電力變壓器工作原理及保護

4、變壓器差動保護不平衡電流產(chǎn)生的原因及消除方法【6】

從理論上講，變壓器在正常運行和區(qū)外故障時，應該有Ij=I1"- I2"=0。然而，由于變壓器在結構和運行上的特點，實際運行中很多因素使Ij= Ibp≠0，（Ibp為不平衡電流），即當保護范圍內(nèi)無故障時也存在不平衡電流，這些不平衡電流有可能引起保護誤動。對不平衡電流產(chǎn)生的原因及消除方法分析如下。穩(wěn)態(tài)情況下不平衡電流產(chǎn)生的原因有：

（1）因各側繞組的接線方式不同造成電流相位不同而產(chǎn)生不平衡電流

我國規(guī)定的五種變壓器標準聯(lián)結組中，35kV Y/D-11雙繞組變壓器常被使用。這種聯(lián)結方式的變壓器兩側電流相差300，要使差動保護不誤動就要設法調(diào)整CT二次回路的接線和變比以進行相位校正，使電源側和負荷側的CT二次電流相差1800且大小相等，這樣就能消除Y/D-11變壓器接線對差動保護的影響。其它方式依此類推。

（2）因CT計算變比與實際變比不同而產(chǎn)生不平衡電流

由于各側的CT變比都是標準的，如：600/5、800/5、1000/5、1200/5等，變壓器的變比也是一定的，很難完全滿足 或 的要求，即Ij≠0，產(chǎn)生Ibp，此時差動回路就有不平衡電流流過使保護可能誤動。通常利用差動繼電器的平衡線圈進行磁補償來消除或減小這個差值，即用平衡線圈彌補實際變比與理想值之差，使兩臂電流差接近零，從而消除或盡量減小不平衡電流。

（3）因各側CT型號不同而存在變換誤差產(chǎn)生不平衡電流

因各側CT型號不同，其結構形式、飽和特性、勵磁電流（歸算到同側）、傳變特性等也就不同。因此正常運行情況下差動回路中產(chǎn)生在兩臂的不平衡電流較大：Ibp.CT =Ktx?Ker?Id.max/ nl1（其中Ktx =1），會影響保護正確動作。在外部故障因某一側CT飽和而產(chǎn)生大量的不平衡電流時，也有可能影響變壓器差動保護的正確動作。所以應采用CT同型系數(shù)為1的互感器以滿足10％誤差曲線的要求，并在整定計算中予以考慮。

（4）因帶負荷調(diào)整分接頭而產(chǎn)生不平衡電流

帶負荷調(diào)整分接頭是電網(wǎng)中采用有載調(diào)壓變壓器來調(diào)整電壓的方法。改變分接頭就是改變變壓器的變比nB，破壞了nl2/ nl1= nB的關系，對于已調(diào)整好的差動保護將產(chǎn)生較大的不平衡電流（CT二次側不允許開路，即nl2, nl1不能改變），Ibp. ΔU=±ΔU? Id.max/ nl1 。由于有載調(diào)壓是帶負荷連續(xù)調(diào)節(jié)，而差動保護不能帶電調(diào)整，所以在整定計算時必須考慮這個因素。

由以上分析可知,穩(wěn)態(tài)情況下不平衡電流Ibp由以上幾部分組成： Ibp= Ibp.T+ Ibp.CT +Ibp. ΔU。

暫態(tài)情況下不平衡電流產(chǎn)生原因及消除措施有：

（1）非周期分量的影響：此時不平衡電流要比穩(wěn)態(tài)大，且含有很大的非周期分量，持續(xù)時間比較長(幾十周波)，其最大值出現(xiàn)在短路后幾個周波，Ibp.CT=Kfzq?Ker?Ktx?Id.max/ nl1 。需采用快速飽和中間變流器來抑制非周期分量。

（2）由ILy產(chǎn)生的不平衡電流：當變壓器電壓突然增加(如空載合閘、區(qū)外短路切除后)，引起IL升高產(chǎn)生勵磁涌流，數(shù)值可達(6-8) Ie，其特點是有很大的直流分量(80%基波)、有很大的諧波分量、尤以二次諧波為主(20%基波)、且波形間出現(xiàn)間斷(削去負波后)。需采用具有速飽和鐵芯的差動繼電器，以及應用二次諧波制動、間斷角原理、或波形對稱原理的差動保護。

5、提高微機變壓器保護動作可靠性的其它措施

變壓器差動保護是變壓器的主保護，要求有很高的可靠性，而變壓器結構復雜，獨具特點，所以必須嚴格按規(guī)程要求認真分析各個細節(jié)，了解變壓器差動保護的特點，采用相應措施，杜絕事故發(fā)生，保證保護可靠動作。除裝置本身的因素外，其安裝接線整定校驗維護等環(huán)節(jié)都與正確動作有關。

為進一步提高變壓器保護動作的可靠性，除如前一部分所述要盡量消除或降低穩(wěn)態(tài)暫態(tài)不平衡電流外，還要采取其它措施，主要包括：

（1）采用先進的多CPU容錯技術進行保護的設計開發(fā)以保證裝置本身工作的可靠性，可大大降低由于硬件問題引起誤動的概率。多CPU同時處理一組數(shù)據(jù)且信息共享，能及時檢測、糾正因硬件故障可能引起的誤動和拒動，一個CPU有故障其它正常的CPU仍可工作。

（2）優(yōu)化硬件電路的設計，輸入輸出電路采取隔離、濾波、削峰、過壓過流保護等措施，提高抗干擾能力，降低功耗。根據(jù)統(tǒng)計，保護裝置本身最易出故障的部分是接口電路和電源，所以這部分要采取特別設計。

（3）采用先進的數(shù)字濾波和軟件容錯技術以保證不為瞬時錯誤數(shù)據(jù)干擾而引起誤動或拒動。

（4）條件具備時配置雙套保護。雙套保護有兩種配置方案，一種是完全雙重化，即兩套保護設置獨立的信號通道，使用獨立的直流電源和CT二次回路，但主保護和后備保護可共用一個保護CT，其缺點是停柜維修困難、模擬量數(shù)字量信號和跳閘接點過多、工程布線難。另一種是部分雙重化，即將關系到設備安全的重要保護雙重化，其缺點是后備保護配置復雜、容易造成誤動。