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淺談關(guān)于變壓器的差動(dòng)保護(hù)

返回打印來源：儀天成電力時(shí)間：2017/12/07 閱讀：次

一、引言
　　　　變壓器差動(dòng)保護(hù)是變壓器的主保護(hù)，一般采用的是帶制動(dòng)特性的比率差動(dòng)保護(hù)，因其所具有的區(qū)內(nèi)故障可靠動(dòng)作，區(qū)外故障可靠閉鎖的特點(diǎn)使其在系統(tǒng)內(nèi)得到了廣泛的運(yùn)用。其中有許多文獻(xiàn)[1][2]都對上敘二種故障情況做出了詳盡的分析，但是從現(xiàn)場工程實(shí)際來看，當(dāng)變壓器發(fā)生區(qū)外短路故障時(shí)，電流互感器負(fù)荷箱是檢驗(yàn)電流互感器時(shí)，專門提供的各種有效負(fù)載，是全自動(dòng)互感器校驗(yàn)臺及現(xiàn)場互感器誤差測試的理想配套產(chǎn)品。由于變壓器本身流過巨大的短路電流而對其本體的絕緣和性能造成了破壞，同時(shí)伴隨著變壓器內(nèi)部發(fā)生匝間短路故障的情況也時(shí)常發(fā)生，這就要求差動(dòng)保護(hù)在這種情況下也能夠可靠動(dòng)作而不被誤閉鎖，這就對差動(dòng)保護(hù)提出了更高的要求。本文就從上敘工程現(xiàn)場出現(xiàn)的問題出發(fā)，對這種情況進(jìn)行重點(diǎn)分析。
　　　　二、加強(qiáng)主保護(hù)，應(yīng)使差動(dòng)保護(hù)更完善和簡化整定計(jì)算
　　　　加強(qiáng)主保護(hù)的目的，是為了簡化后備保護(hù)，使變壓器發(fā)生故障能夠瞬時(shí)切除故障。目前220kV及以上電壓等級的變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)雙重化，這是加強(qiáng)主保護(hù)的必要措施。差動(dòng)保護(hù)應(yīng)在安全可靠的基礎(chǔ)上使之完善。
　　在簡化整定計(jì)算方面，差動(dòng)保護(hù)應(yīng)多設(shè)置自動(dòng)的輔助定值和固定的輸入定值，使用戶需要整定的保護(hù)定值減少，以發(fā)揮微機(jī)型繼電保護(hù)裝置的優(yōu)越性。不需要系統(tǒng)參數(shù)，不需要校核靈敏度，可以根據(jù)變壓器的參數(shù)獨(dú)立完成保護(hù)的整定，整定方法簡單清晰。
　　　　三、差動(dòng)保護(hù)用的電流互感器的基本要求
　　　　差動(dòng)保護(hù)用的電流互感器需要滿足兩個(gè)條件，其一是穩(wěn)態(tài)誤差必須控制在10%誤差范圍之內(nèi)，因?yàn)檎ㄓ?jì)算中采用的不平衡穩(wěn)態(tài)電流是按10%誤差條件計(jì)算。其二是暫態(tài)誤差，影響電流互感器暫態(tài)特性的參數(shù)主要有：短路電流及其非周期分量，一次回路時(shí)間常數(shù)，電流互感器工作循環(huán)及經(jīng)歷時(shí)間，二次回路時(shí)間常數(shù)等。電流互感器剩磁對于飽和影響很大，當(dāng)剩磁與短路電流暫態(tài)分量引起的磁通極性相同時(shí)，加重二次電流的畸變，因此電流互感器鐵心中存在剩磁，則電流互感器可能在一次電流遠(yuǎn)低于正常飽和值即過早飽和。差動(dòng)保護(hù)的暫態(tài)不平衡電流比穩(wěn)態(tài)時(shí)大得多，僅在整定計(jì)算時(shí)將穩(wěn)態(tài)不平衡電流增大二倍是不夠安全的。采取抗飽和的辦法是使用帶有氣隙的TPY級電流互感器。但是差動(dòng)保護(hù)廣泛使用的是P級電流互感器，對P級電流互感器規(guī)定允許穩(wěn)態(tài)誤差不超過10%，暫態(tài)誤差必然要超過穩(wěn)態(tài)誤差，在實(shí)用上可在按穩(wěn)態(tài)誤差選出的技術(shù)規(guī)范基礎(chǔ)上通過“增密”以限制暫態(tài)誤差。
　　采用增密的方法有以下幾種[2]：（1）將準(zhǔn)確限值系數(shù)增大二倍（允許短路電流為額定電流的倍數(shù)）；（2）將二次額定負(fù)擔(dān)增大一倍；（3）增大二次電纜截面使二次回路的總電阻減半；（4）改用5P級電流互感器（復(fù)合誤差由10%降為5%）。
　　目前110kV及以下電壓等級均采用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（剩磁系數(shù)小于10%）電流互感器，因此差動(dòng)保護(hù)需要采取抗電流互感器飽和的措施。500kV變壓器在500kV側(cè)、220kV側(cè)均用TPY級電流互感器，對于600MW大型發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)，500kV側(cè)均采用TPY級電流互感器，在發(fā)電機(jī)側(cè)已有TPY級電流互感器可選用。
