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淺談關于變壓(yā)器的差動保護

返(fǎn)回(huí) 打印來源：儀天成電力時間：2017/12/07 閱讀：次

一、引言
　　　　變壓器差動保護是變壓器的主保護，一般(bān)采用(yòng)的是帶制動(dòng)特性的比率差動(dòng)保護，因其所具有(yǒu)的區内故障可靠動作(zuò)，區外故障可靠閉鎖(suǒ)的特點使其在系統内得到了(le)廣泛的運用。其(qí)中有許多文獻[1][2]都對上叙二種故障(zhàng)情況(kuàng)做出(chū)了詳盡的分析，但是從現場工程實(shí)際來看，當變壓器發生區(qū)外短路故障時，電流互感器負(fù)荷箱(xiāng)是檢驗電流互感(gǎn)器時，專門提供的各種有效負載，是全自動互感器校驗台及現場互感器誤差測試的理(lǐ)想(xiǎng)配套産品。由于變壓器本身流過(guò)巨大的短路電流而對其本(běn)體的絕(jué)緣和性能造成了破壞，同時伴随着變壓器内部發生匝間短路故障的情況也時常發生，這就要(yào)求差動保護在(zài)這種情況下也能夠(gòu)可靠動作而不被誤(wù)閉鎖，這(zhè)就對差動保護提出了更高的要求。本文就從(cóng)上叙工(gōng)程現場出現的問題出發，對這種情(qíng)況進行重點分析。
　　　　二、加強主保護，應使差動保護更完(wán)善和簡化整定計(jì)算(suàn)
　　　　加強主保護的目的，是為了簡化(huà)後備保(bǎo)護，使變壓器發生故障能(néng)夠(gòu)瞬時(shí)切除故障。目前220kV及以上電壓等級的變壓(yā)器縱聯差動保護雙重化(huà)，這是加強主保護(hù)的必要措施。差動保護應在安全可靠的基礎上使之完善。
　　在簡化整(zhěng)定計算方(fāng)面，差動保護應多設(shè)置自動的輔助定值和固(gù)定的輸入定值，使用戶需要整定的保護定值減少(shǎo)，以發揮微機型繼電保護裝置的優越性。不需要系統參數，不需要校核靈敏度，可以根據變(biàn)壓器的參數獨立完成保護的整定(dìng)，整定方法簡單清(qīng)晰。
　　　　三、差動保護用(yòng)的電(diàn)流互感器的基本要求
　　　　差動保護用的電流互感器需要滿足(zú)兩個(gè)條件，其一是穩(wěn)态誤差必須控制在10%誤差範圍之(zhī)内，因為(wéi)整定(dìng)計算中采(cǎi)用的不平衡穩态(tài)電流是按10%誤差條(tiáo)件計算。其二是暫态誤差，影響電流互感器暫态特(tè)性的(de)參數主要有：短路電流及其非周期分量，一次回路時間常數，電流互感器工作循環及經曆(lì)時間(jiān)，二次回路(lù)時間(jiān)常數等。電流互感器剩磁對于飽和影響很大(dà)，當剩(shèng)磁與短路電流(liú)暫态分量(liàng)引起的磁通極性相同時，加重二次電流(liú)的畸變，因此電流(liú)互感器鐵心中存在剩磁，則電流互感器可能在(zài)一(yī)次電流遠低于正(zhèng)常(cháng)飽和值即過早飽(bǎo)和。差動保護的暫态不平衡電流比穩态時大得多，僅在整定計算時将穩态不平衡電流增大二倍是不夠(gòu)安全的。采取抗飽(bǎo)和的辦法是使用帶有氣隙的TPY級(jí)電流互感器。但是差動保護廣泛使用的是P級電流互感器，對P級電流互感器(qì)規定允許穩态(tài)誤差不超過10%，暫态誤差必然要超過穩态誤差，在實用上可在(zài)按穩态(tài)誤差選出的(de)技術規範基礎上通過“增密”以限制暫态誤(wù)差。
　　采用(yòng)增密的方法有以下幾種[2]：（1）将準确限值(zhí)系數增(zēng)大二倍（允(yǔn)許短(duǎn)路電流為額定電流(liú)的倍數）；（2）将二次額定負(fù)擔(dān)增大一倍(bèi)；（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(jí)電流互感器（複(fú)合誤差由10%降為5%）。
　　目(mù)前110kV及以下電壓等級均采用P級電流互感器，220kV變壓器亦(yì)采用P級電流互感器或5P級、PR級（剩磁系(xì)數小于10%）電流互感器，因此差動保護需要采(cǎi)取抗電流互感器飽和的措(cuò)施。500kV變壓器在500kV側(cè)、220kV側均用TPY級電流(liú)互感器，對于600MW大型發電機變壓器組保護(hù)，500kV側均采用TPY級(jí)電流互感器，在發電機側已有TPY級電流(liú)互感器(qì)可選用。
