變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作原因的分析及解決方案

　　某220kV變電站安裝一臺(tái)220kV/33kV，70000kVA主變一臺(tái)，為70t電爐廠一臺(tái)鋼包精煉爐變壓 器(33kV，13000kVA)，另一臺(tái)冶煉電爐變壓器(33kV，60000kVA)供電。自1999年11月70 t電爐廠投產(chǎn)，多次發(fā)生冶煉電爐變合閘時(shí)220kV主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘，給220kV主變安全 運(yùn)行及電爐廠的生產(chǎn)帶來(lái)很大的影響，為徹底解決這個(gè)問(wèn)題，對(duì)220kV主變差動(dòng)保護(hù)頻繁動(dòng) 作進(jìn)行分析。?

　　1 原因分析?

　　220kV主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作原因探討變壓器差動(dòng)保護(hù)是按照比較變壓器兩側(cè)電流向量的原理構(gòu) 成的繼電保護(hù)裝置。流過(guò)差動(dòng)保護(hù)裝置的不平衡電流為IBP=I21-I22。不 平衡電流(既流過(guò)差動(dòng)保護(hù)裝置的電流)IBP=(IL1-IL2)/nL，其實(shí)質(zhì)是220kV主變兩側(cè)電 流互感器勵(lì)磁電流的差值。因此凡導(dǎo)致勵(lì)磁電流增加的各種因素或兩個(gè)電流互感器勵(lì)磁特性 的差別，是使不平衡電流增大的主要原因。如果220kV主變兩側(cè)電流互感器勵(lì)磁特性基本相 同，電流互感器及差動(dòng)保護(hù)裝置二次接線正確，則IBP=0。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查確定，二次接線正 確，但兩側(cè)電流互感器的型號(hào)及生產(chǎn)廠不同。當(dāng)冶煉電爐正常冶煉時(shí)，測(cè)量差動(dòng)保護(hù)裝置回 路不平衡電流為零;而當(dāng)冶煉電爐合閘時(shí)，通過(guò)微機(jī)差動(dòng)保護(hù)報(bào)告可以發(fā)現(xiàn)，差動(dòng)保護(hù)裝置 回路不平衡電流有時(shí)很大，達(dá)到保護(hù)動(dòng)作電流，有時(shí)達(dá)不到保護(hù)動(dòng)作電流，這一結(jié)果和實(shí)際 情況相符合。實(shí)際上，冶煉電爐變有時(shí)合閘引起主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，有時(shí)不會(huì)引起主變差動(dòng) 保護(hù)動(dòng)作。通過(guò)檢查、測(cè)量析，認(rèn)為主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)可能是冶煉電爐變合閘勵(lì)磁涌流對(duì)主 變差動(dòng)互感器的影響造成的。對(duì)變壓器合閘勵(lì)磁涌流和電流互感器勵(lì)磁特性及電流互感器二 次負(fù)荷情況進(jìn)行了分析。?

　　變壓器合閘勵(lì)磁涌流的特點(diǎn)當(dāng)變壓器空載投入時(shí)，可能出現(xiàn)數(shù)值很大的勵(lì)磁涌流，最大 可達(dá)到變壓器額定電流的6～8倍。對(duì)三相變壓器來(lái)說(shuō)，無(wú)論任何瞬間合閘，至少有兩相出現(xiàn) 程度不同的勵(lì)磁涌流，勵(lì)磁涌流的特點(diǎn)：①勵(lì)磁涌流中包含有很大成分的非周期分量， 使涌流波形偏于時(shí)間軸的一側(cè);②勵(lì)磁涌流中包含有大量的高次諧波，以二次 諧波為主;③勵(lì)磁涌流波形之間出現(xiàn)間斷。經(jīng)錄波分析可以發(fā)現(xiàn)，冶煉電爐變合閘勵(lì)磁 涌流大，而且衰減時(shí)間長(zhǎng)。當(dāng)冶煉電爐變合閘時(shí)，其勵(lì)磁涌流對(duì)220kV主變及其兩側(cè)差動(dòng)互 感器來(lái)說(shuō)相當(dāng)于經(jīng)歷了一個(gè)暫態(tài)的過(guò)渡過(guò)程，特別是勵(lì)磁涌流中的非周期分量對(duì)主變差動(dòng)互 感器的影響就更大。?

