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淺談關於變壓器的差動保護

返回打印來源：儀天（tiān）成電力時間（jiān）：2017/12/07 閱讀：次

一、引言
　　　　變壓器差動保護是變（biàn）壓器的主保護（hù），一般采用的（de）是帶製動特（tè）性的比率差（chà）動保（bǎo）護（hù），因其所具（jù）有的（de）區內故障可靠動作，區外故障可靠閉鎖的特點使其在係統內得到了（le）廣泛的運用。其中有許多文獻[1][2]都對上敘二種故障情況做出了詳（xiáng）盡的分析，但是從現場工程實際來（lái）看，當變壓器發生區外短路故（gù）障時，電流（liú）互感器負荷箱是檢驗電流互感（gǎn）器時，專門提供的各種（zhǒng）有效負載，是全自動互感器校驗台及現場互感器誤差測（cè）試的理（lǐ）想配套產品。由於變壓器本身流（liú）過巨大的短路電流而對其（qí）本體的絕緣和性能造成了破（pò）壞，同時伴隨著變壓（yā）器內部發生匝間短路故障的情況（kuàng）也時常發生，這（zhè）就要求差動保護在這種情況下也能夠可靠動作而不被誤閉鎖，這就對差動保護提出了更（gèng）高的要求。本文就（jiù）從上敘工程現場出現的問題出發，對（duì）這種情況進行重點分析。
　　　　二、加強主保護，應使差動（dòng）保護更完善（shàn）和簡（jiǎn）化整（zhěng）定計算
　　　　加強主保護的目的，是為了簡化後備保（bǎo）護，使變壓器發生故障能夠瞬時切除（chú）故障。目前220kV及以上電壓等級的變壓器縱（zòng）聯差動保護雙重（chóng）化，這是加強主保護的必要措施。差動（dòng）保護應在安全可靠的基礎上使之完善。
　　在簡化整定計（jì）算方麵，差動保護應多設（shè）置自動的輔助定值和固定的輸入（rù）定值，使用戶需（xū）要整定的保護定（dìng）值減少，以發（fā）揮微機型（xíng）繼電保護裝（zhuāng）置的優越性。不需要係統參數，不需要校核靈敏度，可以根據變壓器的參數獨立完成保護的整定，整定方法簡單（dān）清晰。
　　　　三、差動（dòng）保護用的電流互感（gǎn）器的基本要求
　　　　差動保護用的電流互感器需要滿足兩個條件，其一是穩態誤差必須控製在10%誤差（chà）範圍之內（nèi），因為整定（dìng）計算中采用的不（bú）平衡穩態電流是（shì）按10%誤差條件計算。其二是暫態誤差，影（yǐng）響電流互感器暫態特性的參數主要有：短路（lù）電流及其非周期（qī）分（fèn）量，一次回路時（shí）間常數，電（diàn）流（liú）互感器工作循環及經曆時（shí）間，二次回（huí）路時間常數等。電流互感器剩磁對於飽和（hé）影響很大，當剩（shèng）磁與短路電流（liú）暫態分量（liàng）引起的磁通極性（xìng）相同時，加重二次電流（liú）的畸變，因此電流互感（gǎn）器（qì）鐵心中存在剩磁，則電流互感（gǎn）器可能在一次電流（liú）遠低於正常飽和值即過早飽（bǎo）和。差動保護的暫態不平衡電流（liú）比穩態時大得（dé）多，僅在整定計算時將穩態不平衡電流增大二倍是不夠安全的。采取（qǔ）抗飽和的辦法是（shì）使用帶有氣隙的TPY級電流互感器。但是差動保護廣泛使用的是P級電流互感器，對P級電流互感器規定允許穩態誤差不超過10%，暫態誤差（chà）必然要超過穩態誤差（chà），在實用上可在按穩態誤差選出的技術規範基礎上（shàng）通過“增密”以限製（zhì）暫態誤（wù）差。
　　采用增密的方法有以下幾種[2]：（1）將準確限值係數增大二倍（允許短路電（diàn）流為（wéi）額定電流的倍數（shù））；（2）將二次額定負擔增大一倍；（3）增大二次（cì）電纜截麵使二（èr）次回路的總電阻減半；（4）改用（yòng）5P級電流（liú）互感器（複合誤差由（yóu）10%降為5%）。
　　目前110kV及以下電壓（yā）等級均采用P級電流互感器，220kV變壓器亦采用P級電流互感器或5P級、PR級（剩磁係（xì）數小於10%）電流互感器，因此差動保護需要采取（qǔ）抗電流互感器飽和的措（cuò）施（shī）。500kV變壓器在500kV側（cè）、220kV側均用TPY級電流互（hù）感器，對（duì）於600MW大型（xíng）發電（diàn）機變壓器組保護，500kV側均采用TPY級電流互感器，在發電機側已有TPY級電（diàn）流互感器（qì）可選用。
