變壓器差動保護動作的原因分析及解決方法

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1、變壓器差動保護動作的原因分析及解決方法·作者：黃杰·發(fā)布時間：2007-11-610:53:00·供稿：寶冶建設(shè)電裝分公司?　一引言：變壓器差動保護是按照循環(huán)電流的原理構(gòu)成的，雙繞組變壓器的兩側(cè)裝設(shè)了電流互感器（CT）。正常情況下或外部故障時，兩側(cè)的電流互感器產(chǎn)生的二次電流流入差動繼電器的電流大小相等，方向相反，在繼電器中電流等于零，因此差動繼電器不動作。當變壓器內(nèi)部或保護區(qū)域內(nèi)的供電線路發(fā)生故障時，流入差動繼電器的電流就會產(chǎn)生變化，當電流值達到設(shè)定值時，繼電器就會動作。一般來說，在電力變壓器中有電流流過時，通過變壓器兩側(cè)的電流不會正好相等，這是和變壓器和電流互感器

2、的變比和接線組別有關(guān)的。變壓器在投入時，會產(chǎn)生高于額定電流6~8倍的勵磁涌流，同時產(chǎn)生大量的高次諧波，其中以二此諧波為主。由于勵磁涌流只流過變壓器的某一側(cè)，因此通過電流互感器反應到差動回路中將形成不平衡電流，引起差動保護動作。二電流互感器的極性、相序與連接變壓器差動保護按照有關(guān)規(guī)定在保護投運前要嚴格檢查電流互感器的極性、相序和連接，確保變壓器差動保護的正確性。由于各種原因，現(xiàn)場確有電流互感器三相電路的錯誤接線，導致相序和極性的錯誤，造成變壓器差動保護動作。2、1差動保護接線示意圖2、1電流互感器的極性：變壓器差動繼電器動作的條件就是一次電流與變壓器二次電流之差，電流

3、互感器的極性決定瞬時電流的方向，因此對電流互感器的極性應引起重視，只有保證了電流互感器的極性正確，才能保證繼電器的正確動作。在工程中電流互感器的極性應按減極性原則進行。既在一、二次繞組中，同時由同極性端子同入電流時，他們在鐵芯中所產(chǎn)生磁通方向應相同。在實際工作中一般利用楞次定律進行判別（既直流判斷法）。1、2電流互感器接線：變壓器差動繼電器的CT回路接線，首先必須通過對CT接線形式的選擇進行外部的“相位補償”，消除變壓器接線組別不同造成的高、低壓側(cè)電流相位差和差動保護回路不平衡電流。例如對于Y/d11接線的變壓器，由于三角形側(cè)電流的相位比星形側(cè)同一相電流超前30°，

4、必須將變壓器星形側(cè)的CT二次側(cè)接成三角形，而三角形側(cè)的CT接成星形，從而將流入差動繼電器的CT二次電流相位校正過來。目前相當多的繼電器可以通過本身的設(shè)定對相位進行轉(zhuǎn)化，CT只要接成Y/Y型即可，如SIEMENS7UT51差動繼電器等。三變壓器的勵磁涌流：在變壓器空載投入時或外部故障切除后電壓恢復過程中，由于變壓器鐵芯中的磁通急劇增大，使鐵芯瞬間飽和，這時出現(xiàn)數(shù)值很大的沖擊勵磁電流（可達5～10倍的額定電流），通常稱為勵磁涌流。3、1勵磁涌流的特點1)涌流含有數(shù)值很大的高次諧波分量(主要是二次和三次諧波)，因此，勵磁涌流的變化曲線為尖頂波?！　?)勵磁涌流的衰減常數(shù)與

5、鐵芯的飽和程度有關(guān)，飽和越深，電抗越小，衰減越快。因此，在開始瞬間衰減很快，以后逐漸減慢，經(jīng)0.5～1s后其值不超過(0.25～0.5)In?！　?)一般情況下，變壓器容量越大，衰減的持續(xù)時間越長，但總的趨勢是涌流的衰減速度往往比短路電流衰減慢一些?！　?)勵磁涌流的數(shù)值很大，最大可達額定電流的8～10倍。3、2勵磁涌流的相位及大小：在正常穩(wěn)態(tài)下：在穩(wěn)態(tài)時鐵心中的磁通滯后外加電壓900（電感上的電流落后外加電壓900）磁通平穩(wěn)見圖A在交流電路中，磁通Φ總是落后電壓u90°相位角。如果在合閘瞬間，電壓正好達到最大值時，則磁通的瞬間值正好為零，即在鐵芯里一開始就建立了穩(wěn)

6、態(tài)磁通，在這種情況下，變壓器不會產(chǎn)生勵磁涌流。當合閘瞬間電壓為零值時，它在鐵芯中所建立的磁通為最大值(Φm)?？墒?，由于鐵芯中的磁通不能突變，既然合閘前鐵芯中沒有磁通，這一瞬間仍要保持磁通為零。因此，在鐵芯中就出現(xiàn)一個非周期分量的磁通Φfz，其幅值為Φm。見圖B　　這時，鐵芯里的總磁通Φ應看成兩個磁通相加而成，鐵芯中磁通開始為零，到1/2T時，兩個磁通相加達最大值，達到2Φ。因此，在電壓瞬時值為零時合閘情況最嚴重。勵磁涌流的大小和衰減速度，與合閘瞬間外加電壓的相位，鐵芯中剩磁的大小和方向、電源容量、變壓器的容量及鐵芯材料等因素有關(guān)。勵磁涌流的大小和衰減速度見圖C3、

7、3減小勵磁涌流的措施：　防止勵磁涌流的影響，采用具有速飽和變流器的繼電器是國內(nèi)目前廣泛采用的一種方法。當外部故障時，所含非周期分量的最大不平衡電流能使速飽和變流器的鐵芯很快地單方面飽和，傳變性能變壞，致使不平衡電流難于傳變到差動繼電器的差動線圈上，保證差動保護不會誤動。內(nèi)部故障時雖然速飽和變流器一次線圈的電流也含有一定的非周期性分量，但它衰減得快，一般經(jīng)過1.5～2個周波即衰減完畢，此后速飽和變流器一次線圈中通過的完全是周期性的短路電流，于是在二次線圈中產(chǎn)生很大的感應電動勢，并使執(zhí)行元件中的相應電流也較大，從而使繼電器能靈敏地動作。速飽和變流器正是利用容易飽和的