比率制動式差動保護(hù)

1、變壓器差動保護(hù)一：這里講的是差動保護(hù)的一種，即變壓器比例制動式完全縱差保護(hù)（以下簡稱差動）；二：差動保護(hù)的定義由于在各種參考書中沒有找到差動保護(hù)的具體定義，這里只根據(jù)自己所掌握的知識給差動保護(hù)下一個定義：當(dāng)區(qū)內(nèi)發(fā)生某些短路性故障的時候，在變壓器各側(cè)電流互感器CT的二次回路中將產(chǎn)生大小相同，相位不同的短路電流，當(dāng)這些短路電流的向量和即差流達(dá)到一定值時，跳開變壓器各側(cè)斷路器的保護(hù)，就是變壓器差動保護(hù)三：下面我以兩圈變變壓器為例，針對以上所述變壓器差動保護(hù)的定義，對差動保護(hù)進(jìn)行闡述：1、圖一所示：為一兩圈變變壓器，具體參數(shù)如下：主變高壓側(cè)電壓U高=220KV土變低壓側(cè)電壓U低=110KV,變壓器容量

2、Sn=240000KVA,I1':流過變壓器高壓側(cè)的一次電流；I"：流過變壓器低壓側(cè)的一次電流；I2':流過變壓器高壓側(cè)所裝設(shè)電流互感器即CT1的二次電流；I2”：流過變壓器低壓側(cè)所裝設(shè)電流互感器即CT1的二次電流；nh:高壓側(cè)電流互感器CT1變比；nl:低壓側(cè)電流互感器CT2變比；nB:變壓器的變比；各參數(shù)之間的關(guān)系：I1'/I2'=nhI"/I2"=nlI2'=I2"I1'/I"=nh/nl=1/nB2 、區(qū)內(nèi)：CT1至ICT2的范圍之內(nèi)；3 、反映故障類型：高壓側(cè)內(nèi)部相間短路故障，高壓側(cè)（中

3、性點(diǎn)直接接地）單相接地故障以及匝間、層間短路故障；四：差動的特性1、比率制動：如圖二所示，為差動保護(hù)比率特性的曲線圖：動作電流IopfIres.0b制動電流Ires圖二面我們就以上圖講一下差動保護(hù)的比率特性:o：圖二的坐標(biāo)原點(diǎn)；f：差動保護(hù)的最小制動電流；d:差動保護(hù)的最小動作電流；p：比率制動斜線上的任一點(diǎn)；e：p點(diǎn)的縱坐標(biāo)；b：p點(diǎn)的橫坐標(biāo)；動作區(qū)：在of范圍內(nèi)，由于電流小于最小制動電流，因此在此范圍內(nèi)，只要電流大于最小動作電流Iopo，差動保護(hù)動作；當(dāng)電流大于f點(diǎn)時，由于電流大于最小制動電流，此時保護(hù)開始進(jìn)行比率制動運(yùn)算，曲線抬高，此時只有當(dāng)電流在比率制動曲線以上時保護(hù)動作；因此，圖中陰

4、影部分，即差動保護(hù)的動作區(qū)；制動區(qū)：當(dāng)電流在落在曲線以下而大于最小動作電流的時候，由于受比率制動系數(shù)的制約，保護(hù)部動作，這個區(qū)域就是差動保護(hù)的制動區(qū)；比率制動系數(shù)K:實(shí)際上比率制動系數(shù)，就是圖二中斜線的斜率，因此我們只要計算出此斜線的斜率，就等于算出了比率制動系數(shù)。以p點(diǎn)為例：計算出斜線pc的斜率K=pa/ac=(pb-ab)/(ob-of)；舉例說明一下：差動保護(hù)有關(guān)定值整定如下：最小動作電流Iopo=2,最小制動電流Iopo=5,比率制動系數(shù)k=0.5；按照做差動保護(hù)比率制動系數(shù)的方法，施加高壓側(cè)電流I1=6A,180度，低壓側(cè)電流I2=6A,0度，固定I1升I2,當(dāng)I2升到9.4A的時候

