2.2.1 稳态比率差动保护

 

　　由于变比和联接组的不同，电力变压器在运行时，各侧电流大小及相位也不同。在构成继电器前必须消除这些影响。换流变压器的TA一般装在各侧绕组上，因此原、副边绕组电流相位相同，因此只需要对变比的影响进行补偿。以下的叙述的前提均为已消除了变压器各侧幅值和相位的差异。

 

　　稳态比例差动保护用来区分感受到的差流是由于内部故障还是不平衡输出(特别是外部故障时)引起。装置采用初始带制动的变斜率比率制动特性，稳态比率差动元件由低值比率差动(灵敏)和高值比率差动(不灵敏)两个元件构成[2]。为了保证区内故障的快速切除，只有低值比率差动元件(灵敏)设有TA饱和判据，高值比率差动元件(不灵敏)不设TA饱和判据。

 

　　对于换流变压器分接头调整造成的差动电流不平衡，可用三种方法来解决：一是通过整定值躲开;二是利用浮动门槛自适应调整;三是利用分接头位置来调整。方法一、二简单实用，三实现起来复杂。

 

　　对于2.5中g所述的工况，差电流仍为交流电源提供的工频故障电流，因此保护可以正确动作。

 

　　对于2.5中f所述的工况，应为阀短路及其后备保护首先动作(动作时间小于10ms)切除故障，差动速断和过流保护作为后备的后备，因此差动保护此种工况下不能动作并不影响安全性。

 

　　2.2.2 工频变化量比率差动保护

 

　　装置中依次按相判别，当满足 一定条件时，工频变化量比率差动动作。工频变化量比率差动保护经过涌流判别元件、过激磁闭锁元件闭锁后出口。

 

　　由于工频变化量比率差动的制动系数可取较高的数值，其本身的特性抗区外故障时TA的暂态和稳态饱和能力较强。工频变化量比率差动元件提高了装置在变压器正常运行时内部发生轻微匝间故障的灵敏度。且工频变化量比率差动保护不会受换流变压器分接头调整造成的差动电流不平衡的影响。

 

　　2.2.3后备保护

 

　　后备保护包括过流、零序过流、过电压、零序过压、饱和保护。

 

　　过流保护，主要作为换流变压器各种故障的后备保护。由于只需与直流系统的最大过负荷能力配合，灵敏度容易满足要求，因此不需采用复合电压闭锁与方向闭锁。

 

　　零序过流保护，主要作为换流变压器接地故障后备保护。为防止变压器和应涌流对零序过流保护的影响，应具有二次谐波制动闭锁措施。当二次谐波含量超过一定比例时，闭锁零序过流保护。

 

　　零序过压保护为针对2.5节工况i的保护。因为换流变压器副边不接地运行，保护主要在阀解锁前检测阀侧交流连线的零序电压来判断是否有接地故障。阀解锁后保护要被闭锁，因阀解锁后会测得零序电压，此电压不是接地故障造成的。

 

　　饱和保护为针对2.2节工况的保护。由于TA无法传变直流电流，因此只能间接的测量直流电流的大小。测量的原理如下：直流引起的铁心饱和造成原边绕组零序电流中含有三次谐波，通过检测零序电流中三次谐波峰值，可以等效出流过换流变压器的直流电流。保护特性为根据变压器的参数定义的反时限。

 

　　3 结语

 

　　本文讨论了换流变压器与交流系统的主变压器比较所具有特点，阐述了这些特点以及直流输电的各种特殊运行工况对换流变压器保护带来的影响，并提出了相应的保护方案。

 

　　以上方案已在RCS-977型换流变压器保护装置中采用，并已挂网试运行，经历了交流系统的区外故障，直流系统的各种运行工况及故障考验。试运行结果证明了方案的正确性。

 

　　参考文献

 

　　浙江大学发电教研组直流输电科研组. 直流输电. 浙江大学出版社 1995

 

　　陈松林, 李海英，乔勇等(Chen Songlin, Li Haiying, Qiao Yong). RCS-978变压器成套保护装置(RCS-978 Digital Transformer Protection Set). 电力系统自动化(Automation of Electric Power System)，2000, 24(22)：52～56

 

　　韩晓东，翟亚东. 高压直流输电用换流变压器。高压电器，2002，6;第38卷　第3期