摘要：在闡述干式變壓器縱差保護(hù)基本原理的基礎(chǔ)上，分析了縱差保護(hù)的不平衡電流，提出了克服干式變壓器縱差保護(hù)不平衡電流的方法。關(guān)鍵詞：干式變壓器；縱向差動(dòng)保護(hù)；不平衡電流

前言縱差保護(hù)是所有電氣主設(shè)備的主要保護(hù)。它靈敏度高，選擇性好，已成功應(yīng)用于干式變壓器保護(hù)。然而，干式變壓器縱差保護(hù)一直存在勵(lì)磁涌流難以識(shí)別的問題。雖然有幾種有效的閉鎖方案，但由于超高壓輸電線路長度的增加、靜態(tài)無功補(bǔ)償容量的增加、硅鋼片工藝的改進(jìn)以及干式變壓器的磁化特性，干式變壓器縱差保護(hù)固有的原理矛盾更加突出。

1.干式變壓器縱差保護(hù)的基本原理

縱差保護(hù)在發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用相對(duì)簡單，但作為干式變壓器內(nèi)部故障的主要保護(hù)，縱差保護(hù)會(huì)有許多特點(diǎn)和難點(diǎn)。干式變壓器有兩個(gè)或兩個(gè)以上的電壓等級(jí)，用于縱差保護(hù)的電流互感器的額定參數(shù)不同，因此縱差保護(hù)產(chǎn)生的不平衡電流會(huì)比發(fā)電機(jī)大得多?？v向差動(dòng)保護(hù)是通過比較被保護(hù)元件兩端電流的幅值和相位來構(gòu)成的。根據(jù)KCL基本定理，當(dāng)被保護(hù)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，所有流入電流之和必須始終等于所有流出電流之和。詳情請(qǐng)?jiān)L問：輸配電設(shè)備網(wǎng)

當(dāng)被保護(hù)設(shè)備內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，短路點(diǎn)成為新的端子，電流大于0，但實(shí)際上發(fā)生外部短路時(shí)存在不平衡電流。事實(shí)上，當(dāng)外部短路故障發(fā)生時(shí)，由于外部短路電流較大，尤其是暫態(tài)過程中的非周期分量電流，電流互感器的勵(lì)磁電流急劇增大，飽和狀態(tài)使得干式變壓器兩側(cè)變壓器的輸變電特性難以保持一致，導(dǎo)致不平衡電流較大。因此，利用制動(dòng)特性原理，外部短路電流越大，制動(dòng)電流越大，繼電器能夠可靠制動(dòng)。

此外，由于縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的原理是基于比較干式變壓器各側(cè)電流的大小和相位，并受干式變壓器各側(cè)電流互感器和多種因素的影響，所以干式變壓器的動(dòng)態(tài)差動(dòng)保護(hù)電路在正常運(yùn)行和外部故障時(shí)存在不平衡電流，使縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)處于不利的工作閾值下。為了保證干式變壓器縱差保護(hù)動(dòng)作正確、靈敏，有必要對(duì)其電路中的不平衡電流進(jìn)行分析，找出原因并采取措施消除。

2.縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)不平衡電流分析

2.1穩(wěn)態(tài)不平衡電流

干式變壓器縱差保護(hù)電路在正常運(yùn)行時(shí)電流不平衡主要是由電流互感器、干式變壓器的接線方式和干式變壓器有載調(diào)壓造成的。

電流互感器的計(jì)算比率與實(shí)際比率不同。正常運(yùn)行時(shí)，干式變壓器每側(cè)的電流不相等。為了滿足正常運(yùn)行或外部短路時(shí)流入繼電器差動(dòng)電路的電流為零的要求，高低壓兩側(cè)流入繼電器的電流應(yīng)相等，即高低壓側(cè)電流互感器的比例應(yīng)等于干式變壓器的比例。但實(shí)際上，因?yàn)殡娏骰ジ衅鞯谋嚷识际歉鶕?jù)產(chǎn)品目錄選擇的標(biāo)準(zhǔn)比率，而干式變壓器的比率 #p#分頁標(biāo)題#e#

