变压器纵差保护及不平衡电流消除措施
5、3 变压器的差动保护1
• 电力变压器在运行时,由于联接组别和变 比不同,各侧电流大小及相位也不同。需 通过数学方法对TA联接和变比进行补偿。 消除电流大小和相位差异。 • 变压器各侧电流互感器采用星形接线,二 次电流直接接入本装置。电流互感器各侧 的极性都以母线侧为极性端。变压器各侧 TA 二次电流相位由软件调整,装置采用 Y->∆ 变换调整差流平衡。
QF1
TA1
KD
K1
Iop
TA2
QF2
变压器励磁电流形成的不平衡电流
励磁涌流具有如下特点:
(1)其值在初始很大,可达额定电流的5一10倍。 (2)含有大量非周期分量和高次谐波分量,且随时间衰减。 在起始瞬间,励磁涌流衰减的速度很快,对于一般的中小型 变压器,经0.5~1秒后,其值不超过额定电流的0.25~0.5倍 ,大型变压器励磁涌流的衰减速度较慢,衰减到上述值要2~ 3s,即变压器的容量越大,衰减越慢,完全衰减需要十几秒 时间 (3)其波形有间断角,
1 多发生的不正确动作类型
统计表明,经常发生的差动保 统计表明, 护不正确动作的类型有: 护不正确动作的类型有:正常运行 系统无故障及无冲击)的误动, 时(系统无故障及无冲击)的误动, 区外故障时误动、 区外故障时误动、系统短路故障被 切除时误动。 切除时误动。
2 不正确动作原因分析 (1)变压器正常运行时差动保护误动
(2)区外故障切除时的误动 区外故障被切除时, 区外故障被切除时,流过变压器的电流突然减小 到额定负荷电流之下。在此暂态过程中, 到额定负荷电流之下。在此暂态过程中,由于电流中 自由分量的存在,使两侧差动TA TA二次电流之间的相位 自由分量的存在,使两侧差动TA二次电流之间的相位 短时(40~60ms)发生了变化,在差动元件中产生差流。 短时(40~60ms)发生了变化,在差动元件中产生差流。 两侧差动TA的暂态特性相差越大,差流值越大, TA的暂态特性相差越大 两侧差动TA的暂态特性相差越大,差流值越大,持续 的时间就越长。又由于流过变压器的电流较小, 的时间就越长。又由于流过变压器的电流较小,差动 元件的制动电流较小; 元件的制动电流较小;当差动元件拐点电流整定得过 大时,差动元件处于无制动状态。此时, 大时,差动元件处于无制动状态。此时,若初始动作 电流定值偏小,保护容易误动。 电流定值偏小,保护容易误动。
变压器差动保护的不平衡电流及减小不平衡电流的方法基础知识讲解
Iop.r (Iunb )
无制动
3
a
2
Kres tg
1
(一般取0.3~0.4)
I unb . max
Ik.max Ires (Ik )
2. 微机纵差动保护的比率制动特性
I set.r
I set. max
aC
IA set.min
动作判据
B
Ires
I I res.g
res.max
I I set.r
set.min
Iset.r Iset.min K (Ires I ) res.g
当Ires Ires.g 当Ires Ires.g
定值整定:
➢ 最小动作电流:按躲过变压器在正常运行条 件下产生的不平衡电流整定
Iset.min Krel (fza U 0.1Kst )IN
Iset.min 很小时,取 Iset.min (0.2 ~ 0.5)IN
5. 带负荷调整变压器分接头产生的不平衡电流ຫໍສະໝຸດ nTA2 nTA1nT
或
nTA2 nT
nTA1
3
Iunb UIk.max
6.2.3 具有制动特性的差动继电器
(Differential relay with restraint characteristic)
1. BCH-1型差动继电器的制动特性
铁芯中剩磁的大小和方向 变压器铁芯的饱和磁通
防止励磁涌流影响的方法
采用具有速饱和铁芯的差动继电器 采用间断角原理的差动保护 利用二次谐波制动 利用波形对称原理的差动保护
2. 三相变压器接线产生的不平衡电流
.
nTA1
.
I
A
2
.
.
变压器纵差保护原理及不平衡电流分析
才能满 足要求 , 但这在运行中是不可能 的。因此 , 变压器分接
头位 置 的改 变 , 会 在差 动继 电器 中产 生 不 平 衡 电 流 , 与 电 就 它
另外 ,由于纵差保护的构成 原理是基于 比较变压器各侧
电 流 的 大小 和 相 位 ,因 此 受 到 变 压器 各 侧 电流 互 感 器 以 及 诸
不平 衡 电 流 的克 服 方 法 。
[ 键 词]变压 器 ; 差 保 护 ; 平衡 电流 关 纵 不
纵差保护是一切电气主设备 的主保护 , 它灵敏度高 、 选择 性 好, 在大的变压器保护 l - . 运用纵差保护较 为成功 。但是 , 变 压器纵差保护一直存在励磁 涌流难 以鉴定的问题 ,虽然已经
压调节范围有关 , 也随一次 电流的增大而增大。
22 暂 态 情 况 下 的 不 平衡 电流 . 221 由 变 压器 励 磁 涌 流产 生 , .
