2.2變壓器繞組連接方式不同引起不平衡電流

三相三繞組變壓器采用Y.y.d(Y/Y/△)連接時(shí)，各側(cè)電流存在相位差。即使各側(cè)電流互感器二次電流大小相互匹配，但由于兩側(cè)相位不同，這種相位差也將在保護(hù)回路中產(chǎn)生不平衡電流。

2.3電流互感器型號(hào)不同引起的不平衡電流

變壓器各側(cè)電壓不同，裝設(shè)的電流互感器型號(hào)也不會(huì)相同，它們的飽和特性和勵(lì)磁電流也不相同。當(dāng)變壓器外部出現(xiàn)故障時(shí)，流過(guò)各側(cè)電流互感器的一次電流有很大差別，這種過(guò)大差別的電流將在保護(hù)回路產(chǎn)生不平衡電流。

2.4電流互感器實(shí)際變比與即使變比不吻合引起的不平衡電流

電流互感器都是定型產(chǎn)品，其變比也是標(biāo)準(zhǔn)化的。因而所選用的電流互感器變比很可能難以與實(shí)際變比相吻合，這種變比的不吻合將在保護(hù)回路產(chǎn)生不平衡電流。

2.5變壓器改變分接開(kāi)關(guān)檔位引起的不平衡電流

變壓器運(yùn)行中通過(guò)改變分接開(kāi)關(guān)檔位，可調(diào)整輸出電壓值。當(dāng)分接開(kāi)關(guān)檔位改變后，會(huì)引起調(diào)壓側(cè)一次電流的變化，從而導(dǎo)致該側(cè)電流互感器二次電流的變化。差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算，往往是按變壓器額定變化計(jì)算各側(cè)工作電流，并以此選擇電流互感器的變比，缺點(diǎn)繼電器平衡線圈匝數(shù)，確保保護(hù)回路的磁勢(shì)平衡。當(dāng)變壓器分接開(kāi)關(guān)檔位改變后，調(diào)壓側(cè)電流隨之改變，但電流互感器變比是固定不變的，因而引起二次電流的變化，打破原來(lái)的磁勢(shì)平衡，從而導(dǎo)致保護(hù)回路產(chǎn)生不平衡電流。

3不平衡電流對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響

差動(dòng)保護(hù)是變壓器外部故障的主保護(hù)，具有很好的動(dòng)作選擇性和靈敏度。差動(dòng)保護(hù)裝置的動(dòng)作，是按被保護(hù)范圍內(nèi)流入和流出電流的差值來(lái)進(jìn)行整定的，而整定值的計(jì)算往往是按變壓器額定變比為依據(jù)。然而在保護(hù)回路運(yùn)行中受到諸多因素的影響而產(chǎn)生不平衡電流，這種非故障性的不平衡電流若超過(guò)差動(dòng)保護(hù)裝置動(dòng)作的整定值時(shí)，即會(huì)引起保護(hù)裝置的誤動(dòng)作而影響變壓器運(yùn)行，造成供電中斷的危害。

差動(dòng)保護(hù)回路中產(chǎn)生的不平衡電流，是導(dǎo)致保護(hù)裝置誤動(dòng)作的主要原因，這種非故障性保護(hù)裝置動(dòng)作，必將造成變壓器的非故障運(yùn)行中斷，從而影響電網(wǎng)的正常供電。變壓器這種非故障性停電危害極大，不僅影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行，而且還將給客戶造成停電的經(jīng)濟(jì)損失。

4防止不平衡電流產(chǎn)生的措施

4.1防止變壓器勵(lì)磁涌流影響的措施

防止勵(lì)磁涌流影響的措施：

4.1.1利用保護(hù)范圍內(nèi)故障電流與勵(lì)磁涌流波形的差別，在晶體管變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置中，運(yùn)用波形差別來(lái)躲開(kāi)勵(lì)磁涌流的影響;

4.1.2利用勵(lì)磁涌流中的非周期分量助磁使鐵心飽和，自動(dòng)增大差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流，以躲開(kāi)勵(lì)磁涌流的影響。

4.2變壓器繞組連接方式不同的補(bǔ)償措施

為消除差動(dòng)保護(hù)回路中電流的相位差，通常采用的補(bǔ)償方式是：將變壓器Y接線側(cè)電流互感器二次繞組接成△，而將變壓器△接線側(cè)電流互感器二次繞組接成Y，致使電流互感器二次電流相位得到補(bǔ)償，以消除繞組連接方式不同所帶來(lái)的影響。

4.3電流互感器實(shí)際變比與計(jì)算變比不吻合的改善措施

為消除變比不吻合而產(chǎn)生的不平衡電流，可通過(guò)磁勢(shì)平衡原理來(lái)實(shí)際。通常采用具有速飽和鐵心的差動(dòng)繼電器，即可消除變比不吻合帶來(lái)的影響。由于這種差動(dòng)繼電器的平衡繞組與差動(dòng)繞組共同繞再中間磁柱上，因而這兩個(gè)繞組的磁勢(shì)放下相反而互相抵消，從而消除變比不吻合的影響。

4.4消除電流互感器型號(hào)不同影響的措施

消除電流互感器型號(hào)不同影響的措施：

4.4.1按10%誤差曲線要求選擇各側(cè)電流互感器，以保證變壓器外部故障時(shí)，電流互感器二次電流誤差不超過(guò)10%;

4.4.2在整定差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作電流值時(shí)，引入一個(gè)同型號(hào)系數(shù)K，用以反映電流互感器型號(hào)異同的影響。當(dāng)變壓器各側(cè)電流互感器型號(hào)相同時(shí)取K=0.5，當(dāng)各側(cè)電流互感器型號(hào)不同時(shí)取K=1，這實(shí)質(zhì)上市采用較大K值來(lái)提高差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流。

4.5消除分接開(kāi)關(guān)改變檔位時(shí)影響的措施

根據(jù)變壓器分接開(kāi)關(guān)改變檔位的具體情況，以提高差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作電流的整定值，來(lái)躲開(kāi)不平衡電流的影響。

5結(jié)語(yǔ)

差動(dòng)保護(hù)是防止變壓器外部故障的主保護(hù)，因運(yùn)行中會(huì)受到諸多因素影響，將在保護(hù)回路中產(chǎn)生不平衡電流，影響保護(hù)裝置的選擇性靈敏度，甚至引起保護(hù)裝置的誤動(dòng)作，造成變壓器中斷運(yùn)行。

運(yùn)行實(shí)踐證明，只有采取相應(yīng)措施防止不平衡電流的產(chǎn)生，即可避免差動(dòng)保護(hù)的誤動(dòng)作。除防止平衡電流對(duì)保護(hù)裝置動(dòng)作的影響外，還要優(yōu)化保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)應(yīng)用微機(jī)形成套保護(hù)裝置，從而提高保護(hù)裝置的性能和動(dòng)作的正確率，實(shí)現(xiàn)變壓器的安全運(yùn)行。

更多好文：21ic智能電網(wǎng)