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电力变压器微机式差动保护装置探讨 1??概述 电力变压器是石化企业供电系统中最重要的电气设备。电力变压器在运行中出现故障，将对供电可靠性和企业安全生产运行带来严重影响。因此，切实加强和提高电力变压器主要继电保护—差动保护装置的灵敏度和可靠性，是十分重要的。 近年来，随着现代控制理论以及微机应用技术的不断发展和完善，使变压器微机式差动保护装置日臻成熟，与传统的变压器继电保护的模式相比，无论是在保护实现的原理特性和装置具有的功能，还是在保护动作的灵敏性和可靠性等诸方面都发生了质的飞跃。 我厂供电主变压器中采用了微机式差动保护装置，在运行中对于提高变压器正常运行和供电可靠性以及实现供电系统的综合化、自动化和智能化等起到了重要的作用，取得较好的效果。 2??变压器常见的故障和保护原理及范围 变压器的故障可分为内部和外部故障两种。内部故障是指变压器本体内所发生的故障，包括相间短路、绕组匝间短路的单相接地(碰壳)短路等；外部故障是指引出线绝缘套管的相间短路和接地等。变压器内部发生短路故障是很危险的，因为短路电流产生的电弧及高温不但破坏绕组的绝缘、烧毁铁芯，甚至由于绝缘材料和变压器油因高温分解而产生大量的气体可能导致变压器本体变形和爆炸。 气体保护对变压器内部故障反应较为灵敏，因而它是变压器内部故障的主保护。但它不能保护变压器本体外的故障，因此，需要设置差动保护，以确保变压器安全、正常地运行。 差动保护是按环流原理设计的，见图1。差动保护采集的模拟量输入三侧二次电流，由?构成差动电流，作为保护的动作量，即时，差动保护就动作，跳变压器各侧断路器。 1)正常运行和外部故障时，接于变压器两侧电流互感器都有电流流过，高压侧电流?与低压侧电流I3，大小相等，方向相反，因而在差动保护中流过的电流： ? 保护不会动作。 式中??Icdpd—差动保护动作电流; ????????—高压侧二次电流； ?????—低压侧二次电流。 2)差动保护的保护范围发生短路等故障时，只有接于高压侧互感器流过短路故障电流，而低压一、二次侧电流均为零。此时流入差动保护内的电流： ? 若使保护动作整定值Icdqd小于此值，则差动保护动作。 差动保护的保护范围为变压器各侧安装差动电流互感器之间的一次电气部分： 1)变压器引出线及变压器线圈发生多相短路； 2)变压器线圈单相严重的匝间短路； 3)在大电流接地系统中变压器线圈与铁芯及引出线上的接地故障。 ? 图1??差动保护原理接线图 3??保护中不平衡电流产生与措施 由于差动保护是反映变压器两侧电流差值而动作的保护装置，在正常运行情况下和变压器外部发生短路故障时，保护装置内应没有差流，保护不会动作。实际上，对变压器而言，各侧电流的大小和相位不可能完全相同，在正常运行和外部短路时流进保护内的差流不为零，此电流称为不平衡电流，尤其是在外部短路和变压器出现励磁涌流时，此电流更大，往往使保护误动。因此，需要分析不平衡电流产生的原因并采取对策加以克服。 3.1??保护中不平衡电流产生的原因 1)工厂供电的降压变压器通常采用Y/—11的接线方式，因此三角形侧的电流在相位上超前星形30°而产生相差电流，将会在保护装置中产生不平衡电流。 2)当变压器空载投入或故障切除后电压恢复时，则可能出现数值很大的励磁电流，又称为励磁涌流。这是因为变压器在稳态运行时，铁芯中磁通滞后于外施电压90°，如图2(a)所示。如果空载合闸时，正好在外施电压瞬时值U＝0时接通电路，则铁芯中应该具有－Φm。但由于铁芯中磁通不能突变，因此将感应出一个非周期分量(直流分量)的磁通，其幅值为＋Φm，这样在经过半个周期以后，铁芯中的磁通就达到2Φm。如果铁芯中还有剩余磁通Φs，那么总磁通将为2Φm＋Φs，如图2(b)所示。由于变压器正常运行在磁化曲线弯曲点附近，这样过流过程产生的非常大的磁通使铁芯严重饱和，励磁电流IL将急剧增加，此电流就称为变压器的励磁涌流ILY，如图2(C)所示。其数值最大可达额定电流的6～8倍；同时包含有大量的非周期分量和高次谐波分量。励磁涌流开始时波形偏向时间轴一侧，只能通过变压器原绕组，而不能反映到副绕组，此电流将完全流入差动保护回路中，若不采取措施，将导致保护误动，如图2(d)所示。 3)变压器两侧的电流互感器型式不同，其磁化特性也不相同。在变压器外部短路故障时，两侧的电流互感器的饱和程度不同而出现不平衡电流。 4)变压器两侧的电流互感器的接线和变比不同，也会产生不平衡电流。 5)变压器为了调压目的而改变分接头时就等于改变了变压器的变比，这时变压器两侧的比值也随着改变，因而产生新的不平衡电流。 从以上分析可知，变压器差动保护的突出问题就是不平衡电流对保护的影响。因此，需要采取措施加以解决，在满足选择性的条件下，提高足够的保护灵敏性和快速性[1]。 ? 图2?