多因素 的影响 , 变压器在 正常运行和外部发生故 障时 , 其动差 保护回路 中有不平衡电流 , 纵差保护处于不利的条件下工作 。 为保证变压器纵差保护的正确灵敏动作 ,必须对其 回路 中的 不平衡电流进行分析 , 出产生的原 因, 找 采取措施予以消除 。
变压 器的励磁 电流仅 流经变压器接通 电源的某一侧 , 对 差动 回路来说 ,励磁电流的存 在就相 当于变压器 内部故障时 的短路电流 , 因此 , 它必然给纵差保 护的正确1 作带来不利影 二
感器的传变特性很难保持一致 , 而出现较大 的不平衡电流 。因
此 采 用 带制 动特 性 的原 理 , 部 短 路 电流 越 大 , 动 电流 也 越 外 制 大 , 电器 能够 可 靠 制 动 : 继
经按 某一运行方式下 的变压器变 比调整好 ,则 当变压器带 负 荷调压时 , 其变 比会改 变 , 时 , 差保护就得重新进行调整 此 纵
变压器的纵差动保护原理及整定方法
热电厂主变压器的纵差动保护原理及整定方法浙江旺能环保股份有限公司 作者:周玉彩一、构成变压器纵差动保护的基本原则我们以双绕组变压器为例来说明实现纵差动保护的原理,如图1所示。
由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同,因此,为了保证纵差动保护的正确工作,就必须适当选择两侧电流互感器的变比,使得在正常运行和外部故障时,两个二次电流相等,亦即在正常运行和外部故障时,差动回路的电流等于零。
例如在图1中,应使图 '2I =''2I = 。
同的。
这个区别是由于线路的纵差动保护可以直接比较两侧电流的幅值和相位,而变压器的纵差动保护则必须考虑变压器变比的影响。
二、变压器纵差动保护的特点变压器的纵差动保护同样需要躲开流过差动回路中的不平衡电流,而且由于差动回路中不平衡电流对于变压器纵差动保护的影响很大,因此我们应该对其不平衡电流产生的原因和消除的方法进行认真的研究,现分别讨论如下: 1、由变压器励磁涌流LY I 所产生的不平衡电流变压器的励磁电流仅流经变压器的某一侧,因此,通过电流互感器反应到差动回路中不能平衡,在正常运行和外部故障的情况下,励磁电流较小,影响不是很大。
但是当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时,由于电磁感应的影响,可能出现数值很大的励磁电流(又称为励磁涌流)。
励磁涌流有时可能达到额定电流的6~8倍,这就相当于变压器内部故障时的短路电流。
因此必须想办法解决。
为了消除励磁涌流的影响,首先应分析励磁涌流有哪些特点。
经分析得出,励磁涌流具有以下特点:(1) 包含有很大成分的非周期分量,往往使涌流偏向于时间轴的一侧 ; (2) 包含有大量的高次谐波,而以二次谐波为主; (3) 波形之间出现间断,在一个周期中间断角为ɑ。
根据以上特点,在变压器纵差动保护中,防止励磁涌流影响的方法有: (1) 采用具有速饱和铁心的差动继电器;İ1′′ n İ1′(2) 利用二次谐波制动;(3) 鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别等。
分析主变纵差动保护不平衡电流原因及解决方法(2)
分析主变纵差动保护不平衡电流原因及解决方法(2)对于由电流互感器计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流可采用2种方法来克服:一是采用自耦变流器进行补偿。
通常在变压器一侧电流互感器(对三绕组变压器应在两侧)装设自耦变流器,将LH输出端接到变流器的输入端,当改变自耦变流器的变比时,可以使变流器的输出电流等于未装设变流器的LH的二次电流,从而使流入差动继电器的电流为零或接近为零。
二是利用中间变流器的平衡线圈进行磁补偿。
通常在中间变流器的铁心上绕有主线圈即差动线圈,接入差动电流,另外还绕一个平衡线圈和一个二次线圈,接入二次电流较小的一侧。
适当选择平衡线圈的匝数,使平衡线圈产生的磁势能完全抵消差动线圈产生的磁势,则在二次线圈里就不会感应电势,因而差动继电器中也没有电流流过。
采用这种方法时,按公式计算出的平衡线圈的匝数一般不是整数,但实际上平衡线圈只能按整数进行选择,因此还会有一残余的不平衡电流存在,这在进行纵差保护定值整定计算时应该予以考虑。
2、由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流的克服方法对于由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流可以通过改变LH接线方式的方法(也称相位补偿法)来克服。
对于变压器Y形接线侧,其LH采用△形接线,而变压器△形接线侧,其LH采用Y形接线,则两侧LH二次侧输出电流相位刚好同相。
但当LH采用上述连接方式后,在LH接成△形侧的差动一臂中,电流又增大了3倍,此时为保证在正常运行及外部故障情况下差动回路中没有电流,就必须将该侧LH的变比扩大3倍,以减小二次电流,使之与另一侧的电流相等。
3、由变压器外部故障暂态穿越性短路电流产生的不平衡电流的克服方法在变压器外部故障的暂态过程中,使纵差保护产生不平衡电流的主要原因是一次系统的短路电流所包含的非周期分量,为消除它对变压器纵差保护的影响,广泛采用具有不同特性的差动继电器。
对于采用带速饱和变流器的差动继电器是克服暂态过程中非周期分量影响的有效方法之一。
变压器的差动保护
