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变压器差动保护单相接地灵敏度分析

北极星电力网技术频道    作者:李忠安    2003/4/3 0:00:00   

  :变压器差动保护电流相位调整通常采用Y→△变换,在单相故障时灵敏度低于相间短路与三相短路灵敏度。分析了各种电流相位调整方法在单相接地时的灵敏度,证明△→Y变换在单相接地时灵敏度最高。

关键词:相位调整;单相接地;差动保护


1 引言
  由于Y接线变压器三角形侧与星型侧CT二次电流相位相差30°,差动保护计算差流前需进行电流相位调整,现在通常采用软件调整方法,采用Y→△变换或△→Y变换。但无论是Y→△变换还是△→Y变换,在单相接地时差动保护灵敏度都低于相间故障或三相故障时灵敏度。而110 kV级以上系统中单相接地故障占70%以上,变压器单相接地故障几率也很高,约占47%左右1。因此分析差动保护在单相接地故障时的灵敏度,对变压器安全运行大有益处。
2 变压器外部故障分析
  这里以Y11接线变压器为例,分析各种短路情况下变压器各侧故障电流。计算用系统图如图1,等效电路如图2

    1)星型侧(M侧)单相接地,不妨设为A相接地,有

    其他各种故障情况下MN两侧故障电流如表1

3 电流相位调整

流相同,正常负荷情况下根据相电流平衡无差流有:

  另外区外故障时差动继电器应满足三相电流平衡无差流,则当星型侧无电源(或断开),变压器星型侧区外单相接地时,差动保护三相差流可表示为:

    由式(1)、(2)可得

容易验证:当abcABC满足式(3)时,变压器其他区外故障(星型侧相间短路、两相接地、三相短路及角型侧相间短路、三相短路)差动保护均三相电流平衡无差流。
4 单相接地灵敏度分析
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 星型侧灵敏度
   
根据以上计算,星型侧单相接地时星型侧短路电流调整后差流为:

    星型侧相间短路时星型侧短路电流调整后差流为:

  为了保证单相接地时灵敏度与相间短路灵敏度相比具有最大值,只需使单相接地调整后最大差流与相间短路调整后差流比值最接近于1。设k

  当l≥05,时,有

为了保证单相接地时灵敏度与三相短路灵敏度相比时具有最大值,只需使单相接地调整后最大差流与三相短路调整后差流比值最接近于1。由于三相短路后各相电流大小相同,即
 
4
2 角型侧灵敏度


   
星型侧单相接地角型侧短路电流调整后差流为:

星型侧相间短路时角型侧短路电流调整后差流为:

星型侧三相短路时角型侧短路电流调整后差流为:

为了保证单相接地时灵敏度与三相短路灵敏度比值具有最大值,只需使单相接地调整后最大差流与三相短路调整后差流比值最接近于1。由于三相短路后各相电流大小相同,即

5 结论
  (1)当bc=-05 a时,采用此种电流相位调整方法的差动保护单相接地灵敏度相对于相间短路灵敏度与三相短路灵敏度最大。我们可以发现当a23时,变换矩阵刚好为RCS978变压器保护中差动保护采取的变换方法。也就是说RCS978变压器保护采用的△→Y变换在单相接地时灵敏度最高。
   
2)无论哪种电流相位调整方法在单相接地时灵敏度不超过相间短路的4/31k)不会超过三相短路时灵敏度的231k),且随着k值(系统零序补偿系数)增大,灵敏度进一步降低。

参考文献

1] 周玉兰.1990年~1999220kV以上变压器保护运行情况[J].电力自动化设备,2001,(5).
2] 陈曾田.电力变压器保护(第二版)[M].北京:中国电力出版社,1989

来源:继电器
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