　　過(guò)渡過(guò)程中非周期分量對(duì)電流互感器的影響電流互感器的鐵心具有非線性特性，當(dāng)電流 互感器一次側(cè)通過(guò)大電流而使鐵心飽和時(shí)，其勵(lì)磁電流大大增加;特別是當(dāng)一次側(cè)電流中包 含有很大成分的非周期分量時(shí)，電流互感器的勵(lì)磁電流中也包含有很大成分的非周期分量， 使其波形偏于時(shí)間軸的一側(cè)。當(dāng)兩個(gè)差動(dòng)電流互感器勵(lì)磁特性不一至?xí)r，電流互感器的飽和 時(shí)間曲線不同，因此兩個(gè)差動(dòng)電流互感器達(dá)到飽和的時(shí)間不同，由此產(chǎn)生的流入差 動(dòng)保護(hù)裝置的不平衡電流(既兩個(gè)差動(dòng)電流互感器勵(lì)磁電流的差值)。?

[$page]　　電流互感器二次負(fù)荷對(duì)電流互感器特性的影響在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，電流互感器二次負(fù)荷應(yīng)滿 足10誤差曲線的要求，只要電流互感器二次實(shí)際負(fù)荷小于10誤差曲線允許的負(fù)荷，電流互感 器的測(cè)量誤差即在10以內(nèi)。二次負(fù)荷越大，電流互感器鐵心就越容易飽和。差動(dòng)保護(hù)裝置為 減少不平衡電流，應(yīng)盡量降低電流互感器二次負(fù)荷。在保護(hù)裝置一定的情況下，增大電流互 感器二次側(cè)連接導(dǎo)線截面是降低二次側(cè)負(fù)載阻抗的有效方法。220kV主變差動(dòng)電流互感器二 次側(cè)負(fù)載阻抗計(jì)算如下：①1.220kV側(cè)電流互感器二次負(fù)載阻抗R1R1=RB RD RS式中，RB- -微機(jī)保護(hù)裝置的回路電流，計(jì)算RB=0.04ΩRD-二次導(dǎo)線電阻，計(jì)算得RD=1.62ΩRS--接觸電 阻，RS=0.1Ω所以R1=RB RD RS=1.76Ω根據(jù)銘牌給出的參數(shù)，計(jì)算二次允許負(fù)載阻抗R=1.6 Ω;②2.35kV側(cè)電流互感器二次負(fù)載阻抗R2：經(jīng)計(jì)算二次實(shí)際負(fù)載阻抗R1=1.02Ω根據(jù)銘牌 給出的參數(shù)，計(jì)算二次允許負(fù)載阻抗R=0.8Ω由以上計(jì)算可知：220kV主變兩側(cè)二次 側(cè)實(shí)際負(fù)載阻抗都大于其允許負(fù)載，這將使電流互感器誤差增大，鐵心更易飽和。③采取的措施 為降低電流互感器二次側(cè)實(shí)際負(fù)載阻抗，將220kV側(cè)電流互感器二次導(dǎo)線更換為6mm2，35kV 側(cè)電流互感器二次導(dǎo)線更換為4mm2，電流互感器二次實(shí)際負(fù)載阻抗(計(jì)算略)均小于允許值 。電流互感器二次側(cè)實(shí)際負(fù)載阻抗減少，滿足10誤差曲線的要求，減輕了鐵心的飽和，使兩 個(gè)差動(dòng)電流互感器的飽和曲線靠近。實(shí)際上，增大電流互感器二次側(cè)導(dǎo)線截面后，主變差動(dòng) 保護(hù)再未出現(xiàn)動(dòng)作跳閘。但微機(jī)差流報(bào)告仍然出現(xiàn)，這說(shuō)明減低電流互感器二次負(fù)載阻抗可 以減少不平衡差流，但對(duì)電流互感器鐵心在暫態(tài)情況的飽和情況沒(méi)有根本改變。因?yàn)橹髯儍?側(cè)差動(dòng)電流互感器型號(hào)、規(guī)格、生產(chǎn)廠家不同，所以電流互感器鐵心的飽和特性有較大差別 ，通過(guò)分析微機(jī)差動(dòng)跳閘報(bào)告和差流報(bào)告我們也可以發(fā)現(xiàn)，兩側(cè)差動(dòng)電流互感器鐵心飽和呈 現(xiàn)無(wú)規(guī)律狀況。另外鐵心剩磁的影響有時(shí)也加重鐵心的飽和。?　　

　　2 解決方案　　

　　解決方案為最終消除不平衡差流，確保主變安全運(yùn)行，提出兩種解決方案：①更換35kV 側(cè)差動(dòng)電流互感器，使其鐵心飽和特性盡可能和220kV側(cè)差動(dòng)電流互感器相同。②采用 具有快速飽和特性的中間變流器(BLH)接入差動(dòng)回路。BLH的鐵心極易飽和，非周期分量不 易通過(guò)BLH變換到二次側(cè)，可以成功的消除不平衡電流中非周期分量的影響。?

　　[參考文獻(xiàn)]?

　　[1] 賀家李