2、由变压器两侧电流互感器变流比选择引起的不平衡电流及其消除措施 由于变压器的电压比和电流互感器的变流比各有标准,因此不太可能使之完全 配合恰当,从而不太可能使差动保护两边的电流完全相等,这就必然在差动回路 中产生不平衡电流,为了消除这一不平衡电流,可在电流互感器的二次回路接入 一个自耦电流互感器来进行平衡,或利用速饱和电流互感器中的平衡线圈或专门 的差动继电器中的平衡线圈来实现平衡,消除不平衡电流。 3、 由变压器励磁涌流引起的不平衡电流及其减小措施 由于变压器空载投入时产生的励磁涌流只通过变压器的一次绕组,而二次绕组 因开路而无电流,从而在差动回路中产生相当大的不平衡电流。这可通过在差动 回路中接入速饱和电流互感器,继电器则接在速饱和电流互感器的二次侧,以减 小励磁涌流对差动保护的影响。 此外,在变压器正常运行和外部短路时,由于变压器两侧电流互感器的型式和 特性不同,从而也在差动回路中产生不平衡电流。变压器分接头电压的改变,改 变了变压器的电压比,而电流互感器的变流比不可能相应改变,从而破坏了差动 回路中原有的电流平衡状态,也会产生新的不平衡电流。……总之,产生不平衡 电流的因素很多,不可能完全消除,而只能设法使之减小到最小值。
路时,变压器一次侧电流互感器TA1的二次电流 I1' 与变压器
二次侧电流互感器TA2的二次电流
I
' 2
相等或接近相等,因此
流入电流继电器KA(或差动继电器KD)的电
流
I KA
I1'
I
' 2
0
,继电器KA(或KD)不动作。而在差动保
护的保护区内k-2点发生短路时,对于单端供电的变压器来
说,I2' 0 ,因此 IKA I1' ,超过继电器KA(或KD)所整定的动 作电流 Iop(d) ,使KA(或KD)瞬时动作,然后通过出口继电器
4.电力变压器的纵联差动保护(二)-不平衡电流及相应措施(课件)
3
nT
二、纵差动保护的不平衡电流及相应措施
2.由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流
(2)消除不平衡电流的措施 2)微机保护平衡系数折算法(通过软件实现) 方法是:在微机中,变压器的差动保护利用软件算法对变压
器各侧的相位和幅值进行校正。最常用的算法TA1、TA2全部接成 星形接线,仿照前面所述的常规接线的处理方法,对变压器星型 侧电流按两相电流差处理方式进行相位补偿。
Y A2
I
Y A2
I
BY2-I
Y C2
I
Y B2
I
D c2
I
D a2
I
D b2
I
D c2
I
D a1
a
I
D b1
b
I
D c1
c
I
D a1
I
D a1
变压器△侧:
I
D b1
I
D b1
I
D c1
图3-12 变压器正常运行时 TA一次侧电流向量图
I
D c1
图3-13 变压器正常差流回路 两侧电流向量图
图3-11 YNd11接线变压器纵差动接线图
二、纵差动保护的不平衡电流及相应措施
2.由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流
(2)消除不平衡电流的措施
由于变压器高压侧的TA1是三角形接线,流进差动继电器KD3
的电流为TA1的线电流是TA1相电流的 3 倍,即
ICY2
I
Y A2
3I
Y C2
如果要在正常运行时,流进KD3的差动电流为零,则需满足:
(
I
Y A1
IBY1) / nT
I
D b1
不平衡电流对变压器纵差保护的影响分析与措施
[ yw r s rnf m r ogtdnl ieet l rt t n n aac urn Ke o d ]t s r e ;l i ia df rni oe i ;u b l ec r t a o n u f a p co n e 由于变 压器各 侧 电压等 级 、 组接 线方 式 、 绕 电流
An l ss a d M e s r s o he Un l nc a y i n a u e f t ba a e Cur e nfue c n t r ntI l n e o he Tr n f r e ng t di a fe e i lPr t c i n a s o m r Lo iu n lDif 不 同 , 以及 变 压 器 的励 磁 涌 流 流 互感器 的二 次绕 组 接 成 三角 形 , 压 器 三 角 形侧 变
3个 电流 互感 器 的二 次绕 组 接 成 星 形 , 二 次 电 流 把
的相位 校正 过来 。
等原因, 使变 压器 纵差 保护 的不平 衡 电流较 大 。
式 中 K K —— 分别 为 适 应 相 位 补 偿 而 采 用 姒 、
V0. 132 № 5 0c. 00 t2 8
湖 北 电 力
箜0鲞 塑 2 8 笙 月 0 0 年1
不 平衡 电流 对 变压 器 纵 差保 护 的 影 响分 析 与 措 施
汪 东 洲
( 北省 孝 昌县供 电公 司 ,湖 北 孝 感 湖 420 ) 300 [ 摘 要 ] 变压 器纵 差保 护的 差动 回路 中 出现 的不 平衡 电流越 大 , 护 的 灵敏 度也 就 越低 。 因此 保
电力变压器纵差保护常见问题分析
电力变压器纵差保护常见问题分析(1)首先有必要一提的是最常见的问题便是安装过程中消失的问题;目前常见的电流互感器,出厂时都在外壳上明确标注P1、P2;抽头S1、S2;意思是当CT一次侧的电流由P1流向P2时,二次侧感应电流的方向为S1到S2。
差动装置取的是爱护区域两端的两个CT的二次侧感应电流进行计算,此时就肯定要留意差动爱护装置本身的固有特性:是180度接线还是0度接线。
所谓180度接线要求,就是对两端两个CT进入爱护装置的电流求和,和为零时不动作;0度接线要求就是对两端两个CT进入爱护装置的电流求差值,差值为零时不动作。
安装作业人员甚至一些设计人员经常由于对该原理的模糊导致对于发电机的差动爱护习惯性设置为0接线,对变压器采纳180接线;这就与很有可能与差动爱护装置本身的计算属性要求不符,继而造成差动爱护的误动作。
虽然现在的自适应接线方式的差动爱护装置很好的解决了这个问题,但这种装置电厂普及度不高,极易消失问题,这就要求现场人员在施工过程中要严格校验。
(2)差动继电器的电流回路接线问题,现在电力变压器主要分为干式变压器和油浸式变压器两类,在变压器的规格参数中有一项被称之为联接组标号。
也就是平常说的接线方式。