四、度和快速性差動(dòng)保護(hù)的高靈敏的前提是安全、可靠　　
　　差動(dòng)保護(hù)應(yīng)具有高靈敏度和快速性，輕微匝間短路能快速跳閘，但是提高靈敏度和快速性必須建立在安全、可靠的基礎(chǔ)上。運(yùn)行實(shí)踐說明：使用較低的起動(dòng)電流值在區(qū)外故障或區(qū)外故障切除時(shí)引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的嚴(yán)重后果，因此對于靈敏度和快速性不要追求過高的指標(biāo)而忽視可靠性。
　　提高靈敏度雖對反映輕微故障是有效的，但靈敏度的提高必然降低安全性。變壓器的嚴(yán)重故障并不都是由輕微故障發(fā)展而來的，故障發(fā)生的瞬間仍會發(fā)生燒毀設(shè)備的事故，同時(shí)輕微故障發(fā)展為嚴(yán)重故障也需要時(shí)間，因此輕微故障帶一些時(shí)間切除故障也是允許的，長時(shí)間的運(yùn)行實(shí)踐證實(shí)變壓器氣體保護(hù)是動(dòng)作時(shí)間稍長地切除輕微的匝間故障。
　　輕微匝間故障時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力和熱效應(yīng)不大，在200ms內(nèi)故障切除，不會危及鐵心，從檢修的角度，只要鐵心不損壞，輕微和嚴(yán)重的匝間故障都是需要更換線圈，因此只要差動(dòng)保護(hù)在鐵心損壞之前動(dòng)作，就可以滿足檢修的要求，不需要追求減少線圈的燒損程度而犧牲保護(hù)的安全性。　　
　　五、簡化后備保護(hù)　　
　　后備保護(hù)作用主要是為了變壓器區(qū)外故障，特別是考慮在其聯(lián)接的母線發(fā)生故障未被切除的保護(hù)，當(dāng)然也可以兼作變壓器主保護(hù)的后備（尤其110kV及以下電壓等級的變壓器）和其聯(lián)接的線路保護(hù)的后備（尤其110kV及以下電壓等級的線路）。當(dāng)加強(qiáng)主保護(hù)以后，差動(dòng)保護(hù)雙重化配置，氣體保護(hù)獨(dú)立直流電源，因此主保護(hù)是非常可靠、靈敏、快速的，理應(yīng)簡化后備保護(hù)。后備保護(hù)只要具備在220kV及以上電壓系統(tǒng)是近后備，在110kV及以下電壓系統(tǒng)是遠(yuǎn)后備的基礎(chǔ)，不需要仿照線路保護(hù)設(shè)幾段后備保護(hù)，線路保護(hù)有距離保護(hù)，基本不受短路電流的影響，保護(hù)范圍較固定，配合比較簡單。變壓器后備保護(hù)主要是母線的近后備，110kV及以下電壓等級線路的遠(yuǎn)后備，只要系統(tǒng)內(nèi)故障能由保護(hù)動(dòng)作切除不致于拒動(dòng)就滿足要求。如果后備保護(hù)要從電流保護(hù)來解決多段式配合，這是既復(fù)雜又困難的問題。變壓器后備保護(hù)不需作多段配合、定值校核的工作，我們要擺脫整定計(jì)算中難以配合的困擾。目前，微機(jī)型保護(hù)各側(cè)設(shè)置相間和接地保護(hù)各設(shè)3段8時(shí)限的復(fù)雜保護(hù)是作繭自縛，沒有好處。
　　簡化后備保護(hù)的原則，作者認(rèn)為變壓器高壓側(cè)只設(shè)置復(fù)合電壓過電流保護(hù)，中、低壓側(cè)設(shè)復(fù)合電壓過電流保護(hù)作為遠(yuǎn)后備，電流限時(shí)速斷作為母線近后備。　　
　　六、結(jié)語　　
　　變壓器差動(dòng)保護(hù)提高靈敏度和快速性必須建立在安全可靠的基礎(chǔ)上，應(yīng)采取防止因電流互感器飽和和區(qū)外故障切除的暫態(tài)誤差造成誤動(dòng)的措施。
　　加強(qiáng)主保護(hù)理應(yīng)簡化后備保護(hù)，變壓器后備保護(hù)主要是作為母線的近后備，110kV及以下電壓等級線路的遠(yuǎn)后備，要擺脫整定計(jì)算中難以配合的困擾，不作定值校核，為此高壓側(cè)后備保護(hù)僅設(shè)復(fù)合電壓過流保護(hù)，中、低壓側(cè)后備保護(hù)設(shè)復(fù)合電壓過流保護(hù)和電流限時(shí)速斷保護(hù)，前者按變壓器額定電流整定，后者按同側(cè)母線的低靈敏度要求整定，時(shí)間應(yīng)與同側(cè)相鄰線路的相應(yīng)時(shí)間相配合。

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