比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)

變壓器差動(dòng)保護(hù)一：這里講的是差動(dòng)保護(hù)的一種，即變壓器比例制動(dòng)式完全縱差保護(hù)〔以下簡(jiǎn)稱差動(dòng)〕；二：差動(dòng)保護(hù)的定義由于在各種參考書(shū)中沒(méi)有找到差動(dòng)保護(hù)的具體定義，這里只根據(jù)自己所掌握的知識(shí)給差動(dòng)保護(hù)下一個(gè)定義：當(dāng)區(qū)內(nèi)發(fā)生某些短路性故障的時(shí)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到達(dá)一定值時(shí)，跳開(kāi)變壓器各側(cè)斷路器的保護(hù)，就是變壓器差動(dòng)保護(hù)三：下面我以兩圈變變壓器為例，針對(duì)以上所述變壓器差動(dòng)保護(hù)的定義，對(duì)差動(dòng)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,主變低壓側(cè)電壓U低=110KV,變壓器容量Sn=240000KVA,I1’I”：流過(guò)變壓器低壓側(cè)的一次電流；I2’I2”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”2、區(qū)內(nèi)：CT1到CT2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(dòng)的特性比率制動(dòng)：如圖二所示，為差動(dòng)保護(hù)比率特性的曲線圖：下面我們就以上圖講一下差動(dòng)保護(hù)的比率特性：o：圖二的坐標(biāo)原點(diǎn)；f：差動(dòng)保護(hù)的最小制動(dòng)電流；d：差動(dòng)保護(hù)的最小動(dòng)作電流；p：比率制動(dòng)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(dòng)作區(qū)：在of范圍內(nèi)，由于電流小于最小制動(dòng)電流，因此在此范圍內(nèi)，只要電流大于最小動(dòng)作電流Iopo，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作；當(dāng)電流大于f點(diǎn)時(shí)，由于電流大于最小制動(dòng)電流，此時(shí)保護(hù)開(kāi)始進(jìn)行比率制動(dòng)運(yùn)算，曲線抬高，此時(shí)只有當(dāng)電流在比率制動(dòng)曲線以上時(shí)保護(hù)動(dòng)作；因此，圖中陰影局部，即差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作區(qū)；制動(dòng)區(qū)：當(dāng)電流在落在曲線以下而大于最小動(dòng)作電流的時(shí)候，由于受比率制動(dòng)系數(shù)的制約，保護(hù)部動(dòng)作，這個(gè)區(qū)域就是差動(dòng)保護(hù)的制動(dòng)區(qū)；比率制動(dòng)系數(shù)K：實(shí)際上比率制動(dòng)系數(shù)，就是圖二中斜線的斜率，因此我們只要計(jì)算出此斜線的斜率，就等于算出了比率制動(dòng)系數(shù)。以p點(diǎn)為例：計(jì)算出斜線pc的斜率K=pa/ac=(pb-ab)/(ob-of)；舉例說(shuō)明一下：差動(dòng)保護(hù)有關(guān)定值整定如下：最小動(dòng)作電流Iopo=2,最小制動(dòng)電流Iopo=5,比率制動(dòng)系數(shù)k=0.5；按照做差動(dòng)保護(hù)比率制動(dòng)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(shí)候保護(hù)動(dòng)作，計(jì)算一下此時(shí)的比率制動(dòng)系數(shù)。由于兩圈變差動(dòng)的制動(dòng)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(dòng)：當(dāng)差動(dòng)電流中的諧波含量到達(dá)一定值的時(shí)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(jí)的變壓器之進(jìn)行二次諧波判別，500kv及以上變壓器，那么還需進(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(shí)，保護(hù)被閉鎖；小于整定值時(shí)，保護(hù)被開(kāi)放；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，二次諧波制動(dòng)比可整定為0.15~0.2；五、不平衡電流實(shí)際上，差動(dòng)保護(hù)比率制動(dòng)也好，諧波制動(dòng)也好，歸根結(jié)底都是要躲過(guò)變壓器的不平衡電流，而不平衡電流，也正是可能引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的最重要因素之一。產(chǎn)生變壓器不平衡電流有以下幾個(gè)重要的原因：由變壓器勵(lì)磁涌流Ily所產(chǎn)生的不平衡電流；勵(lì)磁涌流主要是由于在變壓器空投時(shí)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(dòng)保護(hù)中有“二次諧波制動(dòng)系數(shù)”一項(xiàng)定值，用來(lái)防止此原因造成的差動(dòng)誤動(dòng)。