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變壓器高阻抗差動保護(hù)是什么原理?

請問有誰知道什么是變壓器高阻抗差動保護(hù)啊?其動作原理是什么?謝謝了: 問提問者：網(wǎng)友 | 2017-09-27

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摘要變壓器的差動保護(hù)是反應(yīng)變壓器各端電流互感器二次電流流入差動繼電器的電流差而動作的。在保護(hù)范圍內(nèi)無故障時，差動繼電器內(nèi)不平衡電流應(yīng)接近于零。但在某些情況下，保護(hù)范圍內(nèi)無故障時差動繼電器內(nèi)仍有較大的不平衡電流。本文對變壓器差動保護(hù)的這個特點進(jìn)行介紹，并簡單分析了變壓器差動保護(hù)兩種誤動作的原因。關(guān)鍵詞變壓器差動保護(hù) 不平衡電流誤動原因分析引言差動保護(hù)是用某種通信通道將電氣設(shè)備兩端的保護(hù)裝置縱向聯(lián)接起來，并將兩端的電氣量進(jìn)行比較，從而判斷保護(hù)是否動作。根據(jù)基爾霍夫定律，保護(hù)范圍內(nèi)流入與流出的電流應(yīng)該相等(變壓器應(yīng)該歸算到同側(cè))。當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時，其流入與流出的電流就不相等了。差動保護(hù)就是根據(jù)這個不平衡電流動作的。因此，這種保護(hù)方法有很高的動作選擇性和靈敏度，適用于保護(hù)大容量、強電流、高電壓及對靈敏度要求高的電氣設(shè)備。所以，這種方法廣泛用于保護(hù)大容量、高電壓的變壓器，并以其優(yōu)越的保護(hù)性能成為大容量、高電壓變壓器的主要保護(hù)方法。然而值得注意的是，由于變壓器在結(jié)構(gòu)和運行上具有一些特點，因此在實際運行中保護(hù)范圍內(nèi)無故障時，差動保護(hù)裝置也具有較大的不平衡電流，這種不平衡電流可能引起差動保護(hù)裝置的誤動作。另外，即使考慮了變壓器差動保護(hù)的這些特點并加以修正，由于這種保護(hù)裝置的復(fù)雜性在有些情況下也常出現(xiàn)一些誤動作現(xiàn)象。本文將就變壓器差動保護(hù)兩種誤動作的原因加以簡單的分析。一、變壓器差動保護(hù)的特點1、變壓器勵磁涌流的存在變壓器勵磁電流(激磁電流)僅流經(jīng)變壓器的某一側(cè)，因此通過電流互感器反應(yīng)到差動回路中將形成不平衡電流。穩(wěn)態(tài)運行時，變壓器的勵磁電流不大，只有額定電流的2-5%。在差動范圍外發(fā)生故障時，由于電壓降低，勵磁電流減小。所以這兩種情況下所形成的不平衡電流都很小，對變壓器的差動保護(hù)影響不大。但是，當(dāng)變壓器空載投入和外部故障切除后電壓恢復(fù)的情況下，則可能出現(xiàn)很大的勵磁電流即勵磁涌流。這個現(xiàn)象的存在是由于變壓器鐵心飽和及剩磁的存在引起的，具體分析如下:當(dāng)二次側(cè)開路而一次側(cè)接入電網(wǎng)時，一次電路的方程為u1=umcos(wt+α)=i1R1+N1dφ/dt (1)u1:一次電壓，um:一次電壓的峰值，α:合閘瞬間的電壓初相角，R1:變壓器一次繞組的電阻，N1:變壓器一次繞組的匝數(shù)，φ: 變壓器一次側(cè)磁通。由于i1R1相對比較小，在分析瞬態(tài)過程初始階段可以忽略不計所以 umcos(wt+α)= N1dφ/dt dφ= ( um/ N1) cos(wt+α) dt積分，得φ=( um/ N1) sin(wt+α)+cφ=φm sin(wt+α)+c φm為主磁通峰值，c為積分常數(shù)。設(shè)鐵芯無剩磁當(dāng)t=0時，φ=0 所以c=-φmsinα所以空載合閘磁通為φ=φm sin(wt+α) -φmsinα (2)由(2)式可得空載合閘磁通的大小與電壓的初相角α有關(guān)考慮最不利情況當(dāng)α=900時，電壓過零φ=φm sin(wt+900) -φm=φmcoswt-φm其磁通變化圖如圖一所示圖一電壓過零點時變壓器主磁通的變化磁通有兩個分量，周期分量φmcoswt與非周期分量φm，此時磁通的最大值為穩(wěn)態(tài)時磁通的2倍。如果同時考慮剩磁的影響這個值還要更大些。我們知道變壓器正常情況下是工作在鐵芯磁化曲線的膝點附近，此時鐵芯已接近或略微飽和了。當(dāng)磁通達(dá)到2倍φm以上時，鐵芯就高度飽和了(見圖二)。圖二由磁化曲線確定合閘電流圖由圖二可知此時變壓器的勵磁電流大幅度增加，可達(dá)額定電流的6~8倍①。由于勵磁電流只在變壓器的一側(cè)出現(xiàn)所以在差動繼電器中會產(chǎn)生很大的不平衡電流，此后由于R1的存在，非周期分量衰減，φ值將減小。綜上所述，勵磁涌流的大小和衰減時間與外加電壓，鐵芯的剩磁大小、方向，回路阻抗，變壓器的容量和鐵芯的性質(zhì)有關(guān)。對于三相交流變壓器由于三相之間的相差1200,所以任何瞬間合閘至少有兩相出現(xiàn)不同的勵磁涌流。2、變壓器各側(cè)繞組的接線方式不同我國規(guī)定的五種變壓器標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組中，35kV Y/D-11雙繞組變壓器常被使用。