繼電保護(hù)測試儀實(shí)現(xiàn)變壓器縱差保護(hù)需要解決的難點(diǎn)
實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)、電動機(jī)及母線的縱差保護(hù)比較容易。這是因?yàn)檫@些主設(shè)備在正常工況下或外部故障時(shí)其流進(jìn)電流等于流出電流,能滿足的條件。而變壓器卻不同。變壓器在正常運(yùn)行、外部故障、變壓器空投及外部故障切除后的暫態(tài)過程中,其流入電流與流出電流分別相差較大或很大。
為此,微機(jī)繼電保護(hù)測試儀要實(shí)現(xiàn)變壓器的縱差保護(hù),需要解決幾個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。
1、變壓器兩側(cè)電流的大小及相位不同
變壓器正常運(yùn)行時(shí),若不計(jì)傳輸損耗,則流入功率應(yīng)等于流出功率。但由于兩側(cè)的電壓不同,其兩側(cè)的電流不會相同。
超高壓、大容量變壓器的接線方式,均采用Y0/△方式。因此,流入變壓器電流與流出變壓器電流的相位不可能相同。當(dāng)接線組別為Y0/△-11(或Y0/△-1)時(shí),變壓器兩側(cè)電流的相位相差300。(根據(jù)負(fù)荷情況,變壓器為三圈變壓器時(shí),相角可能不同,但電壓始終滿足上條件)
流入變壓器的電流大小和相位與流出電流大小和相位不同,則就不可能等于零或很小。
2、穩(wěn)態(tài)不平衡電流大
與發(fā)電機(jī)、電動機(jī)及母線的縱差保護(hù)相比,即使不考慮正常運(yùn)行時(shí)某種工況下變壓器兩側(cè)電流大小與相位的不同,在正常運(yùn)行時(shí),變壓器縱差保護(hù)兩側(cè)的不平衡電流也大。其原因是:
(1)變壓器有勵磁電流
變壓器鐵芯中的主磁通是由勵磁電流產(chǎn)生的,而勵磁電流只流過電源側(cè),在實(shí)現(xiàn)的縱差保護(hù)中將產(chǎn)生不平衡電流。
勵磁電流的大小和波形,受磁路飽和、磁滯及渦流的影響,并由變壓器鐵芯材料及鐵芯的幾何尺寸決定,一般為變壓器額定電流的3[%]~8[%]。大型變壓器的勵磁電流相對較小。
(2)變壓器帶負(fù)荷調(diào)壓
為滿足電力系統(tǒng)及用戶對電壓質(zhì)量的要求,在運(yùn)行中,根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行方式及負(fù)荷工況,要不斷改變變壓器的分接頭。變壓器分接頭的改變,相當(dāng)于變壓器兩側(cè)之間的變比發(fā)生了變化,將使兩側(cè)之間電流的差值發(fā)生了變化,從而增大了其縱差保護(hù)中的不平衡電流。
根據(jù)運(yùn)行實(shí)際情況,變壓器帶負(fù)荷調(diào)壓范圍一般為±5[%]。因此,由于帶負(fù)荷調(diào)壓,在縱差保護(hù)產(chǎn)生的不平衡電流可達(dá)5[%]的變壓器額定電流。
(3)兩側(cè)差動TA的變比與計(jì)算變比不同
變壓器兩側(cè)差動TA的變比,與實(shí)際計(jì)算值不同,將在縱差保護(hù)產(chǎn)生不平衡電流。另外,兩側(cè)TA的型號及變比不一,也將使差動保護(hù)中的不平衡電流增大。由于兩側(cè)TA變比誤差在差動保護(hù)中產(chǎn)生的不平衡電流可取6[%]。
3、暫態(tài)不平衡電流大
(1)兩側(cè)差動TA型號、變比及二次負(fù)載不同
與發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)不同,變壓器兩側(cè)差動TA的變比不同、型號不同;由各側(cè)TA端子箱引至保護(hù)盤TA二次電纜的長度相差很大,即各側(cè)差動TA的二次負(fù)載相差較大。
差動TA型號及變比不同,其暫態(tài)特性就不同;差動TA二次負(fù)載不同,二次回路的暫態(tài)過程就不同。這樣,在外部故障或外部故障切除后的暫態(tài)過程中,由于兩側(cè)電流中的自由分量相差很大,可能使兩側(cè)差動TA二次電流之間的相位發(fā)生變化,從而可能在縱差保護(hù)中產(chǎn)生很大的不平衡電流。
(2)空投變壓器的勵磁涌流
空投變壓器時(shí)產(chǎn)生的勵磁涌流的大小,與變壓器結(jié)構(gòu)有關(guān),與合閘前變壓器鐵芯中剩磁的大小及方向有關(guān),與合閘角有關(guān);此外,尚與變壓器的容量、距大電源的距離(即變壓器與電源之間的阻抗)有關(guān)。
多次測量表明:空投變壓器時(shí)的勵磁涌流通常為其額定電流的2~6倍,大可達(dá)8倍以上。
由于勵磁涌流只由充電側(cè)流入變壓器,對變壓器縱差保護(hù)而言是一很大的不平衡電流。
(3)變壓器過激磁
在運(yùn)行中,由于電源電壓的升高或頻率的降低,可能使變壓器過激磁。變壓器過激磁后,其勵磁電流大大增加。使變壓器縱差保護(hù)中的不平衡電流大大增加。
(4)大電流系統(tǒng)側(cè)接地故障時(shí)變壓器的零序電流
當(dāng)變壓器高壓側(cè)(大電流系統(tǒng)側(cè))發(fā)生接地故障時(shí),流入變壓器的零序電流因低壓側(cè)為小電流系統(tǒng)而不流出變壓器。因此,對于變壓器縱差保護(hù)而言,上述零序電流為一很大的不平衡電流。
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