二次諧波制動(dòng)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%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)的電流互感器仍采用通常的接線方式，那么二次側(cè)電流由于相位不同，也會(huì)有一個(gè)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(gè)電流互感器接成三角形，而將變壓器三角形側(cè)的三個(gè)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(guò)來(lái)。但我們的保護(hù)要求現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)保護(hù)靠程序?qū)⒋瞬黄胶怆娏餮a(bǔ)償?shù)?，具體方法如下：如下圖為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(guò)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(guò)變壓器高壓側(cè)一次繞組的電流；Ia,Ib,Ic表示流過(guò)變壓器低壓側(cè)一次繞組的電流；IAＹ’,IBＹ’,ICＹ’表示流過(guò)變壓器高壓側(cè)電流互感器二次側(cè)的電流；Ia△,Ib△,Ic△表示流過(guò)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(lái)的差異：Iah’=IAＹ-IBＹIbh’=IBＹ-ICＹIch’=ICＹ-IAＹ為了消除幅值上帶來(lái)的差異：Iah=Iah’/1.732=〔IAＹ-IBＹ〕Ibh=Ibh’/1.732=〔IBＹ-ICＹ〕Ich=Ich’/1.732=〔ICＹ-IAＹ〕而低壓側(cè)電流保持不變Ial=Ia△Ibl=Ib△Icl=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(dòng)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(jì)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(shí)差動(dòng)回路中將有電流流過(guò)。當(dāng)采用具有速飽和鐵心的差動(dòng)繼電器時(shí)，通常都是利用它的平衡線圈Wph、來(lái)消除此茶電流的影響。4、由兩側(cè)電流互感器型號(hào)不同而產(chǎn)生的不平衡電流由于兩側(cè)電流互感器型號(hào)不同，他們的飽和特性、勵(lì)磁電流〔歸算置同一側(cè)〕也就不同，因此，在差動(dòng)回路中所產(chǎn)生的不平衡電流也就較大。此時(shí)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(lái)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nB。如果差動(dòng)保護(hù)已按照某一變比調(diào)整好，那么當(dāng)分接頭改換時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新的不平衡電流流入差動(dòng)回路。對(duì)由此而產(chǎn)生的不平衡電流，應(yīng)在總差動(dòng)保護(hù)的整定值中予以考慮。六、整定計(jì)算差動(dòng)電流的定值整定比擬復(fù)雜，需要考慮的各種因素很多，這里只對(duì)一些定值做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹，僅作參考：1、最小動(dòng)作電流的整定差動(dòng)最小動(dòng)作電流應(yīng)大于變壓器額定負(fù)載時(shí)的不平衡電流，即Iop.min＝Krel(Ker+ΔU+Δm)IN/na(87)式中：IN——變壓器額定電流；na——電流互感器的變比；Krel——可靠系數(shù)，取1.3～1.５；Ker——電流互感器的比誤差，10P型取0.03×2，5P型和TP型取0.01×2；ΔU——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)；Δm——由于電流互感器變比未完全匹配產(chǎn)生的誤差，初設(shè)時(shí)取0.05。在工程實(shí)用整定計(jì)算中可選取Iop.min＝(0.2～0.5)IN／na。一般工程宜采用不小于0.3IN/n根據(jù)實(shí)際情況(現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)不平衡電流)確有必要時(shí)也可大于0.5IN/n2、最小制動(dòng)電流Ires.0的整定最小制動(dòng)電流宜取Ires.0＝(0.8～1.0)IN/na。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(jì)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(jì)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(jí)110KV,變比600/5，電抗器側(cè)電壓等級(jí)6.3KV,變比1000/5，機(jī)尾側(cè)電壓等級(jí)6.3KV,變比4000/5，那么各側(cè)平衡系數(shù)計(jì)算如下：高壓側(cè)二次電流i1=Sn/(1.732×110×600/5)A電抗器側(cè)二次電流i2