四、度(dù)和快速性差動保護的高靈敏的前提是(shì)安全、可靠　　
　　差動保護應具有高(gāo)靈敏度和(hé)快速性，輕微匝間短路能(néng)快速跳閘，但是提高(gāo)靈敏(mǐn)度和快速性必須建立在安全、可靠的基礎上(shàng)。運行實踐說明：使用較低的起動(dòng)電流值在區外故障或區外故障切除(chú)時引起差(chà)動保護(hù)誤動的嚴重後果，因此對于靈敏度和快速性不要追求過高的指标而忽視可靠性。
　　提高靈敏(mǐn)度雖對反映輕微故障是有效(xiào)的，但靈(líng)敏度的(de)提高必然降低(dī)安全性。變壓器的嚴重故障并不都是由輕微故障發展而來的，故障(zhàng)發生的(de)瞬間仍會發生燒毀設備的事故，同時輕(qīng)微故障發展為嚴重(zhòng)故障也需要時間，因此輕微故障帶一些時間(jiān)切除故障也是允(yǔn)許的，長時間的運(yùn)行實踐證實變壓器氣體保護是動作時間稍長(zhǎng)地(dì)切除輕微的匝間故(gù)障。
　　輕微匝間故障時産生的機(jī)械應(yīng)力和熱效應不大，在200ms内故障切除，不會危及鐵心，從檢修的角度，隻要鐵心不損壞，輕微(wēi)和嚴重的(de)匝間故障(zhàng)都是需要更換線圈，因此隻要差動保護在鐵心損壞之前動作，就可以(yǐ)滿足檢修的要求，不(bú)需要追求減少(shǎo)線圈的燒(shāo)損程度而犧牲保護的(de)安(ān)全性。　　
　　五、簡化後備保護　　
　　後備保護作(zuò)用主要是為了變壓器區外故障，特(tè)别是考慮在其聯接的母線發生故障未(wèi)被切除的保護，當然也可以兼(jiān)作變壓器主保護的後(hòu)備（尤其110kV及以(yǐ)下電壓等級的(de)變壓器）和其聯接的線路保(bǎo)護的後(hòu)備（尤其110kV及以下電壓(yā)等級的線路）。當加強主保護(hù)以後，差動保護雙重化配置(zhì)，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，理應簡化後備保護。後備保護隻要具備(bèi)在220kV及以上電壓系(xì)統是(shì)近後(hòu)備，在110kV及以下電壓系(xì)統是(shì)遠後備的基礎，不需要仿照線路保護(hù)設幾段後備保護，線路保護有距離保護，基本不受短路電流的影響(xiǎng)，保護範圍較固定，配合比較簡單。變(biàn)壓器後(hòu)備保護主(zhǔ)要是母線的近後備，110kV及以下(xià)電壓等級(jí)線路的遠後備，隻要系統内故障能由保護動作切除不緻于拒動就滿足要求。如果後備保護要從電(diàn)流保護來解決多段式配合，這是既複雜又困難的問題。變(biàn)壓器後備保護不需作(zuò)多段(duàn)配合、定值校核的工作，我們要擺脫整定(dìng)計算中難以配(pèi)合的困擾。目前，微機(jī)型保護各側設置相間和接地保護(hù)各設3段8時限的複雜保護是作繭自縛，沒有好處。
　　簡化後(hòu)備保護的原則，作者認為(wéi)變壓器高壓側隻設置複合電壓過電流保護(hù)，中、低(dī)壓(yā)側設複合電壓過電(diàn)流保護作為遠後備，電流限(xiàn)時速(sù)斷作為母線近後備。　　
　　六、結語　　
　　變壓器差動保護提高靈敏度和(hé)快速性必須建立(lì)在安全可靠的基礎上，應采取防止因電流(liú)互感器飽(bǎo)和和區外故障切除(chú)的暫态誤(wù)差造成誤動(dòng)的措施。
　　加強主保護(hù)理應簡化後備保護，變壓(yā)器(qì)後備保護主要(yào)是作為母線的近(jìn)後備，110kV及以下電壓(yā)等級線路的遠後備，要擺脫整定計算中難以配合的(de)困擾，不作定值校核，為此高壓側後備保護僅設複合電壓過流保護，中、低壓側後備保(bǎo)護設複合電壓過流保護和電流限時(shí)速斷保(bǎo)護，前者按變壓器(qì)額定電流整定，後者按同側母線的低靈敏度要求(qiú)整定，時間應與同側相鄰線路(lù)的相應時(shí)間相配合。

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