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電力變壓器差動保護探析

發布日期:2018/2/3 11:41:03來源:http://www.daiamw.com點擊:248

變壓器屬于電力系統中的一個重要設備,是確保電網正常工作的重要保障。在大型變壓器保護難度不斷加大的環境下,通過保護原理、技術方案等妥善處理變壓器在繼電保護方面的問題對于變壓器在運行方面的穩定性、經濟性以及安全性而言十分重要。對于變壓器而言,其基礎保護為差動保護,較常用于電力領域,以制動性比率差動保護居多。但在差動保護的應用方面,若變壓器具有區外故障的現象,易損壞變壓器,帶來不良影響,所以需對差動保護嚴格要求。

升壓以及降壓屬于變壓器***主要的作用,對于電力系統而言,變壓器屬于十分重要的一種設備,同時還是當中的一個必備電器,在電力系統的各個電壓階層均有分布。若變壓器發生故障現象,系統供電在安全性與可靠性等方面勢必會受到影響,且多數變壓器均比較貴重,例如大容量的電壓器。因此,需結合變壓器的貴重性、重要性等配置繼電保護,以確保其可靠性、性能以及動作。通常情況下,由于差動保護屬于預防變壓器出現內部故障的基本保護,因此變電站的電壓在35KV以上多是使用差動保護。

1.變壓器差動保護基本原理概述

反映出變壓器中的短路故障屬于變壓器中差動保護的主要作用,其中包括變壓器繞組內部故障、引出線故障、套管上的故障等,差動保護屬于變壓器中的主要保護。對于變壓器線圈內部、變壓器引出線上等處的相間短路故障以及單相接地故障,可通過差動保護裝置進行保護。在電力變壓器兩側安裝電流互感器,可保護上述故障問題。因為變壓器的電壓等級可以為兩個或更多,因此在選擇變壓器時需要結合兩側電流互感器的具體變化情況進行考慮,以確保選擇的合理性,從而保障差動保護的正確動作。

2.差動保護內部的勵磁涌流、不平衡電流的相關分析

2.1變壓器中的勵磁涌流與鑒別方法分析

勵磁涌流于差動保護內部的重要元素之一。變壓器的差動保護中,在繼電器的設計、選擇型號以及整定等各個環節中,均與勵磁電流密切相關。勵磁電流僅在變壓器接通電源的一側繞組中出現,其等同于引起變壓器內部故障的短路電流,使差動保護正常運行受到影響。

若從側面觀察變壓器中勵磁回路的情況,將其視為非線性電感。若變壓器與之系統均處于正常的工作狀態中,而鐵芯處于未飽和狀態,此時其相對導磁率也會相對較大,可看成變壓器中勵磁回路的電感線圈具有鐵芯,而變壓器中繞組電感也較大,所以在計算時勵磁電流過小的可忽略不計。通常情況下,由于外部短路導致系統電壓降低而為勵磁電流所帶來的影響也可忽略。但是,若因為特殊情況而導致電壓上升,例如在外部故障切除后,恢復了供電的時候,鐵芯在飽和狀態下其相對磁導率約為1,再以變壓器原邊作為觀察點,勵磁回路與空心線圈的效果基本一致,在降低回路電感后,將會使勵磁電流達到額定電流大于6倍,但不超過8倍。此類變壓器的磁力電流通常被叫做勵磁涌流。

對于變壓器而言,對勵磁涌流、內部故障等方面的正確鑒別屬于差動保護***主要問題。一直以來,不少學者均在對勵磁涌流、內部故障等的識別方法、判別原理等進行研究,其中相關的識別判斷方法有多種,以有功功率識別法、等值電路識別法、磁通特性識別法、根據波形的凹凸性質進行識別、根據波形的對稱原理進行識別、根據間斷角的原理進行識別、諧波識別法、波形特征識別法等較為常見。

2.2差動保護內部出現不平衡電流的原因分析

不平衡電流屬于差動保護內部的重要元素之一。在實際應用中,變壓器會受多種因素(電磁干擾、環境濕度、環境溫度等)影響而出現不平衡電流的情況。因為不平衡電流對于變壓器差動保護的影響較為明顯,可能使變壓器無法正常工作,因此對于不平衡電流這一常見問題,應及時采取合適的解決方法,以確保變壓器中的差動保護可正常運行,保障動作準確性,預防差動保護的裝置出現拒絕動作、錯誤動作等現象。

(一)變壓器發生區外故障時而導致的不平衡電流。穿越性的短路電流是由于TA鐵芯處于飽和狀態,導致不平衡差流的增大,并在穿越性電流不斷變大的影響下,不平衡差流也不斷變大。

(二)由于勵磁涌流而造成的不平衡電流。在外部故障切除后,恢復了供電的時候,將會使變壓器電源的側繞組內部所出現的勵磁電流相當之大,在短時間內******可迅速上升至額定電流的8倍,然而磁電流僅僅從變壓器電源的側繞組中流過,所以必定會使差動回路中引起的不平衡電流較大。

(三)由于電流互感器兩邊的特性存在差異而造成的不平衡電流。例如電流互感器中,10kv的一側所采用的斷路器為環氧樹脂澆鑄式,而35kv一側所采用的斷路器為套管式,由于兩側的型號不同,因此在特性方面也存在差異,使差動回路中出現電流不平衡的情況[5]。

(四)在工作期間改變變壓器分接開關所在位置,或是在帶負荷狀態下對變壓器的電壓進行調整等,均會使電流交感器內二次電流原先的平衡狀態受到破壞,使差動回路中出現電流不平衡的情況。

3.變壓器差動保護的發展走向分析

自變壓器中的差動保護誕生后,準確識別勵磁涌動便成為差動保護中的研究重點,然而該問題的研究到目前仍未獲取良好的研究成果。所以,在仍未尋找到先進、可取的新型原理與技術前,僅能通過進一步深化勵磁同流的相關研究,以提高其識別能力的準確性。因為在變壓器的差動保護中,繼電保護系統對于勵磁涌流的情況均視為變壓器的內部電流故障,此辨別結果將會導致繼電器發出錯誤的保護動作,因此需對其加以區分。研究至今,變壓器的主保護動作在準確性方面仍未取得滿意的成績,且準確性較低,需要不斷的完善其判斷依據。隨著新型期間與技術的出現與應用,使變壓器在保護研究以及發展方面得到了更大的發展空間。在計算機、網絡技術等的影響下,不斷涌現出性能較高的微處理器芯片,不斷改善了微機變壓器在保護裝置方面的性能,使微機保護系統的發展走向逐漸呈現出通信一體化、網絡化、標準化、人工智能化以及集成化的趨勢。

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