由干式變壓器有載調(diào)節(jié)抽頭產(chǎn)生。在電力系統(tǒng)中，經(jīng)常使用有載調(diào)壓干式變壓器。干式變壓器帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，通過改變干式變壓器的抽頭位置來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作電壓。改變干式變壓器的抽頭位置，其實(shí)就是改變干式變壓器的變化。如果在一定的運(yùn)行方式下，縱向差動(dòng)保護(hù)已經(jīng)按照干式變壓器的比率進(jìn)行了調(diào)整，那么當(dāng)干式變壓器被加載和調(diào)整時(shí)，比率會(huì)發(fā)生變化。此時(shí)，必須重新調(diào)整縱向差動(dòng)保護(hù)以滿足要求，但這在運(yùn)行中是不可能的。因此，干式變壓器抽頭位置的變化會(huì)在差動(dòng)繼電器中產(chǎn)生不平衡電流，這與電壓調(diào)節(jié)范圍有關(guān)，并隨著一次電流的增加而增加。

2.2瞬態(tài)條件下的不平衡電流

干式變壓器：勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的信息源

干式變壓器的勵(lì)磁電流僅流過連接到電源的干式變壓器的一側(cè)。對(duì)于差動(dòng)電路，勵(lì)磁電流的存在相當(dāng)于干式變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)的短路電流。因此，必然會(huì)給縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的正確工作帶來不利影響。一般情況下，干式變壓器的勵(lì)磁電流很小，所以縱差保護(hù)電路的不平衡電流也很小。在外部短路的情況下，勵(lì)磁電流將隨著系統(tǒng)電壓的降低而降低。因此，在正常運(yùn)行和外部短路時(shí)，勵(lì)磁電流對(duì)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的影響往往可以忽略不計(jì)。但在突然電壓升高的非常情況下，如干式變壓器空載投入后恢復(fù)供電，外部故障切除后，可能會(huì)出現(xiàn)較大的勵(lì)磁電流，干式變壓器在此暫態(tài)過程中出現(xiàn)的勵(lì)磁電流通常稱為勵(lì)磁涌流。

干式變壓器外部故障暫態(tài)穿越短路電流產(chǎn)生

縱差保護(hù)是瞬時(shí)保護(hù)，在系統(tǒng)短路過渡過程中發(fā)出跳閘脈沖。因此，必須考慮外部故障暫態(tài)過程中不平衡電流的影響。干式變壓器外部故障暫態(tài)過程中，一次系統(tǒng)短路電流含有非周期分量，其隨時(shí)間的變化率很小，很難變換到二次側(cè)，而主要成為變壓器的勵(lì)磁電流，從而使變壓器鐵心更加飽和。

3.干式變壓器縱差保護(hù)不平衡電流的克服方法信息源：

從以上分析可以看出，構(gòu)成縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)時(shí)如果不采取適當(dāng)措施，流入差動(dòng)繼電器的不平衡電流會(huì)很大，在避免干式變壓器外部故障時(shí)根據(jù)較大不平衡電流設(shè)定的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)整定值也會(huì)很大，保護(hù)的靈敏度會(huì)很低。如果再次考慮勵(lì)磁涌流的影響，