暂以常规的Dyn11来阐明差动继电器电流回路接线问题。
依据基础电路理论,角型接法的线电压比星型接法的相电压超前30度,所以就变压器自身来说高压侧的电流会超前低压侧30度。
那么假如两侧的CT采纳相同的接线方式的话,在高压侧CT处产生的二次电流也会比低压侧CT产生的二次电流在相位上相差30度,那么正常运行时也就可能超过爱护定值造成误动。
对此问题现在普遍采纳转变CT二次绕组接线方式的方法来解决。
以Dyn11为例来说明,高压侧采纳三角形接线,那么高压侧对应的CT的二次绕组就采纳星型接线;低压侧采纳星型接线,那么低压侧对应的二次绕组就采纳角型接线;这样一次侧虽然高压侧的感应的线电压虽然会比低压侧感应的相电压超前30度;但由于接线方式,星型接法的CT的感应电流会比角型接法的CT的感应电流滞后30度。
变压器的差动保护
I2 0 IKA I1
继电器瞬时动作
㈡ 变压器差动保护中的不平衡电流 及其减小措施
理论上,正常运行和区外故障时,IKA=I1"- I2"=0 。 实际上,很多因素使IKA= Idsp≠0 。(Idsp为不平衡电流)
(1)由于变压器励磁涌流引起的不平衡电流。 在变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时,则可能有很大的励磁电流(即励磁涌
Krel—可靠系数 ,取 1.3~1.5
(三)变压器差动保护动作电流的整定
(3)电流互感器二次回路断线时不应误动作,即躲过变压器正常运行时的最大负荷电 流IL.max。负荷电流不能确定时,可采用变压器的额定电流INT
Iop(d ) K I rel Lmax ILmax (1.2 ~ 1.3)I1NT
变压器的差动保护
电流速断保护虽然动作迅速,但它有保护“死 区”,不能保护整个变压器.过电流保护虽然能保 护整个变压器,但动作时间较长。气体保护虽然 动作灵敏,但它也只能保护变压器油箱内部故障。
GB50062-92规定10000kVA及以上的单独运行变 压器和6300kVA及以上的并列运行变压器,应装 设差动保护;
其影响,用以提高差动保护灵敏度是可能的。
(三)变压器差动保护动作电流的整定
(1)躲过变压器外部短路时的最大不平衡电流Idsq.max
Iop(d ) K I rel dsqmax
Krel—可靠系数 , 取1.3
(2)躲过变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复时的励磁涌流
Iop(d ) Krel I1N T
6300kVA及以下单独运行的重要变压器,也可 装设差动保护。
当电流速断保护灵敏度不符合要求时,宜装设 差动保护。
浅谈变压器纵差保护的不平衡电流
只 能根据 一 定 的变压 器变 比计算 和 调整, 使差 动 回路达 到 平衡 。 当变压器 分 接头 改变 时 , 就破坏 了平衡 , 出现 了新 的 不平 衡 电流, 了避 免不 平衡 电流 并 为 的影 响, 在整 定保护 的动 作 电流 时应给 予相 应 的考虑 , 即提 高保 护 的动作整 定
中 图分类 号 :M 7 T 72 文 献标 识码 : A 文章编 号 :09 94 (00 1 0 90 10 — 1X 2 1) 卜0 1— 1
变压 器 差动保 护 是变 压器 的主 保 护, 一般 采 用 的是 带制 动特 性 的 比率差 动 保护 , 因其所 具有 的区 内故 障可靠 动 作, 区外 故障 可靠 闭锁 的特 点使其 在系 统 内得到 了 广泛 的 运用 。变 压 器差 动 保 护是 按 照循 环 电流 原理 构 成 的 。在 次 电流 大 小相 等, 向相 反, 方 在继 电器 中 电 流 等 于零 , 因此差 动 保护 不 动作 。然而 , 由于变 压 器 实 际运行 中引起 的种种 不 平衡 电流, 使得 差 动继 电器 的动 作 电流 增 大, 而 降低 了保 护 的灵 敏 度 。 从 1变压 器 纵差 保 护基 本原 理 作为 变 压器 内部 故障 的主 保护 , 纵差 保 护将 有许 多特 点 和 困难 。变压 器 具 有两 个或 更 多个 电压 等级 , 构成 纵 差保 护所 用 电流 互感 器 的额 定参 数 各不 相 同, 由此产 生的 纵差保 护不 平衡 电流 将 比发 电机 的大得 多, 差保护 是利 用 纵 比较被保 护 元件 各端 电 流的 幅值 和相位 的原理 构 成的 , 据 K L 根 C 基本 定理 , 当 被保 护 设 备无 故 障 时恒 有 各流 入 电 流之 和 必 等于 各 流 出 电流 之和 。当被保 护 设备 内部本 身发 生故 障时, 短路 点成 为一 个新 的端 子, 此时 电流 大于0 但 是 , 实 际 上在 外 部发 生 短 路 时还 存 在 一 个 不平 衡 电流 。
变压器纵差动保护不平衡电流产生的原因
变压器纵差动保护不平衡电流产生的原因
变压器纵差动保护是一种重要的保护装置,用于检测和保护变压器主绕组的不平衡电流。
不平衡电流产生的原因有以下几个方面:
1. 负载不平衡:当变压器的负载不均匀分布在各相上时,会导致不平衡电流的产生。
例如,当负载过于集中在一相上,而其他相的负载较轻时,就会出现不平衡电流。
2. 接地故障:当变压器的绝缘系统存在接地故障时,会导致绕组发生短路,从而产生不平衡电流。
3. 相间短路:当变压器的两个相之间发生短路时,会导致电流在相间流动,引起不平衡电流的产生。
4. 绕组接触不良:变压器的绕组接触不良或电气连接故障,如接线头松动、腐蚀等,会导致不平衡电流的产生。
5. 电源故障:当供电系统出现相间电压偏差、频率偏差等问题时,也会导致变压器的不平衡电流。
为了防止不平衡电流引发变压器损坏或事故,我们使用变压器纵差动保护系统来监测和保护变压器的运行。
该保护系统通过检测主绕组上的电流差异来判断是否有不平衡电流产生,并在必要时切断电流。