這種聯(lián)結(jié)方式的變壓器兩側(cè)電流相差300，要想使差動保護(hù)不發(fā)生誤動作就要設(shè)法調(diào)整CT二次回路的接線和變比，使電源側(cè)和負(fù)荷側(cè)的CT二次電流的相差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(hù)的影響。為了達(dá)到上述目的，變壓器差動保護(hù)用的TA應(yīng)按圖三所示方式接線圖三 Y/D-11型聯(lián)結(jié)組變壓器差動保護(hù)互感器接線圖IA1,IB1,IC1為變壓器高壓側(cè)電流IA2,IB2,IC2為接變壓器高壓側(cè)CT的二次電流Ia1,Ib1,Ic1為變壓器低壓側(cè)電流 Ia2,Ib2,Ic2為接變壓器低壓側(cè)CT的二次電流根據(jù)接線圖可得，對變壓器差動保護(hù)設(shè)計時，變壓器一次側(cè)CT與主電路接成Y/D-5型聯(lián)結(jié)組，變壓器二次側(cè)CT與主電路接為D/Y-7型聯(lián)結(jié)組，這種接線方法可使差動回路中電源側(cè)和負(fù)荷側(cè)TA二次電流相位差1800。圖四為這種聯(lián)結(jié)組的矢量分析。(a)Y側(cè)變壓器電流矢量圖 (b)Y側(cè)TA二次側(cè)電流矢量圖Y/D-5型聯(lián)結(jié)組(a)D側(cè)變壓器電流矢量圖 (b)D側(cè)TA二次側(cè)電流矢量圖圖四 D/Y-7型聯(lián)結(jié)組但當(dāng)電流互感器采用上述聯(lián)結(jié)方法時，CT接成D型側(cè)差動臂中電流又增大倍。為使兩側(cè)電流的大小相等，在選擇CT變比時應(yīng)滿足 nLy/nLd=nT 這樣就消除了Y/D-11聯(lián)結(jié)組對差動保護(hù)的影響。2、電流互感器計算變比與實際變比不同由于變壓器兩側(cè)電流互感器都是根據(jù)產(chǎn)品目錄選取標(biāo)準(zhǔn)的變比而且變壓器的變比也是一定的，因此三者不能準(zhǔn)確的滿足 nLy/nLd=nT的要求。此時差動回路就有不平衡電流流過使保護(hù)裝置誤動。所以通常利用差動繼電器的平衡線圈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間的差，使兩臂電流差接近零，從而消除或盡量減小不平衡電流。4、兩側(cè)電流互感器型號不同如果變壓器兩側(cè)互感器型號不同，它們的飽和特性、勵磁電流(歸算到同側(cè))也就不同。因此產(chǎn)生在兩臂的電流差就較大，它將影響保護(hù)的動作，所以應(yīng)采用電流互感器的同型系數(shù)為1的互感器。5、壓器帶負(fù)荷調(diào)整分接頭帶負(fù)荷調(diào)整變壓器的分接頭是電力系統(tǒng)中采用帶負(fù)荷調(diào)壓的變壓器來調(diào)整電壓的方法。改變分接頭就是改變了變壓器的變比，對于已調(diào)整好的差動保護(hù)裝置將產(chǎn)生較大的不平衡電流。由于變壓器有載調(diào)壓是帶負(fù)荷連續(xù)調(diào)節(jié)的，而差動保護(hù)是不可以帶電進(jìn)行調(diào)整，所以在整定時必須考慮這個因素。二、變壓器差動保護(hù)兩種誤動原因的簡單分析1、二次側(cè)負(fù)載在流過短路電流下，不能滿足CT10%誤差曲線的要求。在電流互感器接入系統(tǒng)容量變化或新裝保護(hù)投入運行時，不可忽略根據(jù)差動保護(hù)區(qū)內(nèi)短路故障時穿越變壓器的最大短路電流和實測的差動回路二次負(fù)荷，較核保護(hù)用CT的10%誤差曲線是否滿足要求。確保CT在10%誤差范圍內(nèi)。如果不滿足CT的10%誤差曲線要求，由于CT的容量不足以提供二次負(fù)荷所需的要求，在故障時差動保護(hù)可能拒動、誤動直接影響差動保護(hù)的可靠性。此時應(yīng)適當(dāng)加大CT變比，并重新較核CT的10%誤差曲線直到符合要求。2、差動保護(hù)二次電流回路接地方式不當(dāng)差動保護(hù)二次電流回路接地時，各側(cè)TA的二次電流回路必須通過一點接于地網(wǎng)，因為變電站的接地網(wǎng)絡(luò)之間并非絕對等電位，在不同點之間有一定的電位差。當(dāng)發(fā)生短路故障時，有較大的電流流入地網(wǎng)，各點之間的電位差較大。如果差動保護(hù)二次電流回路接在地網(wǎng)的不同點，它們之間的電位差產(chǎn)生的電流將流入保護(hù)裝置，影響差動保護(hù)裝置動作的準(zhǔn)確性甚至使之誤動。所以各側(cè)CT的二次電流回路應(yīng)并聯(lián)后接到保護(hù)裝置的差動電流回路中，所有電流回路必須在并聯(lián)的公共點處接地(如圖三所示)。三、結(jié)束語變壓器差動保護(hù)是變壓器的主保護(hù)，要求有很高的可靠性，而變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，獨具特點，所以必須嚴(yán)格按規(guī)程要求認(rèn)真分析各個細(xì)節(jié)，了解變壓器差動保護(hù)的特點，采用相應(yīng)措施，杜絕事故發(fā)生，保證保護(hù)可靠動作。: 回答者：網(wǎng)友

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