保護(hù)將無法工作。因此，如何克服不平衡電流，并消除它對(duì)保護(hù)的影響，提高保護(hù)的靈敏度，就成為縱差保護(hù)的中心問題。

由電流互感器變比產(chǎn)生的不平衡電流的克服方法

對(duì)于由電流互感器計(jì)算變比與實(shí)際變比不同而產(chǎn)生的不平衡電流可采用2種方法來克服：一是采用自耦變流器進(jìn)行補(bǔ)償。通常在干式變壓器一側(cè)電流互感器裝設(shè)自耦變流器，將LH輸出端接到變流器的輸入端，當(dāng)改變自耦變流器的變比時(shí)，可以使變流器的輸出電流等于未裝設(shè)變流器的LH的二次電流，從而使流入差動(dòng)繼電器的電流為零或接近為零。二是利用中間變流器的平衡線圈進(jìn)行磁補(bǔ)償。通常在中間變流器的鐵心上繞有主線圈即差動(dòng)線圈，接入差動(dòng)電流，另外還繞一個(gè)平衡線圈和一個(gè)二次線圈，接入二次電流較小的一側(cè)。適當(dāng)選擇平衡線圈的匝數(shù)，使平衡線圈產(chǎn)生的磁勢(shì)能完全抵消差動(dòng)線圈產(chǎn)生的磁勢(shì)，則在二次線圈里就不會(huì)感應(yīng)電勢(shì)，因而差動(dòng)繼電器中也沒有電流流過。采用這種方法時(shí)，按公式計(jì)算出的平衡線圈的匝數(shù)一般不是整數(shù)，但實(shí)際上平衡線圈只能按整數(shù)進(jìn)行選擇，因此還會(huì)有一殘余的不平衡電流存在，這在進(jìn)行縱差保護(hù)定值整定計(jì)算時(shí)應(yīng)該予以考慮。 #p#分頁標(biāo)題#e#

由干式變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流的克服方法

對(duì)于由干式變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流可以通過改變LH接線方式的方法來克服。對(duì)于干式變壓器Y形接線側(cè)，其LH采用△形接線，而干式變壓器△形接線側(cè)，其LH采用Y形接線，則兩側(cè)LH二次側(cè)輸出電流相位剛好同相。但當(dāng)LH采用上述連接方式后，在LH接成△形側(cè)的差動(dòng)一臂中，電流又增大了3倍，此時(shí)為保證在正常運(yùn)行及外部故障情況下差動(dòng)回路中沒有電流，就必須將該側(cè)LH的變比擴(kuò)大3倍，以減小二次電流，使之與另一側(cè)的電流相等。

由干式變壓器外部故障暫態(tài)穿越性短路電流產(chǎn)生的不平衡電流的克服方法

在干式變壓器外部故障的暫態(tài)過程中，使縱差保護(hù)產(chǎn)生不平衡電流的主要原因是一次系統(tǒng)的短路電流所包含的非周期分量，為消除它對(duì)干式變壓器縱差保護(hù)的影響，廣泛采用具有不同特性的差動(dòng)繼電器。 對(duì)于采用帶速飽和變流器的差動(dòng)繼電器是克服暫態(tài)過程中非周期分量影響的有效方法之一。根據(jù)速飽和變流器的磁化曲線可以看出，周期分量很輕易通過速飽和變流器變換到二次側(cè)，而非周期分量不輕易通過速飽和變流器變換到二次側(cè)。因此，當(dāng)一次線圈中通過暫態(tài)不平衡電流時(shí)，它在二次側(cè)感應(yīng)的電勢(shì)很小，此時(shí)流入差動(dòng)繼電器的電流很小，差動(dòng)繼電器不會(huì)動(dòng)作。 信息請(qǐng)登陸:輸配電設(shè)備網(wǎng)

另外，采用具有磁力制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器。這種差動(dòng)繼電器是在速飽和變流器的基礎(chǔ)上，增加一組制動(dòng)線圈，利用外部故障時(shí)的短路電流來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，使繼電器的起動(dòng)電流隨制動(dòng)電流的增加而增加，它能可靠地躲開干式變壓器外部短路時(shí)的不平衡電流，并提高干式變壓器內(nèi)部故障時(shí)的靈敏度。因此，繼電器的啟動(dòng)電流隨著制動(dòng)電流的增大而增大。通過正確的定值整定，可以使繼電器的實(shí)際啟動(dòng)電流不論在任何大小的外部短路電流的作用下均大于相應(yīng)的不平衡電流，干式變壓器縱差保護(hù)能可靠躲過干式變壓器外部短路時(shí)的不平衡電流。

由于勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的不平衡電流仍然是縱差保護(hù)的重點(diǎn)，不平衡電流的影響導(dǎo)致縱差保護(hù)方案的設(shè)計(jì)也不盡相同。因此，在實(shí)踐的干式變壓器差動(dòng)保護(hù)中，應(yīng)結(jié)合不同方案進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。 信息來自:

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周玉蘭、王俊永，2001年全電網(wǎng)主設(shè)備保護(hù)運(yùn)行分析，電力自動(dòng)化設(shè)備，2002 #p#分頁標(biāo)題#e#