总之,变压器纵差动保护不平衡电流产生的原因主要包括负载不平衡、接地故障、相间短路、绕组接触不良和电源故障等。
变压器纵差保护不平衡电流产生的原因
变压器纵差保护不平衡电流产生的原因
变压器纵差保护是一种保护措施,旨在保护变压器免受不平衡电流的损害。
不平衡电流是指变压器的三相电流在幅值、角度或波形不一致的情况下运行。
造成变压器纵差保护动作的原因主要有以下几点:
1. 供电线路故障:供电线路的故障,如相间短路、接地故障等,可能导致供电电流不平衡,进而引起变压器的不平衡电流。
2. 负载的不平衡:变压器负载的不平衡也是产生不平衡电流的常见原因。
当负载不平衡时,三相电流的幅值、角度或波形会有所不同,引起不平衡电流的流动。
3. 非线性负载:非线性负载对变压器产生谐波电流,这些谐波电流会导致不平衡。
4. 变压器内部故障:变压器内部的故障,如绕组短路、接地故障等,也可能导致不平衡电流的产生。
需要注意的是,变压器纵差保护主要用于检测和清除不平衡电流的瞬时过流,而不能用于检测长时间内的负荷不平衡。
对于持续时间较长的负载不平衡,需要采取其他措施进行监测和调整。
变压器的纵联差动保护
变压器的纵联差动保护众所周知,纵差保护是一切电气主设备的主保护,它灵敏度高、选择性好,在变压器保护上运用较为成功。
它可以用来反映变压器绕组的相间短路故障、中性点接地侧绕组的接地故障以及引出线的相间短路故障、中性点接地侧引出线的接地故障。
但是变压器纵差保护一直存在励磁涌流难以鉴定的问题,虽然已经有几种较为有效的闭锁方案,又因为超高压输电线路长度的增加、静止无功补偿容量的增大以及变压器硅钢片工艺的改进、磁化特性的改善等因素,变压器纵差保护的固有原理性矛盾更加突出。
纵差保护还受到互感器采集不平衡电流的影响,在本章将研究纵差保护的基本原理、不平衡电流的产生及克服方案。
1变压器纵差保护基本原理按照反应电流和电压量变化构成的保护装置,测量元件限于装设在被保护元件的一侧,无法区别被保护范围末端和相邻范围始端的故障。
为了保证动作的选择性,在整定动作参数时必须与相邻元件的保护相配合,一般采用缩短保护区(降低灵敏度)或延长动作时限(降低速动性)的方法来获得选择性。
但从保证系统稳定运行和减轻故障变压器的损失及避免扩大事故的要求来看,希望能快速切除被保护范围内任意地点发生的故障。
如果保护装置的测量元件能同时反应被保护设备两端的电量时,就能正确判断被保护范围区内和区外的故障。
被保护元件发生内部和外部故障时,其各侧功率方向或电流相位是有差别的,因而根据比较被保护元件各端电流大小和相位差别的方法而构成的纵联差动保护,获得了广泛的应用。
采用差动继电器作保护的测量元件,用来比较被保护元件各端电流的大小和相位之差,从而判断保护区内是否发生短路。
由于纵联差动保护只在保护区内短路时才动作,不存在与系统中相邻元件保护的选择性配合问题,因而可以快速切除整个保护区内任何一点的短路,这是它的可贵优点。
但是,为了构成纵联差动保护装置,必须在被保护元件各端装设电流互感器,并将它们的二次线圈用辅助导线连接起来,接差动继电器。
由于受助导线条件的限制,纵向连接的差动保护仅限于用在短线路上,对于发电机、变压器及母线等,则可广泛采用纵联差动保护实现主保护。
变压器纵差不平衡电流
浅析变压器纵差不平衡电流摘要:作为变压器内部故障的主保护,纵差保护有许多特点和困难。
变压器具有两个或两个以上电压等级,由于构成纵差保护的电流互感器的额定参数各不相同,由此产生的纵差保护不平衡电流很大。
本文主要研究了由励磁电流所产生的不平衡电流及解决措施、由变压器各侧电流相位不同而引起的不平衡电流、由各侧电流互感器的型号不同而引起的不平衡电流以及由变压器外部故障暂态穿越性短路电流产生不平衡电流及解决措施。
关键词:变压器;纵差保护;不平衡电流中图分类号:tm67 文献标识码:a 文章编号:1009-0118(2011)-11-0-01理论上,变压器外部短路接地时,流入变压器的电流等于流出变压器的电流,但是实际上在外部发生短路时由于存在不平衡电流,使得流入变压器的电流不等于流出变压器的电流。
当外部发生短路故障时,因为外部短路电流大,特别是暂态过程中含有非周期分量电流,使电流互感器的励磁电流急剧增大,而呈饱和状态使得变压器两侧互感器的传变特性很难保持一致,而出现较大的不平衡电流。
另外,由于纵差保护的构成原理是基于比较变压器各侧电流的大小和相位,受变压器各侧电流互感器以及诸多因素影响,变压器在正常运行和外部故障时,其纵差保护回路中有不平衡电流,使纵差保护处于不利的工作条件下。
为保证变压器纵差保护的正确灵敏动作,必须对其回路中的不平衡电流进行分析,找出产生的原因,采取措施予以消除。
一、由励磁电流所产生的不平衡电流及解决措施变压器的励磁电流仅流经变压器接通电源的那一侧,对差动回路来说,励磁电流的存在就相当于变压器内部故障时的短路电流,因此,它必然给纵差保护的正确工作带来不利影响。
变压器励磁电流的大小取决于磁路电感的数值,而电感的大小取决于变压器铁芯的饱和程度,所以励磁电流的大小由变压器铁芯的饱和程度决定。
变压器正常运行时,励磁电流一般不会超过额定电流的2%~5%;当外部短路时,变压器电压降低,励磁电流更小,因此,在正常运行和外部短路时励磁电流对纵差保护的影响常常可忽略不计。
变压器差动保护问题分析及措施
变压器差动保护问题分析及措施【摘要】在电力系统中电力变压器是十分重要和必不可少的设备。
它的故障将会给系统的正常供电和安全运行带来严重的后果,因此,变压器主保护:差动保护的正确动作至关重要。
为提高差动保护正确动作率,我们还要在工作中总结问题,分析问题,并提出改进措施,提高电网的安全运行。
【关键词】变压器;差动保护按差动原理构成的继电保护装置具有动作速度快,灵敏度高,不受外部短路影响,不受系统振荡影响等优点。
因而差动原理在构成继电保护装置上得到了广泛的应用。
当差动原理用于保护变压器时,需要解决在构成其他设备差动保护时,也会遇到一些特殊的问题,本文分析了一些问题及改进措施。
