電力高壓試驗變壓器中縱差保護(hù)運用的分析

作為電力保護(hù)的重點對象的電力高壓試驗變壓器不僅是因其本身具有很高的價格，而且它在維持整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性中發(fā)揮著不可取代的重要作用。而縱差保護(hù)作為一種廣泛應(yīng)用的保護(hù)裝置，其能否合理運用、正確動作對電網(wǎng)的安全運行來說至關(guān)重要。近縱差保護(hù)在高壓試驗變壓器的運行中出現(xiàn)的問題仍舊值得關(guān)注。 

　1 、電力高壓試驗變壓器縱差保護(hù)的基本原理 

　縱差保護(hù)全稱縱聯(lián)差動保護(hù)，高壓試驗變壓器的縱聯(lián)差動保護(hù)防御的是油箱外面套管和引出線等的故障。在正常情況下或保護(hù)范圍外發(fā)生故障時，兩側(cè)電流互感器二次側(cè)電流大小相等，相位相反，因此流經(jīng)繼電器的差電流為零，但如果在保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障，流經(jīng)繼電器的差電流不再為零，因此繼電器將動作，使斷路器跳閘，起到保護(hù)作用。 

　2 、縱差保護(hù)中常見問題 

（1）首先有必要一提的是zui常見的問題便是安裝過程中出現(xiàn)的問題；目前常見的電流互感器，出廠時都在外殼上明確標(biāo)注P1、P2；抽頭S1、S2；意思是當(dāng)CT一次側(cè)的電流由P1流向P2時，二次側(cè)感應(yīng)電流的方向為S1到S2。差動裝置取的是保護(hù)區(qū)域兩端的兩個CT的二次側(cè)感應(yīng)電流進(jìn)行計算，此時就一定要注意差動保護(hù)裝置本身的固有特性：是180度接線還是0度接線。所謂180度接線要求，就是對兩端兩個CT進(jìn)入保護(hù)裝置的電流求和，和為零時不動作；0度接線要求就是對兩端兩個CT進(jìn)入保護(hù)裝置的電流求差值，差值為零時不動作。安裝作業(yè)人員甚至一些設(shè)計人員常常由于對該原理的模糊導(dǎo)致對于發(fā)電機(jī)的差動保護(hù)習(xí)慣性設(shè)置為0接線，對變壓器采用180接線；這就與很有可能與差動保護(hù)裝置本身的計算屬性要求不符，繼而造成差動保護(hù)的誤動作。雖然現(xiàn)在的自適應(yīng)接線方式的差動保護(hù)裝置很好的解決了這個問題，但這種裝置電廠普及度不高，極易出現(xiàn)問題，這就要求現(xiàn)場人員在施工過程中要嚴(yán)格校驗。 

（2）差動繼電器的電流回路接線問題，現(xiàn)在電力變壓器主要分為干式變壓器和油浸式變壓器兩類，在變壓器的規(guī)格參數(shù)中有一項被稱之為聯(lián)接組標(biāo)號。也就是平時說的接線方式。暫以常規(guī)的Dyn11來闡明差動繼電器電流回路接線問題。根據(jù)基礎(chǔ)電路理論，角型接法的線電壓比星型接法的相電壓超前30度，所以就高壓試驗變壓器自身來說高壓側(cè)的電流會超前低壓側(cè)30度。那么如果兩側(cè)的CT采用相同的接線方式的話，在高壓側(cè)CT處產(chǎn)生的二次電流也會比低壓側(cè)CT產(chǎn)生的二次電流在相位上相差30度，那么正常運行時也就可能超過保護(hù)定值造成誤動。 

　對此問題現(xiàn)在普遍采用改變CT二次繞組接線方式的辦法來解決。以Dyn11為例來說明，高壓側(cè)采用三角形接線，那么高壓側(cè)對應(yīng)的CT的二次繞組就采用星型接線；低壓側(cè)采用星型接線，那么低壓側(cè)對應(yīng)的二次繞組就采用角型接線；這樣一次側(cè)雖然高壓側(cè)的感應(yīng)的線電壓雖然會比低壓側(cè)感應(yīng)的相電壓超前30度；但由于接線方式，星型接法的CT的感應(yīng)電流會比角型接法的CT的感應(yīng)電流滯后30度。這樣流入差動保護(hù)裝置的兩組電流就剛好可達(dá)到相位一致的狀態(tài)。 

