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变压器纵差保护中不平衡电流的克服方法,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,在保护上运用较为成功。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硅钢片工艺的改进、磁化特性的改善等因素,的固有原理性矛盾更加突出。
1.基本原理
在发电机上的应用比较简单,但是作为内部故障的主保护,将有许多特点和困难。具有两个或更多个电压等级,构成所用'>互感器的额定参数各不相同,由此产生的不平衡'>电流将比发电机的大得多,是利用比较被保护元件各端的幅值和相位的原理构成的,根据KCL基本定理,当被保护设备无故障时恒有各流入之和必等于各流出之和。
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,此时大于0,但是实际上在外部发生短路时还存在一个不平衡。事实上,外部发生短路故障时,因为外部短路大,非凡是暂态过程中含有非周期分量,使互感器的励磁急剧增大,而呈饱和状态使得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。因此采用带制动特性的原理,外部短路越大,制动也越大,继电器能够可靠制动。
另外,由于的构成原理是基于比较各侧的大小和相位,受各侧互感器以及诸多因素影响,在正常运行和外部故障时,其动差保护回路中有不平衡,使处于不利的工作条件下。为保证的正确灵敏动作,必须对其回路中的不平衡进行分析,找出产生的原因,采取措施予以消除。
2.不平衡分析
2.1稳态情况下的不平衡
在正常运行时回路中不平衡主要是由互感器、接线方式及带负荷调压引起。
由互感器计算变比与实际变比不同而产生。正常运行时各侧的大小是不相等的。为了满足正常运行或外部短路时流入继电器差动回路的为零,则应使高、低压两侧流入继电器的相等,即高、低侧互感器变比的比值应等于的变比。但是,实际上由于互感器的变比都是根据产品目录选取的标准变比,而的变比是一定的,因此上述条件是不能得到满足的,因而会产生不平衡。
由两侧相位不同而产生。经常采用两侧的相位相差30°的接线方式。此时,假如两侧的互感器仍采用通常的接线方式,则二次由于相位不同,也会在回路产生不平衡。
由带负荷调整分接头产生。在电力系统中,经常采用有载调压,在带负荷运行时利用改变的分接头位置来调整系统的运行电压。改变的分接头位置,实际上就是改变的变化。假如已经按某一运行方式下的变比调整好,则当带负荷调压时,其变比会改变,此时,就得重新进行调整才能满足要求,但这在运行中是不可能的。因此,分接头位置的改变,就会在差动继电器中产生不平衡,它与电压调节范围有关,也随一次的增大而增大。
2.2暂态情况下的不平衡
由励磁涌流产生
的励磁仅流经接通电源的某一侧,对差动回路来说,励磁的存在就相当于内部故障时的短路。因此,它必然给的正确工作带来不利影响。正常情况下,的励磁很小,故回路的不平衡也很小。在外部短路时,由于系统电压降低,励磁也将减小。因此,在正常运行和外部短路时励磁对的影响经常可忽略不计。但是,在电压忽然增加的非凡情况下,比如在空载投入和外部故障切除后恢复供电的情况下,则可能出现很大的励磁,这种暂态过程中出现的励磁通常称励磁涌流。
由外部故障暂态穿越性短路产生
是瞬动保护,它是在一次系统短路暂态过程中发出跳闸脉冲。因此,必须考虑外部故障暂态过程的不平衡对它的影响。在外部故障的暂态过程中,一次系统的短路含有非周期分量,它对时间的变化率很小,很难变换到二次侧,而主要成为互感器的励磁,从而使互感器的铁心更加饱和。
3.中不平衡的克服方法
从上面的分析可知,构成时,如不采取适当的措施,流入差动继电器的不平衡将很大,按躲开外部故障时出现的最大不平衡整定的定值也将很大,保护的灵敏度会很低。若再考虑励磁涌流的影响,保护将无法工作。因此,如何克服不平衡,并消除它对保护的影响,提高保护的灵敏度,就成为的中心问题。
由互感器变比产生的不平衡的克服方法
对于由互感器计算变比与实际变比不同而产生的不平衡可采用2种方法来克服:一是采用自耦变流器进行补偿。通常在一侧互感器装设自耦变流器,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等于未装设变流器的LH的二次,从而使流入差动继电器的为零或接近为零。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,另外还绕一个平衡线圈和一个二次线圈,接入二次较小的一侧。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存在,这在进行定值整定计算时应该予以考虑。
由两侧相位不同而产生的不平衡的克服方法
对于由两侧相位不同而产生的不平衡可以通过改变LH接线方式的方法来克服。对于Y形接线侧,其LH采用△形接线,而△形接线侧,其LH采用Y形接线,则两侧LH二次侧输出相位刚好同相。但当LH采用上述连接方式后,在LH接成△形侧的差动一臂中,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,就必须将该侧LH的变比扩大3倍,以减小二次,使之与另一侧的相等。
由外部故障暂态穿越性短路产生的不平衡的克服方法
在外部故障的暂态过程中,使产生不平衡的主要原因是一次系统的短路所包含的非周期分量,为消除它对的影响,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。根据速饱和变流器的磁化曲线可以看出,周期分量很轻易通过速饱和变流器变换到二次侧,而非周期分量不轻易通过速饱和变流器变换到二次侧。因此,当一次线圈中通过暂态不平衡时,它在二次侧感应的电势很小,此时流入差动继电器的很小,差动继电器不会动作。
另外,采用具有磁力制动特性的差动继电器。这种差动继电器是在速饱和变流器的基础上,增加一组制动线圈,利用外部故障时的短路来实现制动,使继电器的起动随制动的增加而增加,它能可靠地躲开外部短路时的不平衡,并提高内部故障时的灵敏度。因此,继电器的启动随着制动的增大而增大。通过正确的定值整定,可以使继电器的实际启动不论在任何大小的外部短路的作用下均大于相应的不平衡,能可靠躲过外部短路时的不平衡。
由于励磁涌流产生的不平衡仍然是的重点,不平衡的影响导致方案的设计也不尽相同。因此,在实践的差动保护中,应结合不同方案进行具体的设计。
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