比率制動式差動保護

變壓器差動保護一：這里講的是差動保護的一種，即變壓器比例制動式完全縱差保護〔以下簡稱差動〕；二：差動保護的定義由于在各種參考書中沒有找到差動保護的具體定義，這里只根據(jù)自己所掌握的知識給差動保護下一個定義：當區(qū)內發(fā)生某些短路性故障的時候，在變壓器各側電流互感器CT的二次回路中將產生大小相同，相位不同的短路電流，當這些短路電流的向量和即差流到達一定值時，跳開變壓器各側斷路器的保護，就是變壓器差動保護三：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的定義，對差動保護進行闡述：1、圖一所示：為一兩圈變變壓器，具體參數(shù)如下：主變高壓側電壓U高=220KV,主變低壓側電壓U低=110KV,變壓器容量Sn=240000KVA,I1’I”：流過變壓器低壓側的一次電流；I2’I2”nh：高壓側電流互感器CT1變比；nl：低壓側電流互感器CT2變比；nB：變壓器的變比；各參數(shù)之間的關系：I1’/I2’=nhI”/I2”=nlI2’=I2”2、區(qū)內：CT1到CT2的范圍之內；3、反映故障類型：高壓側內部相間短路故障，高壓側〔中性點直接接地〕單相接地故障以及匝間、層間短路故障；四：差動的特性比率制動：如圖二所示，為差動保護比率特性的曲線圖：下面我們就以上圖講一下差動保護的比率特性：o：圖二的坐標原點；f：差動保護的最小制動電流；d：差動保護的最小動作電流；p：比率制動斜線上的任一點；e：p點的縱坐標；b：p點的橫坐標；動作區(qū)：在of范圍內，由于電流小于最小制動電流，因此在此范圍內，只要電流大于最小動作電流Iopo，差動保護動作；當電流大于f點時，由于電流大于最小制動電流，此時保護開始進行比率制動運算，曲線抬高，此時只有當電流在比率制動曲線以上時保護動作；因此，圖中陰影局部，即差動保護的動作區(qū)；制動區(qū)：當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，保護部動作，這個區(qū)域就是差動保護的制動區(qū)；比率制動系數(shù)K：實際上比率制動系數(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：差動保護有關定值整定如下：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；按照做差動保護比率制動系數(shù)的方法，施加高壓側電流I1=6A,180度，低壓側電流I2=6A,0度，固定I1升I2,當I2升到9.4A的時候保護動作，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：當差動電流中的諧波含量到達一定值的時候，我們的裝置就判此電流為非故障電流，進行諧波閉鎖。500kv一下等級的變壓器之進行二次諧波判別，500kv及以上變壓器，那么還需進行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。當諧波系數(shù)大于整定值時，保護被閉鎖；小于整定值時，保護被開放；根據(jù)經驗，二次諧波制動比可整定為0.15~0.2；五、不平衡電流實際上，差動保護比率制動也好，諧波制動也好，歸根結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誤動的最重要因素之一。產生變壓器不平衡電流有以下幾個重要的原因：由變壓器勵磁涌流Ily所產生的不平衡電流；勵磁涌流主要是由于在變壓器空投時產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變壓器差動保護中有“二次諧波制動系數(shù)”一項定值，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)經驗，此系數(shù)可整定為15%~25%由于變壓器兩側電流相位不同而產生的不平衡電流；由于變壓器常采用Y，d11的接線方式，因此，如果兩側的電流互感器仍采用通常的接線方式，那么二次側電流由于相位不同，也會有一個差電流流入我們的保護裝置。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的三個電流互感器接成三角形，而將變壓器三角形側的三個電流互感器接成星形，并適當考慮聯(lián)結方式后即可把二次電流的相位校正過來。但我們的保護要求現(xiàn)場二次側電流互感器的接線都接為星形接線，因此，一次側為Y，d11的接線方式的變壓器將產生差流，差動保護靠程序將此不平衡電流補償?shù)?，具體方法如下：如下圖為Y，d11兩卷變壓器兩側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一次繞組的電流；Ia,Ib,Ic表示流過變壓器低壓側一次繞組的電流；IAＹ’,IBＹ’,ICＹ’表示流過變壓器高壓側電流互感器二次側的電流；Ia△,Ib△,Ic△表示流過變壓器低壓側電流互感器的一次側電流；各電流關系如下：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’=IAＹ-IBＹIbh’=IBＹ-ICＹIch’=ICＹ-IAＹ為了消除幅值上帶來的差異：Iah=Iah’/1.732=〔IAＹ-IBＹ〕Ibh=Ibh’/1.732=〔IBＹ-ICＹ〕Ich=Ich’/1.732=〔ICＹ-IAＹ〕而低壓側電流保持不變Ial=Ia△Ibl=Ib△Icl=Ic△其中：Iah，Ibh，Ich表示保護裝置中實際采到的高壓側電流；Ial，Ibl，Icl表示保護裝置中實際采到的高壓側電流；向量圖因此，差動保護的高、低壓側電流相位一致，高壓側電流幅值不變。3、由計算變比與實際變比不同而產生的不平衡電流由于兩側的電流互感器都是根據(jù)產品目錄選取標準的變比，而變壓器的變比也是一致的，因此，三者的關系很難滿足nl2/nl1=nB的要求，此時差動回路中將有電流流過。當采用具有速飽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、由兩側電流互感器型號不同而產生的不平衡電流由于兩側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〕也就不同，因此，在差動回路中所產生的不平衡電流也就較大。此時應采用電流互感器的通行系數(shù)。5、由變壓器帶負荷調整分接頭而產生的不平衡電流帶負荷調整變壓器的分接頭，是電力系統(tǒng)中采用帶負荷調壓的變壓器來調整電壓的方法，實際上改變分接頭就是改變變壓器的變比nB。如果差動保護已按照某一變比調整好，那么當分接頭改換時，就會產生一個新的不平衡電流流入差動回路。對由此而產生的不平衡電流，應在總差動保護的整定值中予以考慮。六、整定計算差動電流的定值整定比擬復雜，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大于變壓器額定負載時的不平衡電流，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——變壓器調壓引起的誤差，取調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生的誤差，初設時取0.05。在工程實用整定計算中可選取Iop.min＝(0.2～0.5)IN／na。一般工程宜采用不小于0.3IN/n根據(jù)實際情況(現(xiàn)場實測不平衡電流)確有必要時也可大于0.5IN/n2、最小制動電流Ires.0的整定最小制動電流宜取Ires.0＝(0.8～1.0)IN/na。3、不平衡系數(shù)的整定平衡系數(shù)通常是以高壓側為基準盡心計算的。Kph=1Kpm=Ih/ImKpl=Ih/Il式中：Kph——高壓側平衡系數(shù)Kpm——中壓側平衡系數(shù)Kpl——低壓側平衡系數(shù)Ih——高壓側二次額定電流Im——中壓側二次額定電流Il——低壓側二次額定電流下面以一實例計算一下變壓器的平衡系數(shù)：一電廠主變各側參數(shù)如下：高壓側電壓等級110KV,變比600/5，電抗器側電壓等級6.3KV,變比1000/5，機尾側電壓等級6.3KV,變比4000/5，那么各側平衡系數(shù)計算如下：高壓側二次電流i1=Sn/(1.732×110×600/5)A電抗器側二次電流i2