（3）勵磁涌流的問題，當(dāng)變壓器合閘時或外區(qū)域故障時，可能產(chǎn)生很大的電流，然后很快返回到正常的空載電流值，這個沖擊電流稱之為勵磁涌流，勵磁涌流對高壓試驗變壓器并無危險，因為這個沖擊電流存在的時間很短。解決方法zui主要的的是如何識別涌流、利用涌流中的一些特性來構(gòu)成差動保護(hù)的閉鎖條件，找到準(zhǔn)確、可靠的閉鎖判據(jù)。 

　間斷角原理就是利用短路電流波形是連續(xù)變化的，而勵磁涌流波形是具有明顯的間斷角特征作為鑒別涌流的判據(jù)。該方法是以*測量間斷角為基礎(chǔ)的，間斷角的測量必須考慮電流互感器傳變對勵磁涌流的影響，尤其當(dāng)電流互感器飽和后對二次電流波形的影響。同時還受到采樣率、 采樣精度的影響及硬件的限制，因此這種原理在變壓器差動保護(hù)中的應(yīng)用效果曾不十分理想 。但是隨著人們在這方面的研究的深入細(xì)致和進(jìn)行了大量的試驗工作，恢復(fù)間斷角的算法被提出來，改進(jìn)后應(yīng)用效果還比較理想。 

　關(guān)于二次諧波法，目前常采用二次諧波構(gòu)成差動保護(hù)的閉鎖條件來防止涌流誤動。二次諧波制動目前也有幾種方案 ，zui常用的是三相“或”的閉鎖方式，只要判斷出一相差流中的二次諧波的含量滿足涌流制動的條件，即閉鎖使保護(hù)指令不能發(fā)出。這種原理的保護(hù)在現(xiàn)場應(yīng)用的效果還是比較理想 ，基本能夠有效的區(qū)別高壓試驗變壓器真正故障和空載合閘或外部故障切除后電壓恢復(fù)時的涌流。 

　涌流中的三次諧波成分也比較大，僅次于二次諧波，但是三次諧波不能作為涌流的特征量來組成差動保護(hù)的制動或閉鎖部分。如果以直流分量來構(gòu)成差動保護(hù)的閉鎖條件的話，高壓試驗變壓器內(nèi)部短路時勢必會延緩保護(hù)的動作速度，并且三相涌流中往往有一相為周期性電流，即它不含有直流分量，這時還必須增大差動保護(hù)的動作電流來躲過這種周期性涌流，這又使保護(hù)的靈敏度降低。 

　（4）差動保護(hù)定值的問題，目前的差動保護(hù)裝置定值包含差動速段投退定值；差動速斷電流定值；比率差動投退定值；比率差動門檻電流定值；拐點1/2電流定值；折線1/2斜率系數(shù)定值；CT斷線閉鎖投退定值；差動平衡系數(shù)定值；啟動時間定值；差動延時時間定值。以下主要對差動平衡系數(shù)、差動速斷定值、比率差動保護(hù)定值進(jìn)行說明： 

　?、俨顒悠胶庀禂?shù)：用于補償差動回路電流平衡，以選擇的基準(zhǔn)值進(jìn)行折算。 

　　Kphl=In1/In2 

　　其中In為額定電流，計算方法如下： 

　　In=Pn /√3Un*Kl 

　　式中：Pn―額定容量。 

　　Un―各側(cè)額定電壓。 

　　Kl―電流互感器變比。 

　?、诓顒铀贁喽ㄖ担赫ㄔ瓌t為躲開外部故障時zui大不平衡電流即：Isd=Kr*In1 

　　式中：In1為高壓側(cè)額定電流；Kr為相對于額定電流的勵磁涌流倍數(shù)，可根據(jù)系統(tǒng)阻抗和CT特性來整定，一般取6～10Ie。 

　　③比率差動保護(hù)定值：包括差動電流門檻定值Icd、*拐點定值Ir1、第二拐點定值Ir2、比率制動*段折線斜率K1、第二段折線斜率K2、諧波制動系數(shù)Kxb，Icd整定值應(yīng)能躲過額定負(fù)載時差動回路的zui大不平衡電流，即 Icd=Kk*（Ktx*Fi+）*Ie 

　　In--額定電流Kk―可靠系數(shù)，取1.3～1.5 

　　Ktx―電流互感器同型系數(shù)，取1.0 

　　Fi―電流互感器的zui大相對誤差，取0.1 實際中一般取Icd為0.25～0.5Ie 

　　對于不同型號、容量的變壓器的縱聯(lián)差動保護(hù)，出廠時都配有各自的定值手冊，在安裝結(jié)束調(diào)試工作開始前，一定要注意按照定值手冊對差動保護(hù)裝置的參數(shù)進(jìn)行核對，選擇合適的保護(hù)定值參數(shù)是保證變壓器保護(hù)裝置可靠動作的關(guān)鍵。