四、度和快速性差動保護的高靈敏的前提是安全、可靠　　
　　差動保（bǎo）護（hù）應具有高靈敏度和快速性，輕微匝間短路能快速跳閘，但是提（tí）高靈敏度和快速性（xìng）必須建立在安全、可靠的基礎上。運行實踐說明：使用較低的起動電流值在（zài）區外故障或區外（wài）故障切除時引起差動保護（hù）誤動的嚴重後果，因此對於靈敏度和快速性不要追求過高的指標而（ér）忽視可靠（kào）性。
　　提（tí）高靈敏度（dù）雖對反映輕微故障（zhàng）是有效的，但靈敏度的提高必然降低安全性。變（biàn）壓器的嚴重故障並不都是由輕微故障發展而來的，故障發生的瞬間（jiān）仍會發生燒毀設備的事故，同時輕微故障發展（zhǎn）為（wéi）嚴重（chóng）故障也需要時間，因此（cǐ）輕微故障帶一些時間切除故障也是允許的，長時（shí）間的運行實踐證實變壓器氣體保護是動作時間稍長地切除輕微的（de）匝間故障。
　　輕微（wēi）匝間故障時產生（shēng）的機械應力和熱效應不大，在200ms內故障切除，不會危及鐵心，從檢修的角度，隻要鐵心不（bú）損（sǔn）壞，輕微和嚴（yán）重的匝間故障都是需要更換線（xiàn）圈，因此隻要差動保護在鐵心損壞之前動作，就可以滿足（zú）檢修的要求，不需要追（zhuī）求減少線圈的燒損程度（dù）而（ér）犧牲保護的（de）安全性。　　
　　五、簡化後備保護　　
　　後備保護（hù）作（zuò）用主要是為（wéi）了變壓器（qì）區外故障，特別是考慮在其（qí）聯接的母（mǔ）線發生（shēng）故障未被切除的保護，當然也可以兼作變壓器主保護的後備（尤其110kV及以下電壓等級的變壓器）和其聯接的線路保護的後備（尤其110kV及以下電壓（yā）等級（jí）的（de）線路）。當加強主保護以後，差動保護雙（shuāng）重化配置，氣體保護獨（dú）立直流電（diàn）源，因此主保護是非常可靠、靈敏、快速的，理應簡化後備保護（hù）。後備保護隻要具備在220kV及以上電壓係統是近（jìn）後備，在（zài）110kV及以下電壓係統（tǒng）是（shì）遠後備的基礎，不需要仿照線路保護設幾段後備保護，線路保護（hù）有距離保護，基本不受短路電流的影響，保護（hù）範圍（wéi）較固定，配合比較簡單。變壓器後備保（bǎo）護主要是母線的近後備（bèi），110kV及以下電壓等級線路的遠後備，隻要係統內（nèi）故障能由保護動作切除不（bú）致於拒（jù）動就滿足要求。如果後備保護要（yào）從（cóng）電流保護來解決多（duō）段式配合，這是既複雜又困難的問題。變壓（yā）器後備保護不需作多段配合（hé）、定值校核的工作，我們要擺脫整定計算中難以配合的困擾。目前（qián），微（wēi）機型保護各側設置相間和接地保護各設3段8時限的（de）複雜保護是作繭自縛，沒有好處。
　　簡化後備保護的原則，作者認為（wéi）變壓器高壓側隻設置複合電壓過電（diàn）流保（bǎo）護，中、低壓（yā）側設（shè）複合（hé）電壓過（guò）電流保（bǎo）護作為遠後備，電流限時速斷作為母（mǔ）線近後備。　　
　　六、結語　　
　　變壓器差動保護提（tí）高靈敏度和快速性必（bì）須建立在安全可靠的基礎（chǔ）上，應采取防止因電流互感（gǎn）器（qì）飽和和區外（wài）故障切除的暫態誤差造成誤動的措施。
　　加強主保護理應簡化後備保護（hù），變壓器（qì）後備（bèi）保護（hù）主要是（shì）作為（wéi）母線的近後備，110kV及以下電（diàn）壓等級線路的遠後備，要擺脫整（zhěng）定計算中難以配合的困擾，不作定值校核，為此高壓側後備保（bǎo）護僅設複合電壓（yā）過流（liú）保護，中、低壓側後備保護設（shè）複合電壓過流保護和電流限時速斷保（bǎo）護，前者按變壓（yā）器額定電流整定，後者按同側母線的低靈敏度要求整定，時間應與同側（cè）相鄰線路的相應時間相配合。

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