- 主變差動保護原理分析
- 采用措施減少不平衡電流
- 選帶有氣隙的D級鐵芯互感器
- 適當(dāng)增大電流互感器變比
1 引言
主變差動保護是變壓器的主要保護手段，基本原理是反應(yīng)被保護變壓器各端流入和流出電流的差，在保護區(qū)內(nèi)故障，差動回路中的電流值大于整定值，差動保護瞬時動作，而在保護區(qū)外故障，主變差動保護則不應(yīng)動作。受變壓器勵磁電流、接線方式、電流互感器誤差等因素的影響，使差動回路中產(chǎn)生不平衡電流，而不平衡電流中勵磁涌流的存在，常可導(dǎo)致變壓器差動保護誤動，給變壓器差動保護的實現(xiàn)帶來困難，因此采用措施減少不平衡電流及其對保護的影響是實現(xiàn)主變差動保護需要解決的主要矛盾。
2 主變差動保護分析
在主變差動保護所用電流互感器選擇時，除應(yīng)選帶有氣隙的D級鐵芯互感器外，還應(yīng)適當(dāng)?shù)卦龃箅娏骰ジ衅髯儽?，以降低短路電流倍?shù)，這樣可以有效削弱勵磁涌流，減少差動回路中產(chǎn)生的不平衡電流，提高差動保護的靈敏度。這對避免保護區(qū)外故障，尤其是最嚴重的三相金屬性短路而導(dǎo)致的主變差動保護誤動作尤為有效。下面將通過實例進行分析：
實例：一臺三相三繞組降壓變壓器，容量Se=40.5MVA，電壓110±2×2.5%kV/385±2×2.5%kV/11kV，接線方式：Ydd11-11，變壓器額定電流：213A/608A/2130A。主變差動保護采用BCH-2型差動繼電器。基本計算如表1所示，已確定110kV側(cè)為基本側(cè)。
主變差動保護部分整定值如下(計算過程略)：
差動線圈的計算匝數(shù)：Wcd.js=6.3匝，實際匝數(shù)向下取整，取Wcd.js=6匝；
繼電器的實際動作電流：Idz=10A；
靈敏度K1m=2.1。
該變電所曾發(fā)生10kV線路出線處因外力破壞導(dǎo)致三相金屬性短路，10kV線路電流速斷動作，相繼引起主變差動保護誤動作。我們初步分析因短路點離保護太近，又是最嚴重的三相金屬性短路，短路電流極大，當(dāng)外部故障切除，電壓恢復(fù)時，出現(xiàn)數(shù)值很大的勵磁涌流，從而使差動回路產(chǎn)生的不平衡電流大于整定電流值而導(dǎo)致主變差動保護誤動作。但如果提高保護定值，如保護定值增大為11A，則靈敏度變小K1m=1.91＜2，不能滿足靈敏度的要求。
表1
| 項目 | 高壓側(cè) | 中壓側(cè) | 低壓側(cè) |
| 額定電壓(kV) | 110 | 35 | 11 |
| 額定電流(A) | 213 | 608 | 2130 |
| 電流互感器接線 | D | Y | Y |
| 電流互感器計算變比 |  |
608/5 | 2130/5 |
| 電流互感器選擇變比 | 400/5 | 750/5 | 3000/5 |
| 流入差動回路中的電流(A) | 213/(400/5)×3=4.6 | 608/(750/5)=4.05 | 2130/(3000/5)=3.55 |
| 不平衡電流(A) | 0 | 4.6-4.05=0.55 | 4.6-3.55=1.05 |
后經(jīng)綜合分析，認為采用BCH-2型具有速飽和變流差動繼電器來避免勵磁涌流存在一定缺陷。從勵磁涌流的特性看，對三相變壓器，電壓恢復(fù)時，至少有兩相出現(xiàn)程度不同的勵磁涌流，即三相勵磁涌流中可能有一相沒有非周期分量，這時速飽和變流器將失去作用。分析保護定值，差動保護電流互感器變比選得有些偏低，且趨于飽和。這樣當(dāng)發(fā)生最嚴重的三相金屬性短路時，電流互感器因飽和其誤差增大，不但增大不平衡電流，而且使電流互感器嚴重過載。而增大電流互感器變比，可降低短路電流倍數(shù)，減少差動回路中的不平衡電流，因而能有效地削弱勵磁涌流和區(qū)外故障產(chǎn)生的不平衡電流。
根據(jù)以上分析，采用增大電流互感器變比的方法，其數(shù)據(jù)如表2所示(與表1相同部分略)。
表2
| 項目 | 高壓側(cè) | 中壓側(cè) | 低壓側(cè) |
| 電流互感器選擇變比 | 500/5 | 900/5 | 4000/5 |
| 流入差回路中的電流(A) |  |
608(900/5)=3.38 | 2130/(4000/5)=2.66 |
| 不平衡電流(A) | 0 | 3.69-3.38=0.31 | 3.69-2.66=1.03 |
主變差動保護部分整定值如下(計算過程略)：
差動線圈的計算匝數(shù)：Wcd.js=8.1匝，實際匝數(shù)向下取整，取Wcd.js=8匝；
繼電器的實際動作電流：Idz=9A；
靈敏度K1m=2.44。
由表1、2及部分整定數(shù)據(jù)可知：電流互感器變比增加后，其二次電流110kV側(cè)由4.6A減為3.69A，35kV側(cè)由4.05A減為3.38A，10kV側(cè)由3.55A減為2.66A；差動回路中的不平衡電流：35kV側(cè)由0.55A減為0.31A，10kV側(cè)由1.05A減為1.03A；靈敏度由2.1增為2.44。即減少了電流互感器二次回路電流和差動回路中的不平衡電流，提高了保護裝置的靈敏度，使主變差動保護區(qū)外發(fā)生最嚴重的三相金屬性短路時，電流互感器不致于嚴重過載而使誤差增大，有效地削弱勵磁涌流和區(qū)外故障產(chǎn)生的不平衡電流。該所自增大電流互感器變比后，10kV線路再發(fā)生類似短路故障時，主變差動保護再未誤動過。
3 結(jié)論
為防止主變差動保護因不平衡電流的影響造成的保護誤動作，在選擇保護用電流互感器時，除應(yīng)選帶有氣隙的D級鐵芯互感器外，適當(dāng)增大電流互感器變比，這樣可以降低短路電流倍數(shù)，減少差動回路中產(chǎn)生的不平衡電流，有效削弱勵磁涌流，提高差動保護的靈敏度。這對避免保護區(qū)外故障，尤其是最嚴重的三相金屬性短路而導(dǎo)致的主變差動保護誤動作不失為有效的方法之一。