5、保護(hù)動作，計算一下此時的比率制動系數(shù)。由于兩圈變差動的制動電流為(I1+I2)/2,因此，Izd=(9.4+6)/2=7.7,所以K=(9.4-6-2)/(7.7-5)=1.4/2.7=0.52;2、諧波制動：當(dāng)差動電流中的諧波含量達(dá)到一定值的時候，我們的裝置就判此電流為非故障電流，進(jìn)行諧波閉鎖。500kv一下等級的變壓器之進(jìn)行二次諧波判別，500kv及以上變壓器，則還需進(jìn)行5次諧波判別。以二次諧波為例：二次諧波系數(shù)=差電流中的二次諧波分量與基波分量的比值。當(dāng)諧波系數(shù)大于整定值時，保護(hù)被閉鎖；小于整定值時，保護(hù)被開放；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，二次諧波制動比可整定為0.150.2；五、不平衡電流實(shí)際上，差動保

6、護(hù)比率制動也好，諧波制動也好，歸根結(jié)底都是要躲過變壓器的不平衡電流，而不平衡電流，也正是可能引起差動保護(hù)誤動的最重要因素之一。產(chǎn)生變壓器不平衡電流有以下幾個重要的原因：1、 由變壓器勵磁涌流Ily所產(chǎn)生的不平衡電流；勵磁涌流主要是由于在變壓器空投時產(chǎn)生的含有大量高次諧波含量的電流，其中以2次諧波為主。我們的800變壓器差動保護(hù)中有“二次諧波制動系數(shù)”一項(xiàng)定值，用來防止此原因造成的差動誤動。二次諧波制動系數(shù)：差電流中的二次諧波分量與基波分量的比值；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，此系數(shù)可整定為15%25%2、 由于變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流；由于變壓器常采用Y，d11的接線方式，因此，如果兩側(cè)的電流互感

7、器仍采用通常的接線方式，則二次側(cè)電流由于相位不同，也會有一個差電流流入我們的保護(hù)裝置。為了消除這種不平衡電流的影響，通常都是將變壓器星星側(cè)的三個電流互感器接成三角形，而將變壓器三角形側(cè)的三個電流互感器接成星形，并適當(dāng)考慮聯(lián)結(jié)方式后即可把二次電流的相位校正過來。但我們的保護(hù)要求現(xiàn)場二次側(cè)電流互感器的接線都接為星形接線，因此，一次側(cè)為Y，d11的接線方式的變壓器將產(chǎn)生差流，差動保護(hù)靠程序?qū)⒋瞬黄胶怆娏餮a(bǔ)償?shù)?，具體方法如下：如圖所示為Y,d11兩卷變壓器兩側(cè)繞組及電流互感器接線方式及其中通過的一次、二次電流流向：（各電流均為向量值）其中：IA,IB,IC 表示流過變壓器高壓側(cè)一次繞組的電流；Ia,I

8、b,Ic表示流過變壓器低壓側(cè)一次繞組的電流；IA Y',舊Y' ,IC Y'表示流過變壓器高壓側(cè)電流互感器二次側(cè)的電流；Ia Jb A,Ic 表示流過變壓器低壓側(cè)電流互感器的一次側(cè)電流;各電流關(guān)系如下：Ia= Ia + Ib <=> Ia = Ia- IbIb= Ib+ Ic <=> Ib = Ib- IcIc= Ic+ Ia <=> Ic = Ic- Ia向量圖:為了消除相位上帶來的差異:Iah=IA Y- IB YIbh'=IBY-ICYIch'=ICY-IAY為了消除幅值上帶來的差異：Iah=Iah'/1