1.变压器纵差保护问题分析与措施变压器的高、低压侧是通过电磁联系的,故仅在电源的一侧存在励磁电流,它通过电流互感器构成差回路中不平衡电流的一部分。
在正常运行情况下,其值很小,小于变压器额定电流的3%。
当发生外部短路故障时,由于电源侧母线电压降低,励磁电流更小,因此,在这些情况下的不平衡电流对差动保护的影响一般可以不必考虑。
但在变压器空载投入电源或外部故障切除后电压恢复过程中,则会出现励磁涌流。
特别是在电压过零时刻合闸时,变压器铁芯中的磁通急剧增大,使铁芯瞬间饱和,这时出现数值很大的冲击励磁电流(可达5~10倍的额定电流),通常称为励磁涌流。
图1为一500kV变压器合闸时励磁涌流的电流波形图(由RCS-978所录,也就是说从电流互感器二次所见到的波形)。
由图可见,励磁涌流IE中含有大量的非周期分量与高次谐波,因此励磁涌流已不是正弦波,且可能在最初瞬间完全偏于时间轴的一侧。
励磁涌流的大小和衰减速度,与合闸瞬间外加电压的相位、铁芯中剩磁的大小和方向、电源容量、变压器的容量及铁芯材料等因素有关。
对于单相的双绕组变压器,在其它条件相同的情况下,当电压瞬时值过零时合闸,励磁电流最大;如果在电压瞬间值最大时合闸,则不会出现励磁涌流,而只有正常的励磁电流。
变压器纵差保护
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I C I C
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变压器纵差保护的Y,dll接线
将变压器Y侧的电流 互感器二次绕组接成 ,而 将变压器 侧的电流互感器 二次绕组接成Y形,以补偿 30º 的相位差。
两侧电流互感器采用相位 补偿接线后,纵差保护两臂的电 I I I I bY 与 流同相,即 I 与 , , 与 分别同相。 I 因将Y侧的电流互感器二次 绕组接成 ,故其接入差动臂的 电流是电流互感器二次电流的 3 倍。为使正常情况下,每相两臂 中的电流大小相等,其电流互感 器的变比应增大 3 倍。
(3)励磁涌流有明显的间断角。差动保护 为了躲过励磁涌流影响,要充分利用 涌流间断角这一特征。 (4)克服励磁涌流引起的差动保护误动的 方法是延长保护的动作时间,以此来 躲过励磁涌流影响,但将失去保护装 置最可贵的特性——快速性,当然是 不可取的。
3. 抑制励磁涌流对差动保护影响的办 法: (1)采用带有速饱和特性变流器的变 压器差动保护。例如用电磁式DL型 电流继电器与FB-1型速饱和变流器 组成的差动保护。 (2)带有短路线圈的直流助磁特性的 差动保护。BCH-2 (3)带有制动和助磁特性的差动保护。 BCH-1
当变压器空载投入或外部故障切 除后电压恢复时,将可能出现很大 的励磁涌流。这是因为变压器在稳 态工作情况下,铁芯中的磁通滞后 于外加电压90º ,在空载投入的瞬间 恰好电压瞬时值u=0时,则铁芯中 。 应具有负磁通 m
d e N dt
但铁芯中的磁通不能突变。因此, 这时必将产生一个幅值等于正磁通的 ,将负磁通抵消, 非周期分量的磁通 m 经过半个周期后,如果不计非周期分 量磁通衰减,铁芯中两个磁通极性相 同。总磁通幅值将达到2倍正磁通 , 使铁芯处于高度饱和状态, 励磁涌流 2 m 的数值很大。
变压器纵差保护不平衡电流消除措施的研究
S c 科 i e n c e & 技 T e c h 视 n o l o g y 界 V i s i o n
变压器纵差保护不平衡电流消除措施的研究
范 玉宽 ( 阳城 国际发 电有 限责任公 司 , 山西 阳城 0 4 8 1 0 2 )
【 摘 要】 变压器纵差保护 的差动回路 中出稳 态情况下和暂态情 况下影响差
动保 护的不平衡 电流产生的主要原 因, 并提 出了 相应 有效 的防范措施。 【 关键词 】 局部放电 ; 超声波; 超 高频 纵差保护作为大容量变压器 的主保护 , 其灵敏度 高、 选择性好。 可 误差 曲线选择的电流互感器在变压器稳态外部短路时 . 就会 处于饱 和 以反映变压器绕 组的相间短路 故障 、 绕组 的匝间短路 故障 、 中性点接 状态 , 再加上非周期分量 的作用 , 则铁心将严重饱和。因而 , 电流互感 地侧绕组 的接地故障以及引出线 的相间短路故障、 中性点接地侧 引出 器 的二次电流的误差更大 , 暂态过程中的不平衡电流也将更 大。
线 的 接地 故 障 2 变 压 器 纵 差保 护 中不 平 衡 电流 的克 服 方 法 由于变压器 在运行 与结构上的一些特点 . 如 绕组 接线方式 、 电流
互感器型式和变 比不同 . 变压器励磁涌流 等. 在保 护范围 内即使没有 从造成不平衡 电流的原 因分析可见 . 如不采取适当的抑制消除措 发生故障 . 也将造成变压器纵差保护差 电流 回路中存 在较 大的不平衡 施 。 流人差动继 电器 的不平衡 电流将很大 . 按躲开变压器外 部故障时 电流。 其原因可以归纳为稳态和暂态两种情况 其 中暂态情况下励磁 出现 的最大不平衡电流整定 的差动保护定值也将很大 . 保护的灵敏度 涌流的存 在一直是难 以鉴定的问题 会很低 。 因此 , 必须采取有效措施克服不平衡电流对保 护的影响 . 从而 提高保护 的灵敏度 1 纵 差保 护 不 平 衡 电 流 分析 2 . 1 由变压器变 比和 电流互感器型号不 同产生不平衡电流的消除措 1 . 1 稳 态情况下 的不平衡电流 施 变压器在正常运行时差动保护 回路中不平衡 电流主要是 由电流 由电流互感器计算 变 比与实际变 比不 同而产生 的不平衡电流可 互感器 、 变压器 接线方式及变压器带负荷调压引起 。 利用磁平衡原理在差动继 电器 中设置平衡线 圈进行 磁补偿 .加以消 1 . 1 . I 由电流互感器计算变 比与实际变 比不 同而产生 除。通常将平衡线圈接人保 护臂 电流小的一侧 . 