1、前言
變壓器差動保護是按照循環(huán)電流原理構(gòu)成的。雙繞組變壓器,在其兩側(cè)裝設(shè)電流互感器。當(dāng)兩側(cè)電流互感器的同極性在同一方向,則將兩側(cè)電流互感器不同極性的二次端子相連接(如果同極性端子均置于靠近母線一側(cè),二次側(cè)為同極相連),差動繼電器的工作線圈并聯(lián)在電流互感器的二次端子上。在正常運行或外部故障時,兩側(cè)的二次電流大小相等,方向相反,在繼電器中電流等于零,因此差動保護不動作。然而,由于變壓器實際運行中引起的種種不平衡電流,使得差動繼電器的動作電流增大,從而降低了保護的靈敏度。
2、產(chǎn)生的原因
不平衡電流的產(chǎn)生有穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)二方面。穩(wěn)態(tài)不平衡電流產(chǎn)生的原因:(1)變壓器高低壓側(cè)繞組接線方式不同;(2)變壓器各側(cè)電流互感器的型號和變比不相同;(3)帶負(fù)荷調(diào)分接頭引起變壓器變比的改變。暫態(tài)不平衡電流主要是由于變壓器空載投入電源或外部故障切除,電壓恢復(fù)時產(chǎn)生的勵磁涌流。
3、影響和防范措施
下面就以上幾種變壓器差動保護的不平衡電流產(chǎn)生原因和防范措施進行闡述。
3.1變壓器高低壓側(cè)繞組接線方式不同的影響和防范措施:
3.1.1變壓器接線組別對差動保護的影響
對于Y,y0接線的變壓器,由于一、二次繞組對應(yīng)相的電壓同相位,故一、二次兩側(cè)對應(yīng)相的相位幾乎完全相同。而常用的Y,d11接線的變壓器,由于三角形側(cè)的線電壓,在相位上相差30°,故其相應(yīng)相的電流相位關(guān)系也相差30°,即三角形側(cè)電流比星形側(cè)的同一相電流,在相位上超前30°,因此即使變壓器兩側(cè)電流互感器二次電流的數(shù)值相等,在差動保護回路中也會出現(xiàn)不平衡電流。
3.1.2變壓器接線組別影響的防范措施
為了消除由于變壓器Y,d11接線而引起的不平衡電流的影響,可采用相位補償法,即將變壓器星形側(cè)的電流互感器二次側(cè)接成三角形,而將變壓器三角形側(cè)的電流互感器二次側(cè)接成星形,從而把電流互感器二次電流的相位校正過來。相位補償后,為了使每相兩差動臂的電流數(shù)值近似相等,在選擇電流互感器的變比nTA時,應(yīng)考慮電流互感器的接線系數(shù)KC后,即差動臂的電流為KCI1/nTA。其中,I1為一次電流,電流互感器按星形接線時則KC=1,按三角形接線時KC=√3,如電流互感器的二次電流為5A時,則兩側(cè)電流互感器的變比按以下兩式選擇。
變壓器星形側(cè)的電流互感器變比為:
nTA(Y)=√3In(Y)/5
變壓器三角形側(cè)的電流互感器變比為:
nTA(△)=In(△)/5
式中In(Y)變壓器繞組接成星形側(cè)的額定電流;
In(△)變壓器繞組接成三角形側(cè)的額定電流。
實際上選擇電流互感器時,是根據(jù)電流互感器定型產(chǎn)品變比確定一個接近并稍大于計算值的標(biāo)準(zhǔn)變比(下表所列為我廠一臺15MVA38.5kV/6.3kV主變的計算)。
3.2變壓器各側(cè)電流互感器型號和變比的影響和防范措施
變壓器兩側(cè)額定電壓不同,裝設(shè)在兩側(cè)的電流互感器型號就不相同,致使他們的飽和特性和勵磁電流(歸算到同一側(cè))也不相同。因而在外部短路時將引起較大的不平衡電流,對此只有采用適當(dāng)增大保護動作電流的辦法予以考慮。由于電流互感器都是標(biāo)準(zhǔn)化的定型產(chǎn)品,所以實際選用的變比,一般均與計算變比不完全一致,而且各變壓器的變比也不可能完全相同,因此在差動保護回路又會引起不平衡電流。這種由于變比選擇不完全合適而引起的不平衡電流,可利用磁平衡原理在差動繼電器中設(shè)置平衡線圈加以消除,一般平衡線圈接于保護臂電流小的一側(cè),因為平衡線圈和差動線圈共同繞在繼電器的中間磁柱上,適當(dāng)選擇平衡線圈的匝數(shù),使它產(chǎn)生的磁勢與差流在差動線圈中產(chǎn)生的磁勢相抵消,這樣,在二次繞阻就不會感應(yīng)電勢了,其差動繼電器的執(zhí)行元件也就無電流。但接線時要注意極性,應(yīng)使小電流側(cè)在平衡線圈與差流在差動線圈產(chǎn)生的磁勢相反。