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變壓器保護之差動保護篇

作者:admin發表時間:2018-12-03 瀏覽量:107

  電力系統是由發電、輸電、變電、配電和用電組成的統一整體。變電環節在電力系統中占據相當重要的地位,而變壓器是變電環節中最重要的設備。
變壓器保護之差動保護篇
電力系統是由發電、輸電、變電、配電和用電組成的統一整體。變電環節在電力系統中占據相當重要的地位,而變壓器是變電環節中最重要的設備。變壓器正常運行與 否關乎電能的供應質量,進而影響到我們的正常生活。此外,變壓器本身也是比較昂貴的電力設備,因此確保變壓器的正常運行顯得尤為重要。

當變壓器處于不正常運行狀態或故障狀態時,它的一些運行參數會發生相應變化,繼電保護裝置根據這些變化發出告警或跳閘信號,使得運行人員能夠及時發現和處理問題,確保變壓器的安全穩定運行。針對不同的故障需配置相應的保護,變壓器保護有很多種,例如差動保護、電流速斷保護、瓦斯保護、過流保護、過負荷保護等。今天讓小編為大家介紹變壓器內部故障的主保護——差動保護。差動保護作為變壓器的主保護,能反映變壓器內部相間短路故障、高壓側單相接地短路及匝間層間短路故障,是由變壓器的一次和二次電流的數值和相位進行比較而構成的保護。

當變壓器處于正常運行或者發生外部故障時,忽略掉勵磁電流損耗和其他損耗,此時流入變壓器的電流和流出變壓器的電流大小相等。適當選取互感器TA1和TA2的變比nTA1和nTA2,當變壓器兩端電流為I1和I2,如下圖所示,則流經繼電器的電流I為:從理論上來講,互感器變比選取與變壓器變比一致時,流過繼電器的電流為零,但是由于不平衡電流的存在,仍會有小電流流過繼電器,但是小于繼電器的動作電流,繼電器不動作。
而當變壓器出現內部故障時,故障電流流向如下圖所示,此時流經繼電器的電流I為:此時I為兩側電源提供的短路電流之和,電流很大,大于繼電器的動作電流,從而繼電器動作,跳開變壓器兩側的斷路器,以免變壓器故障擴大。
以上就是變壓器差動保護的基本原理。對于保護裝置,防止誤動作是必須要考慮的。那么影響變壓器差動保護裝置誤動作的因素是什么呢?那就是不平衡電流的存在。當變壓器處于正常運行或者外部故障狀態時,如果此時不平衡電流大于繼電器的動作電流,就會引起繼電保護裝置的誤動作。

那么這個不平衡電流是如何產生的?又該如何消除呢?

(1)由于變壓器兩側電流相位的不同而產生不平衡電流
變壓器常常采用的是Yd11的接線方式,其兩側電流的相位會差30o。此時,如果兩側的電流互感器仍然采用常規的接線方式,會導致二次電流相位不同,從而產生差電流(也即不平衡電流)流入繼電器。要消除這種不平衡電流,可以將變壓器星形側的電流互感器接成三角形,將三角形側的電流互感器接成星形。

(2)由于兩側電流互感器的誤差而產生不平衡電流
由于變壓器兩側額定電壓不同,裝設在兩側的電流互感器型號也就不一樣,所以飽和特性和歸算到同一側的勵磁電流也不相同。因此,在外部短路故障時,會產生較大的不平衡電流,此時可以采用適當增大動作電流的方法來解決。

(3)由于互感器計算變比與實際變比不一致而產生不平衡電流
由 于電流互感器是標準化的產品,其實際變比與計算變比不可能完全一致,所以會產生不平衡電流。這種情況可采用設置平衡線圈來解決。將平衡線圈和差動線圈共同 繞在繼電器的中間磁柱上,適當選擇平衡線圈的匝數,使它產生的磁勢與差動線圈中產生的磁勢相抵消,這樣二次繞組就不會感應電勢了,則流經繼電器的電流為 零,繼電器不會誤動作。需要注意的是,接線要注意極性,平衡線圈與差動線圈產生的磁勢要相反。

(4)由于勵磁涌流產生不平衡電流
在變壓器空載投入電源或外部故障切除后,恢復送電時,由于變壓器的鐵芯中的磁通急劇增大,鐵芯瞬間飽和,產生的勵磁電流的數值可達額定電流的6~8倍, 稱它為勵磁涌流。由于勵磁涌流具有很大的數值和非周期分量,所以會對差動保護產生很大影響。防止勵磁涌流的影響,目前國內廣泛采取的一種方法是采用具有速 飽和變流器的繼電器,當發生外部故障時,所含非周期分量的最大不平衡電流使得速飽和變流器鐵芯迅速飽和,傳變性能變差,使得不平衡電流無法傳遞到繼電器的 差動線圈上,從而防止發生誤動作。
以上和大家分享了變壓器差動保護的基本原理以及不平衡電流的主要產生原因和消除方法。避免大的不平衡電流是保證差動保護不誤動作的關鍵,不平衡電流越小,誤動作的可能性就越小。采取有效措施來預防消除不平衡電流的影響,對于提高差動保護的整體性能十分有效,對于整個變壓器乃至電網的安全運行具有非常重要的意義。
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