适 当选择平衡线圈 的 变压器正常运行时 . 各侧 的电流大小不相等 . 为 了使流人差 动回 匝数 , 使平衡 线圈产生的磁 势与差动线圈 中产生 的磁势 相抵消 . 则二 路的电流在变压器正常运行或发生外 部短路时能保持为零 . 需将 高低 次线圈中就不会有感应电势 . 其差动继 电器的执行元件也就没有 电流 侧的电流互感器 变比和变压器变 比一致 由于电流互感器都是标准化 流 过 。 的定 型 产 品 .所 以实 际 所 选 用 的 变 比一 般 与 计 算 的 变 比不 完 全 一 致 . 由于计算 出的平衡线圈匝数一般不为整数 . 所 以应在差动保护整 因此会在差动回路 中反应 出不平衡电流 定计算时考虑到 由此产生的残余不平衡电流 并且 . 在接线时要注意 1 . 1 . 2 由变 压器 两 侧 电流 互 感 器 型 号 不 同而 产 生 极性 . 应使平衡线圈和差动线圈中产生 的磁势相反 由于变压器两侧 的额定 电压不同 . 装设在两侧 的电流互感器型号 目前在微机继 电保护中 . 可通过软件或调整平衡 系数 的方法来补 就不 同, 致使它们 的饱 和特性和励磁 电流( 归算到 同一侧 ) 也 不相同 , 偿这种情 况造成 的不平衡电流 即使两侧 电流互感器的变 比符合要求 . 流人差动继 电器的差电流也不 对 由电流互感器型号不 同所产生 的不平衡 电流可采用适 当增大 为零 , 即在变压器正常运行或外部短路时会产生不平衡 电流。 保护动作电流的方法 1 . 1 . 3 由变压器两侧 电流相位不 同而产生 2 . 2 由变压器两侧 电流相位不同而产生 的不平衡电流的消除措施 在 电力系统 中 . 变压器为 了抑制三次谐 波 . 通常采 用 D y l 1的接 为 了消除变压器两侧 电流相位不 同所出现的不平衡 电流可 以采 线 方 式 因此 . 变 压 器 两 侧 的 电 流相 位 相 差 3 0  ̄ . 若 两 侧 电 流互 感 器 采 用相位补偿法 . 即将变压器三角形侧 的电流互感器接成星形 . 而星 型 用相 同的接线方式 . 即使二次 电流 的数值相等 . 但是 由于相位不 同. 使 接线侧的电流互感器接成三角形 . 并通过适 当的联结方式便 可使变压 得有不平衡电流流过差 动保护装置 器两侧绕组电流相位一致l l l 1 . 1 . 4 由变 压 器 带 负 荷调 整 分 接 头 产 生 在微机保护 中. 变压器 的各侧都 可以接成星形 . 其相位不 同产 生 在 电力系统 中.常采用有载调压变压器 在变压器带负荷运行时 . 的不平衡电流可以通过软件进行相位补偿来消除 通过改变变压器的分接头位置来调整系统电压。实 际上 . 调整分接头 2 - 3 由变压器带负荷调整分接头而产生 的不平衡电流的消除措施 就是改变变压器 的变 比.当差动保护在某一调整好 的变 比下运行时 . 由于分接头 的改变 . 将产 生新 的不平衡电流流人差动 回路 . 此 时 改变分接头就会差生新的不平衡 电流 不 可能重新选择平衡线 圈来消 除. 对由此产生的不平衡 电流 . 可在 变 1 . 2 暂态情况下的不平衡电流 压器纵差保护的整定计算 中予 以考虑 1 . 2 . 1 由变压器励磁涌流产生 2 . 4 减小励磁涌流影 响的措施 变压器 的励磁 电流只流过变压器接人 电源的一 侧 . 因此 . 通过 电 变压器的励磁涌流有 以下几个特点 :①含有很大的非周期分量 . 压互感器反应到差动 回路中不 能被平衡 . 从而对差动保护 的可靠 工作 在起始瞬间 , 其衰减 的速度很快 ; ②非周期 分量 中以二次谐波为主 ; ③ 带来不利影响 。但是 , 在正常运行情况下 , 励磁电流很小, 通常不超过 波形 之 间有 间 断 角 额定电流 的 3 %~ 5 %。并且 当外部发生短路时 , 由于电压 的降低 . 励磁 针对 以上特点 , 抑 制励 磁电流影响的方法通常有一下几种 : ①采 电流将 变得更小 . 其对纵差保护的影 响可 以忽略。而当电压突然 上升 用二次谐波制动的纵差保护 : 保护装置在变压器外部故障切除电压恢 的情况 下 . 如在变压器空载合闸或者外部短路切除后恢 复供 电时 . 此 复或空载投入式 , 利用二次谐 波分量进行制动 : ②采用波形 对称原理 时励磁电流很大 , 其值可能达到额定 电流 的 6 ~ 8倍 , 被称为励磁涌流 . 识别 的涌流判别元件闭锁纵差保护 : ③采用具有测量波宽和间断角 的 此时 . 将导致纵差保护误动作 判别元件。利用内部短路电流和励磁涌流波形 的差 别来 躲过励磁涌 1 . 2 . 2 由变压器外部故障暂态穿越性短路 电流产生 流. 即间断角鉴别法 。 此方法是将差电流进行微分后进行全波整流 . 再 纵差保护在一次系统短路暂态过 程中发 出跳闸脉冲 . 是一种瞬动 利用整流后 的波形在整定值下存在时间长短来 判断是励磁涌流 . 还是 保护 因此 . 必须考虑外部故障暂态过程 的不平衡 电流对变压器纵差 内部故障 : ④采用具有速饱 和铁芯 的差动继电器。利用容易饱和 的特 保护的影响 在变压器外部故障的暂态过程 中. 一次系统的短路 电流 性 来 躲 过励 磁 涌 流 的非 周 期 分量 影 响 ㈣ 含有非周期分量 . 它对时 间的变化率很小 , 很难变换到二次侧 , 而主要 2 . 5 由变压器外部故障暂态穿越性 短路电流产生的不平衡 电流 的克 成为互感器的励 磁电流 . 从而使互感器的铁 心更加饱和 。本来按 1 0 % 服 方 法
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图 1 三绕组变压器电流输入
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图 2 变压器纵差保护接线图
2 励磁涌流的识别及防范
2.1 励 磁 涌流 的 危 害及 识 别 方法 变压器空载合闸时会产生励磁涌流,其大小一般可以达到
