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变压器内部故障差动保护存在原理性问题

北极星电力网技术频道    作者:佚名  2012/8/31 9:58:12   

 关键词: 差动保护 变压器

差动保护的原理是基于进入网络电流与离开该网络的电流相等.如果该网络泄漏电流,则进入网络的电流与离开该网络的电流产生差值。因此该保护原理用于发电机保护是十分成功.但是将差动原理用到电力变压器的内部故障保护则存在一此原理性的问题。

一般认为,TA 饱和,两个TA 的变比与变压器的变比不匹配,由于变压器调压改变了分接区接线由于变压器采用Y,d 接线产生原边和副边的相位移,励磁涌流,过励磁等非内啊短路故障都可能引起差电流的误差,从而使差动保护原理应用于电力变压器的合理性遇到挑战。

首先,电力变压器原副边有较大的变比。因此,从原理上,要求变压器原、副边连接的电流互感器(TA)的变化与变压器原、副边的变比完全一致,但是实现起来是有困难的。因为有很多因素可造成TA 的变比与变压器原、副边的变比不一样。比如,TA 的计算变比与标称的变比可能不一致;TA 的饱和也会造成变比的改变;变压器分接头的调整也会改变变压器的变比。所以,即使变压器没有发生内部故障,也不能保证变压器原副边绕组测量的差电流很小。这些原因造成的在无内部故障下出现的变压器输入电流与输出电流的不平衡远远大于输电线和发电机出现的不平衡电流.变压器差动保护中出现的这种不平衡电流仅靠采用速饱和变流器是不能得到解决的。

其次,电力变压器是非线型变压装置,铁磁非线性可能引起变压器的空载合闸,重合闸,过励磁的情况下产生大于额定工作电流数倍甚至10 倍的励磁涌流,使差电流急剧增加。产生励磁涌流的本质是因为变压器铁心的非线性特性。当变压器上电合闸时铁心有剩磁,且剩磁的极性和幅值与合闸瞬间所对应的稳态磁通的极性和幅值不一样时,就会产生励磁涌流。励磁涌流有明显的直流分量和奇次,偶次谐波;包含单极脉冲或双极脉冲,且单极脉冲的峰值哀减的很慢;二次谐波的起始值不是很大,但是励磁涌流的衰减反而增加。为了克服励磁涌流产生的差动保护误动作的问题,学者和工程师们曾经提出过很多的解决的方案,其中包括前面提到过的延迟保护,短暂时降低保护灵敏度,引入电压信号等。现在实际应用的基于电流差动保护在区分故障电流和励磁涌流方面可以分为两类:一种是基于谐波的方法;另一种是波形识别方法。基于谐波的方法依据的是变压器励磁涌流相对于故障电流有明显的直流分量和谐波含量,尤其是一般情况下2 次谐波法。基于波形的方法有多种不同的方案,比较典型的方案有全谐波法和2 次,5 次谐波法。基于波形识方法依据的是变压器励磁涌流上下半周期具有明显的非对称性,而内部故障电流一般具有对称性。另一种比较典型的方案是识别间断角的方案,励磁涌流有明显的间断角特征,而内部故障电流没有间断角特征。

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