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变压器合闸时相流相位补偿的分析 0 相位补偿方式 三相电源有各种各样的连接组。高压输出电流的相位差。在计算差流之前，应调整输出电流的相位，以消除可能的不平衡电流。 由于条件限制,过去的电磁型保护通常将变压器星形(Y)侧的电流互感器二次接成三角形(△),△侧的电流互感器二次接成Y,把二次电流的相位校正过来,在正常运行或外部对称故障情况下,差动继电器没有不平衡电流流过,称为Y→△相位补偿方式。对于微机式保护,计算能力大大提高,为使接线简便,常将两侧电流互感器二次统一接成Y,再由软件完成相应的相位补偿。 近几年,变压器微机保护中使用了另一种电流相位补偿方式,即在电流互感器二次统一接成Y的基础上,将△侧电流向Y侧变换,同时,为防止Y侧外部发生接地故障时零序电流导致差动保护误动,需对Y侧电流进行减零序处理,称为△→Y相位补偿方式。 以上2种补偿方式主要存在2方面差异: 1)反应接地故障灵敏度上的差异。Y→△补偿方式中没有有效利用零序电流,变压器Y侧内部发生单相接地故障时灵敏度降低1/3。△→Y补偿方式同样存在没有利用Y侧内部接地故障零序电流的问题,为弥补这一不足,文献通过比较中性点零序电流和由Y侧三相相电流计算的零序电流之间相位来判断区内还是区外故障,区外故障对Y侧消除零序电流,区内故障不需要对Y侧消除零序电流,保证区外故障时既不误动,区内接地故障时保护灵敏度又不会降低1/3。文献采用Y侧每相电流都减去1/3的中性点零序电流的补偿方法,提高了差动保护对接地故障的灵敏度。 2)鉴别励磁涌流效果的差异。文献认为,采用Y→△补偿方式可能会产生对称涌流,二次谐波原理涌流判据若采用分相制动,则在变压器空投时容易误动;若采用最大相制动,故障相受非故障相的影响,在带故障空投时延缓保护动作时间。而采用△→Y补偿方式,对于变压器带故障空投,故障相的电流表现为故障特征,而非故障相的电流表现为励磁涌流特征,励磁涌流闭锁判据采用分相制动差动保护,可明确区分励磁涌流和故障的特征,大大加快保护的动作速度。而对于空投变压器,用△→Y电流调整方式不会产生对称涌流,保证差动保护在空投时不误动。文献则认为,△→Y与Y→△这2种补偿方式对涌流特征的影响相当,采用分相制动方式也会遇到困难。 本文将在此基础上,进一步对比分析2种补偿方式识别励磁涌流的能力,澄清对2种补偿方式的认识。 12 等式中的负荷补偿 1.1 u3000变压器在y侧证 如图1所示,以YN,d11接线方式变压器为例,说明2种电流相位补偿方式的计算公式 假设变压器相间电压之比为1(△连接的各相绕组匝数为Y连接各相绕组匝数的倍),变压器两侧电流互感器二次统一接成Y。 Y→△电流相位补偿关系式如下: 式中:为Y侧经相位补偿后的电流;,为△侧经相位补偿后的电流。 △→Y电流相位补偿关系式如下: 式中:i0=(iA+iB+iC)/3。 变压器空载合闸时,希望经相位补偿后计算的差流能够反映励磁电流的性质,等于励磁电流是最好的。如式(5)中所示,利用Y侧绕组电流iA,iB,iC与△侧流过绕组的相电流ipa,ipb,ipc计算得到的差流就是该相的励磁电流ima,imb,imc,采用这种计算方式最能反映各相励磁电流的变化。 式中:[ipa,ipb,ipc]T=[i1a,i1b,i1c]T+[ip,ip,ip]T为△侧各相绕组流过的相电流;ip为△侧绕组内的环流。 变压器在YN侧空载合闸时,i1a=0,i1b=0,i1c。=0,有[ipa,ipb,ipc]T=[ip,ip,ip]T。 下面分析变压器在YN侧空载合闸时,经过△→Y电流变换后,差流是否能真的反映本相的励磁涌流。由于此时ila=0,ilb=0,ilc=0,故经过△→Y电流变换后的差流就是Y侧电流减去零序电流,表达形式如下: 按图1中标注的极性,有i0与ip是同方向、同性质的电流,对比式(5)与式(6),由于在空载合闸时i0是综合了三相涌流的结果,因而某一相差流必然夹杂着另外两相电流的特点,使其不能真实反映本相励磁涌流的特点。进一步可知,如果变压器带故障空载合闸,i0中必然既有涌流的特征,又有故障电流的特征,经△→Y变换后,故障相差流夹杂着涌流特征,非故障相的差流夹杂着故障电流的特征,而并非如文献所论述的“采用△→Y补偿方式,对于变压器带故障空投,故障相的电流表现为故障特征,而非故障相的电流表现为励磁涌流特征,励磁涌流闭锁判据采用分相制动差动保护”。 下面将进一步通过仿真说明在利用二次谐波比闭锁差动保护方面△→Y与Y→△变换的优劣。 1.22 次谐波比励磁涌流锁定相电流 利用MATLAB中Power System Block建立Y N,d 11三单相变压器组空载合闸励磁涌流仿真模型,其中变压器的参数为:容量75 MVA,频率50 Hz,额定电压220 kV/13.8