变压器额定电流的几倍甚至近十倍,且只流过变压器的空投电 源侧,而负荷侧因开路并没有电流通过。若励磁涌流流入纵差 保护的差动回路而变压器差动保护未能对其准确识别并闭锁 差动保护,则保护装置必然会误动作。励磁涌流是影响变压器 差动保护正确动作最为严重的因素,因此对励磁涌流和内部故 障电流的正确识别是变压器差动保护一个非常重要的问题。目 前,励磁涌流主要的识别方法主要有:(1)二次谐波原理法。二 次谐波原理法,即利用流过差动元件差电流中的二次谐波电流 作为制动量,来计算差电流中二次谐波的分量,如果其值大于 判定值,则可判定为励磁涌流。(2)间断角原理法。变压器内部 故障时,故障电流波形无间断,间断角很小;而变压器空投时, 励磁涌流的波形是间断的,具有很大的间断角,通过检测励磁 涌流波形中间断角的大小来区分励磁涌流和故障电流。(3)波 形对称原理法。首先要尽可能地消除电流波形中所含有的衰减 直流分量,将流入继电器的差电流进行差分滤波,再将经差分
3.1 由 于 变压 器 绕 组接 线 不 同产 生 的 不平 衡 电 流 IBP1 三绕组变压器通常采用 Y/Y/△ 接线,双绕组变压器则一
般采用 Y/△ 接线,这使得变压器各侧电流互感器的二次电流 相位不同,在差动回路中会产生一个不平衡电流 IBP1。 3.2 由 于 电流 互 感 器变 比 不 同引 起 的 不平 衡 电 流 IBP2
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3.5 由变压器外部故障暂态穿越性短路电流产生不平衡电流 IBP5 4.4 不 平 衡电 流 IBP4 的 消除 措 施
纵差保护在一次系统短路暂态过程中发出跳闸脉冲,是一
对于不平衡电流 IBP4,为避免其对变压器差动保护造成影
带负荷调压的变压器,在运行中为满足系统电压的要求, 常常需要根据电压的改变而调整调压分接头。随着调压分接头 的改变,变压器的变比也会随之而改变。因此,调压侧分接头的 改变将会引起该侧一次电流的改变,从而造成该侧电流互感器 二次电流的变化。但是,分接头没有改变的那侧电流互感器二 次电流却仍然不会改变,差动回路新的不平衡电流 IBP4 就随之 产生,而且此不平衡电流将随一次侧电流的增大而增大。
1 变压器纵差保护的基本原理及接线
目前,变压器纵差保护已经成为变压器的主保护。根据基 尔霍夫电流定律(∑i=0),若忽略励磁电流损耗及其他损耗,在 变压器正常运行或外部发生故障时,则变压器的电流等于流入 变压器的电流,纵差保护不动作;若忽略负荷电流不计,当变压 器内部发生故障时,则变压器没有电流流出而只有电流流进, 纵差保护将动作切除变压器。以图 1 为例,输入变压器的电流 为 I1、I2、I3,而差动电流 Id=(I1+I2+I3)则构成了变压器的差动保护 继电器的动作量。在变压器正常运行或外部发生故障时,Id 在理 想状态下将等于 0,纵差保护也不会动作。图 2 为变压器纵差保 护接线图,微机型变压器纵差保护中该接线图同样适用[1]。在 变压器实际运行过程中,存在多种不平衡电流,从而使差动继 电器的动作电流增大,导致保护的灵敏度降低。
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滤波后的差流波形的前半波与后半波作对称比较,根据比较的 结果来判断是否发生了励磁涌流。 2.2 励 磁 涌流 影 响 的防 范
由于微机保护可设置多套保护定值,为减少空投励磁涌流 对差动保护的影响,可设置 2 套保护定值。当主变合闸有冲击 时,可启用 1 套临时保护定值,以对差动保护的门坎值进行适 当提高和二次谐波闭锁涌流定值适当降低,这样可以有效地躲 避涌流,增强差动保护对涌流判断的灵敏度。此外,要降低主变 高压侧(即冲击侧)的后备保护定值,整定复合电压闭锁过流保 护的电流定值为 0.6IN~1.0IN,时间则降低为 0.3~0.5 s。为增大 后备保护反映主变内部故障的灵敏性和快速性,还要同时解除 复合电压闭锁逻辑。等到主变冲击正常后带负载前,再启动正 常保护定值[ 1]。
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变压器纵差保护及不平衡电流消除措施研究
冯建华 (建德市供电局,浙江 杭州 311600) 摘 要:在介绍变压器纵差保护基本原理及接线的基础上,对变压器励磁涌流及其有效识别和防范进行了分析,最后研究并总结了 纵差保护不平衡电流产生的机理以及相应的防范措施,对变压器纵差保护不平衡电流的消除有很好的借鉴意义。 关键词:变压器;纵差保护;不平衡电流
变压器各侧的电流互感器一般都是根据市场上现有的产 品选取标准的变比,而变压器的变比也是确定的。因此,各侧电 流互感器的变比与变压器的变比很难满足要求,导致差动回路 中流过不平衡电流 IBP2。以 1 台 Y,d11 接线的变压器为例,该变 压器容量为 31.5 MVA、额定电压为 110 kV/35 kV,高压侧互感 器变比为 300/5,低压侧互感器变比为 600/5。经计算,流过差 动继电器的不平衡电流为 0.43 A。 3.3 由 于 变 压 器 各 侧 电 流 互 感 器 型 式 和 特 性 不 同 而 引 起 的 不 平 衡 电 流 IBP3
由于变压器各侧的额定电流和电压等级各不相同,其所用 的电流互感器型号也不一样,使得变压器各侧电流互感器归算 至同一侧的励磁电流和饱和特性也各不相同。因此,当变压器 发生外部短路时,两侧电流互感器的饱和程度不同将产生不平 衡电流 IBP3。 3.4 由 于 变压 器 改 变调 压 分 接头 而 引 起的 不 平 衡电 流程的不平衡电流 IBP5 对变压 响,一般在整定保护的动作电流时应予以考虑,通常采用提高 器纵差保护的影响必须考虑。在外部故障的暂态过程中,一次 保护的动作整定值的方式来消除。