差動原理在變壓器保護(hù)中的實現(xiàn)

【摘要】差動保護(hù)作為變壓器的主保護(hù)，采用帶制動特性的比率差動保護(hù)，具有區(qū)內(nèi)故障可靠動作，區(qū)外故障可靠閉鎖的特點，使其得到了廣泛運用。這就要求差動保護(hù)能在各種情況下可靠動作，而不會誤閉鎖，這對差動保護(hù)提出了更高的要求。

【關(guān)鍵詞】變壓器差動保護(hù)；主保護(hù)；比率差動

變壓器差動保護(hù)作為變壓器的主保護(hù)，采用帶制動特性的比率差動保護(hù)，具有區(qū)內(nèi)故障可靠動作，區(qū)外故障可靠閉鎖的特點，使其得到了廣泛運用。這就要求差動保護(hù)能在各種情況下可靠動作，而不會誤閉鎖，這對差動保護(hù)提出了更高的要求。

1、變壓器的差動保護(hù)原理

變壓器三側(cè)電流，采用模擬量輸入，變壓器各側(cè)的電流互感器均采用星形接線。此接線形式簡化了CT的二次接線，還可以減小電流互感器的二次負(fù)荷，從而改善了電流互感器的工作性能，使電流回路的可靠性得到加強。

電流互感器的極性規(guī)定為，以指向保護(hù)設(shè)備為同極性端。

通過軟件來調(diào)整各側(cè)電流平衡系數(shù)，無需外加中間電流互感器。

采用比例制動及二次諧波制動原理的差動保護(hù)，CT斷線時，可閉鎖差動出口，或者不閉鎖差動出口。

任意一相差電流：

任意一相制動電流：

在平衡補償和電流相位校正后，進(jìn)行保護(hù)中的差流計算。

1.1 平衡補償

由于實際選用的電流互感器變比，同理論計算得出的電流互感器變比不一致，這將會產(chǎn)生不平衡差流，此差流可以采用軟件的方法來進(jìn)行補償；而且精度很高，在此將補償系數(shù)作為整定值。

將某一側(cè)作為基準(zhǔn)側(cè)，將其余側(cè)的額定電流都換算到基準(zhǔn)側(cè)額定電流。

對Y0/Y/Δ接線的變壓器，可以設(shè)高壓側(cè)為Y0側(cè)，其余兩側(cè)為Y側(cè)和Δ側(cè)。

平衡系數(shù)1：k1=I1/I2；

平衡系數(shù)2：k2=I1/I3；

式中：k1、k2分別為另兩側(cè)的平衡系數(shù)；

變壓器三側(cè)的二次額定電流分別為I1、I2、I3；

在整定計算時，用平衡系數(shù)K1乘以一側(cè)電流，用平衡系數(shù)K2乘以另一側(cè)電流。

當(dāng)k1， k2的值整定為1時，則不進(jìn)行補償。

雖然在理論上平衡系數(shù)不受到限制，但按上述基準(zhǔn)電流計算的平衡系數(shù)最好不大于3或4。

1.2 電流相位的校正

當(dāng)各側(cè)CT二次側(cè)均采用星形接線時，則其二次電流將直接接入保護(hù)裝置。

由軟件依據(jù)裝置參數(shù)表中的接線方式，對各側(cè)CT的二次電流相位進(jìn)行自動校正。

如果檢測到變壓器各側(cè)的接線相同，則不會進(jìn)行相位校正。

對Y0/Y/Δ接線形式的變壓器，校正Y0、Y接線側(cè)的電流相位，方法如下：

式中：是Y側(cè)CT二次電流；是校正后的各相電流；

1.3 差電流速斷保護(hù)

差電流速斷保護(hù)在區(qū)內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重故障時，它能快速切除故障，只要其中任何一相差電流大于整定值，它不經(jīng)過制動判別就會動作出口并跳閘。

圖中： YB=1為差速斷保護(hù)軟壓板投入，Isd為差速斷保護(hù)定值；

Iaxcl、Ibxcl、Icxcl分別表示為A相、B相和C相差流。

1.4 比率制動差動保護(hù)

當(dāng)發(fā)生穿越性故障時，為保證差動保護(hù)不誤動，通常設(shè)置為兩段式比率制動特性，其動作依據(jù)為：

其中：Icl是差電流，Id是動作電流，IGd是制動電流的拐點定值；

k是比率制動特性斜率，Izd是制動電流，Iset是差動定值；

圖2中：YB=1表示差動保護(hù)的軟壓板投入；

Ida、Idb、Idc分別是A相、B相、C相的動作電流，Icd為差動定值；

CB1=1表示為二次諧波制動投入，CB2=1表示為CT斷線閉鎖差動投入；CB3=1表示為自動解除閉鎖投的入；

Icl表示為任意一相差電流，IBS表示為斷線閉鎖電流定值。

1.5 二次諧波制動

設(shè)置二次諧波制動可以在區(qū)外故障經(jīng)保護(hù)切除后的電壓恢復(fù)過程中，或者空載變壓器投入而產(chǎn)生很大的勵磁涌流時，來有效防止差動保護(hù)的誤動。勵磁涌流閉鎖的判據(jù)，通常采用差電流中二次諧波的含量與基波的比值，制動判據(jù)表示如下：

I2≥KC*Il

其中：Il是差流中的基波電流；I2是每相差電流中的二次諧波電流，KC是二次諧波制動系數(shù)。若有一相滿足制動條件時，將會閉鎖差動保護(hù)。

1.6差流越限告警

正常情況下監(jiān)視各相差流，若任一相差流大于越限定值時，經(jīng)延時將發(fā)差流越限告警。

1.7CT斷線檢測

設(shè)有CT斷線閉鎖和報警功能，以防止CT二次斷線時保護(hù)誤動。

考慮一相斷線的情況。

當(dāng)負(fù)荷電流大于0.2倍的基準(zhǔn)側(cè)二次額定電流時，將啟動CT斷線告警功能。在正常的情況下：檢查所有相別電流，當(dāng)只有一相無流時，則判定為該相CT斷線。當(dāng)差動保護(hù)啟動時，某側(cè)三相電流中，若任一相沒有電流，且其余側(cè)三相電流均無變化時，就判定為CT斷線，發(fā)出CT斷線告警信息；且可設(shè)置閉鎖或者不閉鎖差動保護(hù)出口。當(dāng)自動解除斷線閉鎖投入時，若斷線后差流超過斷線閉鎖電流的定值，則會自動解除閉鎖允許差動出口。發(fā)CT斷線閉鎖解除的信息。

結(jié)論，變壓器差動保護(hù)對保護(hù)區(qū)外故障不會動作，因此，差動保護(hù)不需要與相鄰元件的保護(hù)相互配合，而在區(qū)內(nèi)故障時，可以瞬時動作，是最準(zhǔn)確和可靠的保護(hù)。

參考文獻(xiàn)

[1]《變壓器、高壓并聯(lián)電抗器和母線保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計規(guī)范》Q/GDW 175—2008

[2]《微機變壓器組保護(hù)裝置通用技術(shù)條件》DL/T 770

作者簡介

任麗茹（出生年月1975.2）、性別：女、工作單位：哈爾濱電氣集團阿城繼電器有限責(zé)任公司，職稱：工程師、職務(wù)：設(shè)計員、學(xué)歷：大專、主要研究方向：發(fā)電廠及變電站保護(hù)和自動化監(jiān)控系統(tǒng)。