9、.732=(IAY-IBY)Ibh=Ibh'/1.732=(舊Y-ICY)Ich=Ich'/1.732=(ICY-IAY)而低壓側(cè)電流保持不變Ial=IaIbl=IbIcl=Ic其中：Iah，Ibh，Ich表示保護(hù)裝置中實(shí)際采到的高壓側(cè)電流；Ial，Ibl，Icl表示保護(hù)裝置中實(shí)際采到的高壓側(cè)電流；向量圖因此，差動保護(hù)的高、低壓側(cè)電流相位一致，高壓側(cè)電流幅值不變。3、由計算變比與實(shí)際變比不同而產(chǎn)生的不平衡電流由于兩側(cè)的電流互感器都是根據(jù)產(chǎn)品目錄選取標(biāo)準(zhǔn)的變比，而變壓器的變比也是一致的，因此，三者的關(guān)系很難滿足nl2/nl1=nB的要求，此時差動回路中將有電流流過。當(dāng)采用具有速飽

10、和鐵心的差動繼電器時，通常都是利用它的平衡線圈Wph來消除此茶電流的影響。4、由兩側(cè)電流互感器型號不同而產(chǎn)生的不平衡電流由于兩側(cè)電流互感器型號不同，他們的飽和特性、勵磁電流(歸算置同一側(cè))也就不同，因此，在差動回路中所產(chǎn)生的不平衡電流也就較大。此時應(yīng)采用電流互感器的通行系數(shù)。5、由變壓器帶負(fù)荷調(diào)整分接頭而產(chǎn)生的不平衡電流帶負(fù)荷調(diào)整變壓器的分接頭，是電力系統(tǒng)中采用帶負(fù)荷調(diào)壓的變壓器來調(diào)整電壓的方法，實(shí)際上改變分接頭就是改變變壓器的變比nB0如果差動保護(hù)已按照某一變比調(diào)整好，則當(dāng)分接頭改換時，就會產(chǎn)生一個新的不平衡電流流入差動回路。對由此而產(chǎn)生的不平衡電流，應(yīng)在總差動保護(hù)的整定值中予以考慮。六、整

11、定計算差動電流的定值整定比較復(fù)雜，需要考慮的各種因素很多，這里只對一些定值做一個簡單的介紹，僅作參考：1 、最小動作電流的整定差動最小動作電流應(yīng)大于變壓器額定負(fù)載時的不平衡電流，即Iop.min=Kel(&+U+A01n/Ra(87)式中：In變壓器額定電流；Ra電流互感器的變比；Kel可靠系數(shù)，取1.31.5;Q電流互感器的比誤差，10P型取0.03X2,5P型和TP型取0.01X2；AU-變壓器調(diào)壓引起的誤差，取調(diào)壓范圍中偏離額定值的最大值(百分值)；Am-由于電流互感器變比未完全匹配產(chǎn)生的誤差，初設(shè)時取0.05<在工程實(shí)用整定計算中可選取Iop.min=(0.20.5)In

12、/Rao一般工程宜采用不小于0.3IN/na的整定值。根據(jù)實(shí)際情況(現(xiàn)場實(shí)測不平衡電流)確有必要時也可大于0.5IN/na。2 、最小制動電流Ires.0的整定最小制動電流宜取Ires.0=(0.81.0)iJna。3 、不平衡系數(shù)的整定平衡系數(shù)通常是以高壓側(cè)為基準(zhǔn)盡心計算的。Kph=1Kpm=Ih/ImKpl=Ih/Il式中：Kph高壓側(cè)平衡系數(shù)Kpm中壓側(cè)平衡系數(shù)Kpl低壓側(cè)平衡系數(shù)Ih高壓側(cè)二次額定電流Im中壓側(cè)二次額定電流Il低壓側(cè)二次額定電流下面以一實(shí)例計算一下變壓器的平衡系數(shù)：一電廠主變各側(cè)參數(shù)如下：高壓側(cè)電壓等級110KV,變比600/5,電抗器側(cè)電壓等級6.3KV,變比1000/5，機(jī)尾側(cè)電壓等級6.3KV,變比4000/5，則各側(cè)平衡系數(shù)計算如下：高壓側(cè)二次電流i1=Sn/(1.732X110X600/5)A電抗